朱 俊

(江蘇省如皋市長江高級中學 226500)

等效轉化是物理學科中常見的思想，利用轉化思想解決復雜的物理問題的思路是:通過將題目中的已知條件進行等效轉化，將原本復雜的問題轉化為熟悉的情況，對于提高解題效率大有幫助.通過等效轉化，同時還能鍛煉學生的發(fā)散性思維，提高學生的思維能力.

一、等效運動軌跡，提高解題效率

物體的運動形式多種多樣，在某些問題中，物體的運動軌跡比較混亂，直接運用牛頓運動定律解答會比較麻煩.如果將物體的運動軌跡進行等效轉化，將混亂的運動軌跡簡單化，對于提高解題效率會大有幫助.

例1 如圖1所示，質量為m的人站在扶梯上以加速度a做向上的減速運動，a與水平方向的夾角為θ，求人在此過程中受到的支持力N和摩擦力f.

圖1 圖2

解析 此問題情景的整體效果是人做減速運動如圖2，其中加速度為a，方向朝著扶梯方向，他的運動效果可以概括為做沿水平方向和豎直方向的減速運動，對于本題目可以采用等效替換的思維方式，在水平后和豎直這兩個方向上分別利用運用牛頓第二定律，進而將加速度a分解成沿著水平方向和與豎直方向兩部分，有：ax=acosθ，ay=asinθ.由牛頓第二定律，水平方向：f=max=macosθ，豎直方向：mg-N=may=masinθ.由此得人受到的支持力N=m(g-asinθ)，方向豎直向上；人受到的摩擦力f=macosθ，方向水平向左.

點撥 等效替換與力的分解和合成有聯(lián)系，替換的思路是運動效果必須一致，核心是等效.該類題型相對抽象，需要學生多加思考，培養(yǎng)等效思想，對于以后解決牛頓定律題型有很大幫助.

二、等效電場，化繁為簡

因為勻強電場與重力場有許多相似之處，故此我們常常將兩者進行等效轉化.將復雜陌生的勻強電場問題等效為熟悉的重力場問題，用以值去解決未知，將陌生問題熟悉話，開闊并簡化解題思路解題的思路.

圖3 圖4

例2 如圖3，在電場方向豎直向上，強度為E的均強電場中，長為L的絕緣細線，其一端系一個質量為m，帶電量為+q的小球，已知當qE=3mg，帶電小球剛好能以點O為中心做圓周運動，求此時小球在電場中的最小運動速度.

點撥 利用等效法，將勻強電場等效為重力場，實現(xiàn)帶電小球在勻強電場中的圓周運動轉換為小球在重力場中的運動，并憑借牛頓第二定律計解決問題，利用熟悉的場景巧妙解題，化繁為簡.

三、等效電路，化難為易

對于一些因為元部件過多比較復雜的電路，在原電路圖上進行分析難度較大，利用轉化思想，在不改變原電路的基礎上畫出等效電路圖，通過等效電路對問題進行新的分析.

例3 如圖5是某種家用電器設備的電路的一小部分，已知電源電壓為9V，且固定不變.燈泡L上面標有“8V 4W”的字樣，現(xiàn)在有量程為0～3A的電流表，的量程為0～15V的電壓表，且滑動變阻器R2的最大阻值為20Ω若將開關S和S1同時閉合，則有整個電路消耗的功率為4.05W.若忽略溫度對燈絲的電阻的影響，求：

(1)小燈泡L的阻值； (2)在燈泡的額定電壓和電流表量程的范圍內(nèi)，若只閉合開關S2，求滑動變阻器R2的電功率的變化范圍為多少.

圖5 圖6

點撥 本題中通過等效電路的轉化，使得電路中各種元部件的關系一目了然，對于解決復雜的電路問題起到了非常大的促進作用，學生在平時的解題過程中，也應當注意等效電路的轉化，從而解決復雜的問題.

綜上所述，通過等效思維，將運動軌跡、勻強電場和復雜電路進行等效轉化之后，原本難以解決的問題變得迎刃而解.學生在平時的復習過程中也要注意等效思想的運用，運到難以解決的問題時考慮等效轉化，在解決問題的同時還能鍛煉發(fā)散思維.