嚴(yán)謹(jǐn)

摘要：等效替代思想主要是指在某種物理特性或關(guān)系相同時(shí)，用等效的物理過(guò)程替代復(fù)雜的物理問(wèn)題的研究思想。本文重點(diǎn)闡述等效替代思想在高中物理力學(xué)解題中的應(yīng)用，希望可以幫助更多的高中生增強(qiáng)物理學(xué)習(xí)素養(yǎng)，提高探究物理過(guò)程和解決問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：等效替代思想；高中物理；力學(xué)；高中生

中圖分類號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2021）01-0099

高中生運(yùn)用等效替代思想解決高中物理力學(xué)知識(shí)，可以深刻體會(huì)力學(xué)概念、性質(zhì)與計(jì)算方式，有利于高中生提高自身物理應(yīng)用能力與學(xué)習(xí)成績(jī)。利用等效替代思想大致包括理想模型法、控制變量法、實(shí)驗(yàn)推理法、放大法、轉(zhuǎn)換法與類比法六種處理物理問(wèn)題的方法，高中生可以將新舊知識(shí)相互聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)以舊代新。

一、等效替代思想在作用力中的應(yīng)用

力學(xué)是高中物理的基礎(chǔ)組成部分，高中物理必修1第三章《相互作用》中涵括“重力”“彈力”“摩擦力”“力和合成”“力的分解”，第四章講的是《牛頓運(yùn)動(dòng)定律》，必修2第五章《曲線運(yùn)動(dòng)》中的“向心力”，第六章《萬(wàn)有引力》等。力學(xué)是高中物理考試的重點(diǎn)考查內(nèi)容，具有一定的復(fù)雜性。高中生在學(xué)習(xí)作用力時(shí)經(jīng)常會(huì)因?yàn)榉治鲥e(cuò)誤找不到解題思路，影響解題效果。如果將等效替代思想運(yùn)用到力學(xué)知識(shí)中，高中生便可以通過(guò)分析合力與分力的等效替代，對(duì)作用力相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行解答，有利于降低出現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性[1]。

當(dāng)物理題面已經(jīng)明確給出恒力時(shí)，高中生可以通過(guò)計(jì)算將恒力合并成為一個(gè)力，通過(guò)等效替代思想將復(fù)雜的題目轉(zhuǎn)化得更加容易理解，采用構(gòu)建受力模型的方式，對(duì)作用力方程進(jìn)行解答，如此便可以有效降低解題時(shí)間，提高力學(xué)解題效率。例如，下面這道物理力學(xué)題“在一平面上存在一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，此質(zhì)點(diǎn)受到來(lái)自東北方7N、東方4N、南方3N、西南方6.2N、西方2N以及西北方6N共六個(gè)作用力，其中南方3N與東方4N相互垂直，質(zhì)點(diǎn)本身的質(zhì)量為2千克，在6個(gè)作用力下，該質(zhì)點(diǎn)處于平衡狀態(tài)，假若將南方3N與東方4N同時(shí)撤銷，質(zhì)點(diǎn)會(huì)因?yàn)槭芰Σ痪M(jìn)入運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，問(wèn)質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度是多少？”。

通過(guò)分析題面，我們可以發(fā)現(xiàn)該題中的質(zhì)點(diǎn)受力十分復(fù)雜，只有南方3N與東方4N的力相互垂直，東北方7N、西南方6.2N、西方2N和西北方6N這四個(gè)尚未撤銷的力的方向并不確定。如果高中生想要求出質(zhì)點(diǎn)的加速度，必須先求出未撤銷的四個(gè)力的合力。我們假設(shè)四個(gè)未撤銷力的合力為F1，已撤銷力的合力為F2，只有當(dāng)F1與F2處于相互平衡的狀態(tài)下，質(zhì)點(diǎn)受力才能平衡，F(xiàn)1是南方3N與東方4N的合力，這兩個(gè)方向上的力相互垂直，高中生運(yùn)用等效替代思想可以得出F1的大小，根據(jù)公式F=ma來(lái)計(jì)算運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的質(zhì)點(diǎn)的加速度。力學(xué)中存在很多復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)，高中生在利用等效替代思想解決理解問(wèn)題時(shí)，需要先分析問(wèn)題的本質(zhì)特性，然后尋找替代物，將替代物應(yīng)遵循的規(guī)律和解題方法運(yùn)用到原問(wèn)題中，從而得出正確結(jié)論。

