等效替代法在中職物理教學中的應用

胡進學

（阜陽理工學校，安徽 阜陽 236000）

中職學生的物理基礎薄弱，對物理知識學習還有一定的難度，他們要想學好物理知識還需要一個有效的方法和漫長的過程。因此，在教學過程中如何讓知識由繁到簡，由難到易是非常重要的。物理學中等效替代法就是通過效果相同，作用相同等提煉，簡化找出問題的本質，然后運用等效替代，使知識與問題變得容易理解，學生就會在學習中逐漸嘗試用等效法很好地解決問題。

中職物理課程內容涉及光學，力學，運動學，能學和電磁學等多個部分，其中運用等效替代法來研究問題的有力學中的力的合成與分解，運動學中的合速度以及電學中的等效電阻等等很多部分，所以等效替代法在中職物理學習中普遍存在且尤為重要。

1 等效替代法在中職物理教學中的作用

在職高物理教學中，等效替代法對指導學生學習和運用方面有非常重要的作用。

1）解析知識。通過等效替代法，可以幫助學生透過表面現象來看到問題的本質特征，對所研究的物理實質看得更深、更透。如物理中幾個力對物體作用使其運動，就是運用分力與合力等效來進行變換，這樣就能更容易處理物體在力的作用下運動情況。

2）轉換思維。等效替代法可以轉換思維、找出一條不一樣的思路，這樣可以巧妙地化難為易，可以增強學生對物理學習的興趣、同時對學生思考物理問題的靈活性和獨特性具有積極作用。

3）指導實驗。等效替代法對學生學習物理實驗原理和操作具有指導意義，體現在用來解釋實驗現象、處理實驗數據和分析實驗誤差方面。

2 中職物理中常見的等效替代法

1）在矢量的運算中，“合成”與“分解”定義的形成，本質上是從作用效果相同得出的。比如說力的合成本質上就是用一個力來代替幾個力的共同作用，使它們的作用效果相同，這個力就稱為那幾個力的合力；力的分解也是用幾個力共同作用的效果來代替一個力的作用效果，這幾個力就稱為那一個力的分力；在學習電磁學我們知道，一個電荷同時受到幾個帶電體所產生的電場作用時，就是這個電荷受到每一個帶電體單獨存在時對其作用的矢量和。所以在研究空間某一點處的電場強度時，就是從作用效果相同來看，是幾個帶電體在該點的電場強度的矢量和來代替這幾個帶電體分別產生的電場強度。要注意矢量的合成與分解過程中，一定要遵從矢量運算的平行四邊形法則或三角形法則。

探究力的平行四邊形定則實驗中就是以等效替代法為基礎進行的，這個實驗是：在實驗中，先用力F1和F2互成一定角度兩個力共同拉橡皮筋，使橡皮筋的一端H點被拉到O點，在用一個力F拉橡皮筋，同樣使橡皮筋的一端H點被拉到O點，這時我們知道力F拉橡皮筋的作用效果跟力F1和F2共同拉橡皮筋的作用效果相同，所以這時的力F是力F1和F2兩個力的合力。實驗中記錄F1、F2和F的大小和方向。通過實驗數據的分析處理，選擇合適的標度，以O點為起點，用圖示法分別畫出F1、F2和F三個力。以力F1、F2為鄰邊作一個平行四邊形，過O點作平行四邊形的對角線OC。可以看出，OC和F的長度、方向相差很小，幾乎重合。因此可用對角線OC表示合力F。實驗結論是求兩個力的合力時，可分別用表示這兩個力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向，這叫做力的平行四邊形定則。

2）在串并聯電路中，等效電阻的計算問題也是利用作用效果相同的等效代換。我們學習都知道，串聯電路的總電阻等于各部分電路電阻之和，并聯電路總電阻的倒數等于各部分電路電阻的倒數之和，此時總電阻的作用效果與原來各部分電路電阻的共同作用效果是相同，故稱等效電阻。如果把等效電阻接入電路，將不會影響電路中的整體電流、電壓等物理量，同時，在一段時間內，原來各部分電路的電阻所消耗的總電能與等效電阻所消耗的電能完全相同。在處理實際電路問題中一般比較復雜，要計算出等效電阻，還需進行電路分析，看清楚各電阻之間是串聯還是并聯關系，不同的連接方式得出的結果不同，畫出等效電路圖，化繁為簡，使復雜問題容易得到解決。在處理電學問題中常會用到等效替代法。

3）在力與物體的運動知識中，物體做曲線運動時，合速度與分速度之間的轉化也是運用的等效替代法來解決的。比如物體在只受重力作用時以初速度為V0做平拋運動，物體在拋出后做的是曲線運動，速度大小和運動方向都在隨時間不斷地發生變化，這時研究物體在任意時刻的運動速度是比較復雜的問題。但是要把物體實際運動的速度分解成沿水平方向做勻速直線運動和沿豎直方向做初速度為零的勻加速直線運動就非常便捷了。

平拋運動分解后，就是在水平方向和豎直方向上做特殊的運動了，分析的問題就更加清晰明了。

通過水平方向和豎直方向的位移和速度可以求出任意時刻位移和速度，分解后兩個方向的速度和任意時刻的速度是可以等量代換的。

中職物理知識中，運用等效替代法的例子還有很多很多，學好等效替代法對學習物理知識有非常大的促進作用。

3 教學中激發學生運用等效替代法的思維

1）中職生基礎雖然薄弱，但動手能力強，思維活躍，教學中對他們有目的，有計劃的介紹和用實例解析等效替代法，讓他們掌握等效替代法的本質.教材不僅包含了學生學習的科學知識，還包含了培養學生學習方法、技巧、能力等多方面的內容。在中職物理教學內容中，用等效替代法處理問題的實例非常多。如:在學習力的合成與分解的知識時，合力的作用效果與分力的作用效果相同。在研究平拋運動時，合速度在隨時變化，當合速度分解成不同方向的分速度后，其效果相同，問題又得到了很便捷的處理。還有在交流電的教學中，交流電的電流強度，電壓強度時刻都在變化，不能直接反應出整體情況，讓學生學習時很迷惑，運用了等效電流、等效電壓的概念就化繁為簡，化難為易了。

2）物理實驗是中職物理教學中必不可少的一部分，指導學生完成實驗是老師培養學生動手能力和動腦能力的主要部分。學生在進行物理實驗中很多時候會遇到實驗現象或事實不能直接觀察或觀察不明顯的情況，那么在教學中引導學生運用等效思維方式來解決問題就尤為重要。讓學生依據等效思維將問題轉換成可觀察、易觀察或能觀察明顯的目的。

3）當今社會的發展離不開黨的領導和各界的創新發展。激發學生運用等效替代法思維來培養其創新能力。在物理教學中培養學生的創新能力，讓學生今后能在社會上為祖國的發展，人民的幸福做出貢獻而準備著。