邱菊紅

(江蘇省南通市啟東市南苑中學(xué) 226200)

隨著時(shí)代的進(jìn)步和科教的不斷發(fā)展，物理這門科目占初中課程的比重越來越大.如何快速地提高物理解題能力，也逐漸成為廣大師生共同關(guān)注的問題.為了在物理解題中達(dá)到事半功倍的效果，必要的時(shí)候可以采取等效思維的方法，培養(yǎng)學(xué)生的思維理解能力和動(dòng)手操作能力，學(xué)會(huì)將各種物理知識(shí)遷移到一起進(jìn)行解答，提高解題效率.

一、等效思維的概念內(nèi)涵

從字面意思來看，等效思維就是在日常的解題過程中，將一方面的知識(shí)轉(zhuǎn)換成另一種角度進(jìn)行理解，從而提高解題效率，保證最后解題結(jié)果的準(zhǔn)確性.比如數(shù)學(xué)模型中的等效替代，物理定理中的常識(shí)替換、化學(xué)反應(yīng)中的元素替換等，這些都是利用等效思維的實(shí)例.物理是一門綜合性較強(qiáng)的學(xué)科，在解題的過程中學(xué)會(huì)把復(fù)雜的對象轉(zhuǎn)化為簡單易懂的原理，確實(shí)是一個(gè)明智的選擇.這種利用等效思維解答應(yīng)用題的學(xué)習(xí)方法，能在解題過程中快速聯(lián)想到很多物理反應(yīng)原理以及多種變形公式，不斷擴(kuò)展物理知識(shí)在日常生活中的應(yīng)用，提升解題能力.

如果說“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，那么“等效思維”就是推動(dòng)真理向前發(fā)展的催化劑.等效思維的概念與特征從很早就被很多學(xué)問家所應(yīng)用，大多數(shù)真理和定理都是在等效思維的幫助下才得以應(yīng)證的.比如著名的伽利略“斜面實(shí)驗(yàn)”，通過兩個(gè)鐵球模擬物體自然下落的狀態(tài)，得出大小不同的物體所受的重力都是一樣的；牛頓在偶然間通過蘋果自然下落發(fā)現(xiàn)了萬有引力等，這些實(shí)質(zhì)上都是利用了“等效替換”思維，將較為復(fù)雜的實(shí)際問題變換為簡單的熟悉問題，從而驗(yàn)證了真理的真確性.可見等效思維在物理解題過程中也能發(fā)揮獨(dú)特的優(yōu)勢和作用.

二、初中物理解題中等效思維的運(yùn)用

1.注重等效思維轉(zhuǎn)換，抓住關(guān)鍵信息

“抓住關(guān)鍵信息”是運(yùn)用等效思維的基礎(chǔ)，是將等效思維發(fā)揮到極致的核心內(nèi)容.更何況物理是一門講究實(shí)驗(yàn)和理論知識(shí)相結(jié)合的學(xué)科，光有理論不足以掌握整個(gè)題設(shè).只有將知識(shí)遷移到日常生活中，在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的基礎(chǔ)之上才能發(fā)揮等效思維的優(yōu)勢和作用.在解答日常的物理例題時(shí)，要抓住題設(shè)的關(guān)鍵信息，以便突出主要因素，從題目中抓住本質(zhì)，從題設(shè)中找出解答技巧和解題規(guī)律.無論是題目給出的“已知條件”，還是隱含在題目背后的“未知選項(xiàng)”，都是題目所給的關(guān)鍵信息，我們都要做好標(biāo)記和記錄.只有理清楚題目所要求的問題，分清“已知”和“未知”，合理利用已知條件，尋求未知選項(xiàng)，才是運(yùn)用等效思維的第一步.

物理學(xué)中很多復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)都可以用等效思維來解釋，等效法是常用的科學(xué)思維方法.等效思維在我們?nèi)粘＝忸}過程中的運(yùn)用是非常普遍的.比如小球斜拋出的運(yùn)動(dòng)軌跡可以看作是平拋運(yùn)動(dòng)，而平拋運(yùn)動(dòng)可等效為水平直線勻速運(yùn)動(dòng)和自由下落運(yùn)動(dòng)的疊加來處理.這是等效思維最簡單的例子.除此之外，很多運(yùn)動(dòng)型問題都可以利用等效思維來求解.

例如，“在游泳池里面，甲乙兩個(gè)人分別從不同的方向向前，他們的游泳技能都很強(qiáng)，互不影響.已知他們之間的距離為d，并分別用U和V的速度相向行.在一個(gè)時(shí)間突然出現(xiàn)丙， 并且丙以M的速度游在兩人之間.三人之間的運(yùn)動(dòng)軌跡如下：當(dāng)丙以M的速度追上甲的時(shí)候，立即轉(zhuǎn)回游向乙，而當(dāng)丙遇到乙的時(shí)候，又轉(zhuǎn)回游向甲，如此循環(huán)往復(fù)的運(yùn)動(dòng)過程”，請利用物理知識(shí)進(jìn)行求解，當(dāng)甲乙相遇時(shí)丙以速度M一共游了多少路程.我們可以將丙的游泳時(shí)間等效轉(zhuǎn)換為甲乙相遇的時(shí)間，這種思維轉(zhuǎn)換有利于我們進(jìn)行后續(xù)的解答過程.必要的時(shí)候我們要進(jìn)行圖像的刻畫和描述，以便抓住文圖的本質(zhì)，快速地解決問題.通過這道題，我們可以總結(jié)出規(guī)律，很多物理問題并不是表面意思那樣復(fù)雜，求解問題往往都可以轉(zhuǎn)換為本質(zhì)的、簡單的因素.所以我們一定要留心觀察，認(rèn)真總結(jié).

