等效思維方法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用探討

夏雪芬

摘 要：等效思維方法是一種重要思維方式，也是物理研究中一種重要思想。例如高中物理的力學(xué)、光學(xué)、磁場(chǎng)等各種知識(shí)都是抽象的，只能利用等效方法進(jìn)行表達(dá)。在高中物理教學(xué)中，教師要嘗試培養(yǎng)學(xué)生等效思維能力，提高學(xué)生高中物理學(xué)習(xí)素養(yǎng)。本文主要就等效思維方法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行探索。

關(guān)鍵詞：等效思維，高中物理，應(yīng)用

前言：近些年來，等效思維模式的物理解題方式和教學(xué)方式頻繁出現(xiàn)，甚至在很多考卷中也可以觀察到很多有關(guān)等效思維模式的物理題目。本文就簡(jiǎn)單總結(jié)高中階段常用等效思維教學(xué)的模塊進(jìn)行具體研究，期望對(duì)提高高中物理教學(xué)效率有所幫助。

一、傳統(tǒng)高中物理教學(xué)方式缺陷

1.概念化現(xiàn)象嚴(yán)重，不會(huì)靈活變換

高中物理概念很多，很多公式中涉及的單位以及交換條件都不相同，大多數(shù)學(xué)生的公式都是采取記憶的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)的，并沒有進(jìn)行真正的理解記憶，這也就導(dǎo)致學(xué)生在等效代換過程中不能熟練并且確定的使用出計(jì)算公式[1]。高中教師對(duì)學(xué)生的理解與否其實(shí)并不關(guān)注，只是在乎學(xué)生的基礎(chǔ)題和概念題目是否能得到分?jǐn)?shù)，很多教師通過給學(xué)生布置大量的課后作業(yè)讓學(xué)生去記憶題目和鞏固題目，沒有做到高效教學(xué)。

2.物理實(shí)驗(yàn)少，學(xué)生理解困難

高中物理教師在課堂中沒有積極使用物理實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生理解物理公式，很多學(xué)生對(duì)一些抽象的知識(shí)點(diǎn)都存在理解困難現(xiàn)象。物理實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生理解公式和感受抽象事物有十分重要的作用，物理實(shí)驗(yàn)就是一種通過等效表達(dá)的方式將定理和公式表達(dá)出來的手段，教師在課程中不充分利用物理實(shí)驗(yàn)不利于學(xué)生等效思維能力的培養(yǎng)。

二、物理概念、公式的等效轉(zhuǎn)換

1.力的等效表達(dá)

在力學(xué)教學(xué)中，教師無法直接讓學(xué)生感受到力的形式和存在狀況，只能通過等效實(shí)驗(yàn)和等效變量來闡述力的作用。在高中物理課堂中，教師可以讓學(xué)生進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的力學(xué)小實(shí)驗(yàn)觀察力帶來的作用，可以讓A同學(xué)推B學(xué)生，反問B學(xué)生身體有怎樣的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，A學(xué)生自身又存在怎樣的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。如若表現(xiàn)效果不明顯，教師還可以讓A和B同學(xué)分別站在一個(gè)滑板上，互相輕輕的推動(dòng)對(duì)方，觀察對(duì)方的運(yùn)動(dòng)方向。這個(gè)時(shí)候有些同學(xué)會(huì)反應(yīng)A和B同學(xué)向著相反的方向移動(dòng)，這就是一種力的作用。教師再讓一個(gè)同學(xué)推自己，觀察自己是否會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)，這個(gè)時(shí)候同學(xué)們會(huì)發(fā)現(xiàn)無論A力氣有多大，也無法讓自己腳下的滑板動(dòng)起來，這主要是因?yàn)锳同學(xué)沒有受到自身的反作用力。這也能進(jìn)一步闡釋力的作用是相互的，力必須由兩個(gè)物體接觸才能存在作用。在過去，教師通過口述力的定義和作用學(xué)生很難理解，但是將力等效于運(yùn)動(dòng)，等效于其余可見和可感受的動(dòng)作，力的效果就十分明顯。除此之外，教師還可以讓A同學(xué)和B同學(xué)面對(duì)面推對(duì)方，C同學(xué)從邊上推動(dòng)兩個(gè)學(xué)生的手，這個(gè)時(shí)候A同學(xué)和B同學(xué)都會(huì)有向別的方向的力，并且沒有辦法抵制這個(gè)力，這主要是因?yàn)橐粋€(gè)力的方向是固定的，當(dāng)多個(gè)力作用在一起，會(huì)出現(xiàn)一定的偏向，這就是力的疊加作用。

