【摘" " 要】教學不僅是傳授知識，更重要的是教會學生學習的方法。等效法作為重要的一種學習方法，可有效地提高學生的物理學科核心素養(yǎng)。筆者在高中物理教學中，結合具體實例探究了等效法的應用，使教學的維度有寬廣而深刻的拓展。

【關鍵詞】等效法" 高中物理" 物理學科核心素養(yǎng)

中圖分類號：G4" " " 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2018.10.059

在新課程改革環(huán)境下，教師在物理教學中要注重學生物理學科核心素養(yǎng)（即物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任）的培養(yǎng)。作為物理學中的一種重要的科學思維方法，等效法不僅能幫助學生在不同的知識內(nèi)容中進行歸納與關聯(lián)，而且可以鍛煉其分析與解決問題的能力，這也是培養(yǎng)和提升學生物理學科核心素養(yǎng)的關鍵途徑。筆者在力學、靜電學和電路等知識模塊教學實踐中，積極探索基于學科核心素養(yǎng)的物理教學，引導學生樹立等效法的科學觀念，培養(yǎng)其應用等效法解決物理問題的科學思維，并在等效法的應用遷移過程中培養(yǎng)學生科學探究的精神和良好的科學態(tài)度與責任。

一、高中物理學中等效法的內(nèi)涵

等效法是科學研究的常用思維方法，它從事物的等同效果出發(fā)，對物理現(xiàn)象或物理過程建立等效模型，抓住關鍵因素，排除次要因素來討論問題，使問題研究簡單化[1]。

若不同的物理現(xiàn)象、模型或過程在物理意義、作用效果或物理規(guī)律方面相同，則它們之間可相互替代，這就是等效法。利用等效法可將陌生復雜的物理問題轉(zhuǎn)化為熟悉簡單的問題，既可鍛煉學生的科學探究精神，又可培養(yǎng)其解決物理問題的科學思維。

二、高中物理學中等效法的應用

（一）物理過程等效

在某些物理問題中，其過程發(fā)展復雜多變，但我們可將其分解為多個簡單過程，或把多個過程合成為一個過程，且分解或合成后不影響物理結果，這種方法就是物理過程等效法。應用物理過程等效法既可加深學生對物理過程的理解，提高解題速度，又從根本上幫助學生提高對知識和技能的遷移應用能力。

例如處理曲線運動的問題時，常采用矢量分解的方法將質(zhì)點受到的力、速度與位移等物理量沿兩個正交軸進行分解來研究其動力學規(guī)律。利用物理過程等效，將復雜的曲線運動等效為兩個簡單的直線運動，使復雜運動簡單化，可簡便地求解問題。例如平拋運動的處理就是利用此種方法。

而在研究一些復合場問題時，我們常采用矢量合成的方法將相關物理量進行合成。例如在研究帶電粒子在電場和重力場中運動時，將粒子所受重力與電場力合成作為等效重力來研究粒子的運動規(guī)律。

例1：如圖1甲所示，在水平向右的勻強電場中，有一豎直平面內(nèi)放置的光滑絕緣軌道，一帶負電的小球從高為h的A處由靜止下滑，沿軌道ABC運動并進入圓環(huán)內(nèi)做圓周運動。已知小球所受電場力是其重力的，圓環(huán)半徑為R，斜面傾角為，。若使小球能做完整的圓周運動，h至少為多少？

解：小球所受的重力和電場力的合力F可等效為 “重力”，如圖1乙所示?？芍狥=1.25mg，方向與豎直方向成37°。

由圖可知，小球做完整圓周運動的臨界點是D點（物理最高點），設小球恰好能通過D點，即到達D點時圓環(huán)對小球的彈力恰好為零。

由圓周運動知識得：

小球由A運動到D點，由動能定理得：

顯然，在上題中若能靈活掌握物理過程等效法，既可提高解題效率，又拓展學生的科學思維與空間想象能力，提升了學生的物理學科核心素養(yǎng)。

（二）情景等效法

在高中知識背景下，有些物理問題不能直接用所學的定理、定律或公式求解。若對物理情景進行補充等效，且補充等效的情景與原情景相符，便可相互替代，這種方法就是情景等效法。采用情景等效法不僅有助于問題的解決，更有助于學生在變通與遷移中提高解決問題的能力，優(yōu)化學生的科學思維品質(zhì)。

解：高中生受限于數(shù)學知識，在求解質(zhì)量（電荷）均勻連續(xù)分布的有空腔系統(tǒng)的萬有引力（庫侖力）有關的問題時，可采用情景等效法，使問題簡化。

故挖出空穴后的鉛球與小球間的萬有引力為

顯然，在上題中采用情景等效法進行求解，可使問題簡化。類似地，在電學中，利用情景等效法將有缺口的帶電圓環(huán)或圓板補全為圓環(huán)或圓板，或?qū)肭蛎嫜a全為球面，均可使問題化難為易、事半功倍。

（三）模型等效法

在研究物體的某一物理屬性時，為減少變量，在保證物理效果相同的條件下，常將陌生復雜難處理的物理情景轉(zhuǎn)化為熟悉簡單易處理的物理模型，這種方法就是模型等效法。采用模型等效法不僅可以提高學生解決綜合問題的能力，更可以提高其構建物理模型的能力，能較好地培養(yǎng)其邏輯思維能力。

例3：如圖3所示，E=8V，，R1=8Ω，R2為變阻器（0-20Ω），當變阻器R2的取值為多大時，R2獲得的電功率最大？此時R2的功率是多大？

解：若已知電源的輸出功率隨外阻的大小變化關系模型如圖4乙所示：

顯然，在上題中，求解滑動變阻器消耗的功率時，因其變量較多，若直接用物理公式求解較困難。但使用模型等效法進行求解，可使問題變簡單，進一步提高學生的邏輯思維能力。

三、結束語

筆者從高中物理常見的問題中簡單地探討了等效法的具體應用，但等效法的應用是十分廣泛的，在諸如等效電路相關計算、交變電流的有效值、通電導線在磁場中受到的安培力等問題中都利用了等效法的思想，使復雜問題簡單化。而且等效法也給我們的工作和生活，特別是科學研究帶來了很大的方便，必須充分理解和掌握這一基本方法[2]。

參考文獻

[1]楚安夫.力學中的等效概念與方法. 山東：聊城師院學報（自然科學版）.1997

[2]李鴻征，鄭文杰. 等效概念在教學中的應用. 河南： 焦作大學學報. 2001