2.強(qiáng)化思維方式，提高解題效率

既然引用了等效思維，我們就要發(fā)揮等效思維的實(shí)用性和價(jià)值性，將復(fù)雜的物理例題用等效法轉(zhuǎn)換為較簡單的因素，從而代替較復(fù)雜的因素，以使題目能夠明朗化，要解決的問題自然就得心應(yīng)手.在這個(gè)過程中，需要我們結(jié)合自身的物理知識(shí)，強(qiáng)化思考的模式和方法，對“所求內(nèi)容”的定義有正確的認(rèn)識(shí)和理解.只有這樣才能發(fā)揮等效思維的作用，用我們自己所理解的物理知識(shí)來表示不同的物理現(xiàn)象、自主建立解題模型、創(chuàng)設(shè)解題思路，提高解題效率.

很多物理應(yīng)用題都涉及到力學(xué)的知識(shí)，“力”是物理學(xué)中最常見的一項(xiàng)內(nèi)容.在解答力學(xué)問題時(shí)，往往可以通過等效思維獲得最佳的解答方案.比如圖1甲中，三個(gè)力的疊加就分別闡述了力的“等效作用”，可以方便解題者快速找到題目中的關(guān)鍵信息，理清各個(gè)力之間的相互作用關(guān)系，尋求最佳解題思路.

圖1

通過圖示的漸變我們可以分析出，如果按照傳統(tǒng)模式下的解法，首先要通過力的“平行四邊形合成法則”來求解合力.這個(gè)求解合力的過程看似容易，過程卻非常復(fù)雜.這時(shí)我們轉(zhuǎn)換一下解題思維，將題目中所給的各力通過等效變換，沿著力F1的方向上加上一個(gè)大小為10 N的力,再沿F1力的反方向上也加上一個(gè)大小為10 N的力，就會(huì)產(chǎn)生意想不到的解題思路.如圖乙,通過這種等效思維的變換后，題目中所給的五個(gè)共點(diǎn)力的作用和原來的效果仍然相同，不會(huì)影響我們的做題正確性，反而提升了解題的效率.最后通過觀察發(fā)現(xiàn)三個(gè)30 N的力互成120角的力，最后合力為10N，沿F1的反方向.

3.運(yùn)用等效思維，保證解題質(zhì)量

從本質(zhì)上來說，“等效思維”就是將一個(gè)力分解等效為兩個(gè)任意的假象的力的合成，從而方便解題者從多方面入手，將復(fù)雜的物理知識(shí)轉(zhuǎn)換為自己所熟悉和理解的物理知識(shí)，從而提高解題效率，全方面的保證物理解題質(zhì)量.物理應(yīng)用題的類型多種多樣，有圖像結(jié)合文字的應(yīng)用題，有實(shí)驗(yàn)類型的推斷題，有綜合分析的假設(shè)題等.為了在任何題目中都能找到解題的突破口，達(dá)到將多個(gè)力合為一個(gè)力的效果，我們就必須運(yùn)用等效思維，學(xué)會(huì)求知、學(xué)會(huì)轉(zhuǎn)換、學(xué)會(huì)替代，全方面的保證解題質(zhì)量.

圖2

例如圖2，已知R1=20Ω，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為80Ω，電路接在電壓為6V電路中.電路中各個(gè)電路元件不會(huì)相互產(chǎn)生影響.當(dāng)滑片P由最左端滑到最右端時(shí),電壓表示數(shù)由6 V變化為1.2 V，請利用物理學(xué)知識(shí)求解此時(shí)電流表示數(shù)變化范圍是多少?當(dāng)滑片P在最右端時(shí)串聯(lián)電路的電阻多大?這是一道典型的分點(diǎn)“電路題”，需要我們結(jié)合基礎(chǔ)的物理知識(shí)才能得以求解.在解答電路相關(guān)問題時(shí)，我們可以利用等效思維，將電路中某一部分的電路元件等效成可以計(jì)算的器件，從而降低解題難度.

通過這種等效思維，能在特定的某種意義上實(shí)現(xiàn)知識(shí)的疊加和整合，以保證解題結(jié)果正確和效果相同的前提下，尋求另一種解題思路，將陌生的、復(fù)雜的、難處理的問題轉(zhuǎn)換成熟悉的、容易的、易處理的另一種解題模式.

總之，初中物理是一門比較抽象和困難的學(xué)科，涉及到很多生活中難理解的知識(shí).等效思維包含了很多定理和知識(shí)方面的替代和轉(zhuǎn)換，能有效的抓住關(guān)鍵信息，提高解題效率的同時(shí)保證解題質(zhì)量.作為新時(shí)期的教師，我們要學(xué)會(huì)嚴(yán)格要求學(xué)生的思想，讓他們學(xué)會(huì)利用等效思維進(jìn)行解題，把課堂知識(shí)合理的運(yùn)用，綜合發(fā)展和提高.