二、運(yùn)用等效替代思想的注意事項(xiàng)

1.本質(zhì)等效

高中物理力學(xué)與其他事物不同，它具有獨(dú)屬于自身的物理本質(zhì)與規(guī)律，高中生只有徹底掌握了這些本質(zhì)和規(guī)律，才能真正學(xué)會(huì)高中力學(xué)知識(shí)，有效地解決在學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的力學(xué)難題。將等效替代思想運(yùn)用于力學(xué)的本質(zhì)與規(guī)律探究中，可以幫助高中生將復(fù)雜的物理問(wèn)題轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的物理本質(zhì)，降低分析與解題難度，開(kāi)闊解題思路。例如：高中生在學(xué)習(xí)“重力”時(shí)，應(yīng)該明白任何物理事物都會(huì)受到重力影響，從重力的產(chǎn)生效果來(lái)看，重力通過(guò)作用在某物理事物的重心，使其各部分力量實(shí)現(xiàn)均衡，盡管初接觸重力知識(shí)的高中生可能并不理解重心的本質(zhì)概念，但可以通過(guò)初中力學(xué)平衡概念對(duì)其進(jìn)行替代，從而快速理解重力與重心知識(shí)。

2.具有科學(xué)性

等效替代思想具有極強(qiáng)的科學(xué)性，被廣泛運(yùn)用到物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、物理問(wèn)題分析和物理探究過(guò)程中。高中生利用等效替代思想解決力學(xué)問(wèn)題，可以使用一個(gè)力學(xué)物理量替代其他不易操作的力學(xué)物理量，以此降低力學(xué)物理實(shí)驗(yàn)操作難度，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加直觀且便于觀察。高中生需要明白等效替代不是簡(jiǎn)單的替代，在解決力學(xué)實(shí)際問(wèn)題時(shí)，必須深刻理解等效替代思想的內(nèi)涵，學(xué)會(huì)化繁為簡(jiǎn)、以舊代新，從而真正解決力學(xué)難題，提高物理成績(jī)。

3.重視實(shí)驗(yàn)

等效替代思想重視實(shí)驗(yàn)、本質(zhì)與作用，既然我們可以從力學(xué)本質(zhì)出發(fā)解決問(wèn)題，就可以從實(shí)驗(yàn)和作用出發(fā)解決力學(xué)問(wèn)題。在實(shí)際物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，大多數(shù)高中生會(huì)因?yàn)樵诶斫饽骋涣W(xué)定律時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)操作出現(xiàn)問(wèn)題和錯(cuò)誤，如果高中生等效替代思想利用不正確或者對(duì)實(shí)驗(yàn)題目有所誤解，就會(huì)造成等效替代不科學(xué)和不合理等問(wèn)題，影響最終實(shí)驗(yàn)效果[2]。因此，高中生需要認(rèn)真解讀等效替代思想，例如，當(dāng)一個(gè)力的作用效果與幾個(gè)力的作用效果相同時(shí)，高中生可以引入合力與分力的物理概念，既可以用合力等效替代分力效果，也可以用分力等效替代合力作用效果。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在高中物理力學(xué)中運(yùn)用等效替代思想，就是將復(fù)雜的力學(xué)現(xiàn)象、探究過(guò)程轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的力學(xué)規(guī)律、分析過(guò)程。高中生將該思想運(yùn)用到力學(xué)解題中，可以開(kāi)闊解題思路，提高解題靈活性，不僅對(duì)培養(yǎng)邏輯思維、發(fā)散思維和聯(lián)想能力具有促進(jìn)作用，還能幫助高中生正確理解力學(xué)內(nèi)涵，提高力學(xué)應(yīng)用能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳賽梅.等效替代法在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與思考[J].教育觀察，2018，7（14）：39-40.

[2]李樂(lè)昊.等效替代思想在高中物理力學(xué)解題中的應(yīng)用探究[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2017（21）：414.

（作者單位：湖南省益陽(yáng)市箴言中學(xué)1801班413000）