2.合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)

合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)與也是一種等效思維表達(dá)模式。合運(yùn)動(dòng)的影響因素有位移、速度、加速度等，這些因素共同組成了現(xiàn)在的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)路徑，因而合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)是等效的，合運(yùn)動(dòng)有時(shí)候可以代替分運(yùn)動(dòng)，這就是運(yùn)動(dòng)的合成，有時(shí)候分運(yùn)動(dòng)又可以直接影響合運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)分解或者變化，這就是運(yùn)動(dòng)的分解。教師在講述合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)的時(shí)候?qū)W生可能很難理解，但是通過力學(xué)的等效對(duì)比，學(xué)生會(huì)很容易接受運(yùn)動(dòng)效果。運(yùn)動(dòng)需要力來推動(dòng)，物體的質(zhì)量以及受到的摩擦力影響了運(yùn)動(dòng)的大小，這些力共同疊加在一起也就組成了合運(yùn)動(dòng)。因此，總的力的方向也是運(yùn)動(dòng)的方向，學(xué)生只要會(huì)判斷力的方向和大小，自然而然也就可以等效為運(yùn)動(dòng)的大小和方向，只是在條件變換的時(shí)候需要注意單位的變化和數(shù)值的變化，教師還可以通過具體的動(dòng)畫模擬幫助學(xué)生具體感受力的疊加與抵消[2]。

3.電流的等效替換

感應(yīng)電流所產(chǎn)生的力人們是無法感知的，也是十分抽象的。教師可以利用一些小的鐵屑放置于兩個(gè)互斥的磁石中間，這個(gè)時(shí)候這些鐵屑會(huì)呈現(xiàn)出一種有規(guī)則地方向和排列，這也就是磁感應(yīng)電流帶來的力。在磁場(chǎng)不斷變化的同時(shí)，鐵屑排布方式以及分布量也會(huì)不同，這就是磁場(chǎng)的作用力不同。很多學(xué)生對(duì)感應(yīng)電流這個(gè)章節(jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容感覺到恐懼，主要是因?yàn)閷?duì)感應(yīng)電流形成的作用力不了解，對(duì)這些力的方向以及大小不會(huì)計(jì)算。其實(shí)很簡(jiǎn)單，將感應(yīng)電流的磁場(chǎng)線看作一個(gè)施加外力的物體，那么每一個(gè)點(diǎn)的力的方向和大小都可以代入相應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算。

4.對(duì)研究對(duì)象的等效替換

無論是研究對(duì)象還是研究過程，學(xué)生都要學(xué)會(huì)等效替換。例如磁鐵放置于水平桌面上，正中央有一個(gè)導(dǎo)線和磁場(chǎng)垂直，現(xiàn)在給導(dǎo)線通電，并且電流方向垂直于桌面向外，那么磁鐵對(duì)桌面的壓力是否存在變化。這個(gè)時(shí)候，學(xué)生的研究對(duì)象大多考慮的是導(dǎo)線對(duì)桌面的力，其實(shí)不然，筆者認(rèn)為還可以判斷磁鐵受到的力，因?yàn)榇盆F與導(dǎo)線受到的力必然是相反的，如若磁鐵的力變大，那么導(dǎo)線所受到的力就會(huì)邊下，因此如若單純考慮磁鐵受力只需要考慮一個(gè)重力和一個(gè)磁感應(yīng)力以及桌面的反向作用力，比較容易通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證[3]。如果是導(dǎo)線進(jìn)行驗(yàn)證很難對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行稱重或者測(cè)量，不利于學(xué)生觀察磁感應(yīng)力的作用效果和方向。

結(jié)束語：等效思維方法在物理教學(xué)中有十分重要的作用和功能，教師應(yīng)當(dāng)注重采納科學(xué)的教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生的等效思維，在高中物理課堂中盡量采用一些等效實(shí)驗(yàn)和等效闡述方案，將抽象的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行具體化和形象化，這有助于學(xué)生理解和消化知識(shí)點(diǎn)，也有助于學(xué)生的長(zhǎng)期發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]朱高云.物理模型思維法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用效果分析[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)：教學(xué)研究，2013，7（31）：65-65.

[2]龍蛟.新課標(biāo)背景下高中物理教學(xué)中的等效思維解題方法例談[J].大觀周刊，2011（41）：184-184.

[3]高玉強(qiáng).“突出重點(diǎn)，忽略次要”思維方法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用[J].新課程導(dǎo)學(xué)，2015（20）.18-20.