等效思維在初中物理解題中的運用

賴振忠

(福建省長泰縣第二中學 363902)

從以往初中物理解題情況來看，多數學生遇到復雜的物理問題會因為尋找不到解題的方向，而產生放棄作答的心理，這主要還是學生缺乏良好的物理解題思維，盲目解答物理問題所致.那么本文從等效思維角度，引導學生運用等效思維來解答物理問題，從而讓學生掌握有效的物理解題思路.

一、等效思維的含義及優點

1.含義

等效思維主要是指在特性和關系相同的前提下，將復雜、陌生的問題轉化為簡單的、等效的、熟悉的問題，以簡化問題解答的過程，使得學生能夠抓住問題的本質內容，從而引導學生尋找到問題中的規律，進而提升解題效率的一種科學思維方法.

2.優點

學生將等效思維應用于實際問題的解答，尤其是在物理抽象問題的解答中，等效思維的應用可以極大地簡化物理解題的過程，使得物理問題更易于學生理解，從而提升學生的物理解題效率.其次，等效思維的運用還能突出物理題目中的主要信息，促使學生迅速抓住題目的本質問題，從而幫助學生找出其中的規律，進而讓學生有信心和動力去探究物理問題.

二、等效思維在初中物理解題中的運用方法

1.等效思維在初中物理電學問題中的運用

通常電學計算題是初中物理考試中常見的題型，也是初中物理教學的重要知識點.教師可以將等效思維應用于初中物理電學的有關問題解答之中，從而培養學生養成良好的等效思維.而教師想要幫助學生突破電學計算題教學這個難點，就必須引導學生在熟練掌握電學各類公式及變形的基礎上，明確各用電器的連接方式、各個電表所測量的對象，做好物理量與電路元件對照、題圖對照，這樣才能有效發掘電路間的規律，進而尋找到電學問題的等效化簡方法.

以下面這道電學問題為例：如圖1所示的電路中，S1閉合S2斷開時，甲、乙是電流表，I甲∶I乙=1∶3，此時電路的總功率為P1；當S1、S2都閉合時，甲、乙是電壓表，此時電路的總功率為P2，則電阻R1∶R2=？總功率之比P1∶P2=？

根據題目中給出的電路圖、文字以及數據信息，教師可以引導學生嘗試從等效思維角度，去對電路進行分析.比方說，教師可以提示學生從S1閉合S2斷開、S1、S2都閉合等方面，運用等效思維進行分析.

那么當S1閉合S2斷開時，甲、乙是電流表時，學生可以得到如下等效電路如圖2所示.

2.等效思維在初中物理力學問題中的運用

在初中物理力學問題中，學生通常會遇到幾個互相接觸的物體，且這些物理同時受力，這種問題具有一定的解題難度，對學生的分析與探索能力也提出了高的要求.可是，在以往物理解題中，學生往往對單一物體的受力情況進行分析，容易出現解題思路混亂的情況，進而影響到解題的效率.那么在解答類似幾個互相接觸的物體同時受力的情況時，教師可以引導學生利用等效思維的解題方式，將這些物體之間的互相作用力看作整體系統的內力，這樣就可以節約解題時間，也有助于簡化力學問題.其中，學生可以從受力系統的分析、受力過程的分析等方面，將等效思維應用于實際的力學問題解答.

首先，受力系統的分析.以下面這道物理力學問題為例：如圖4，質量為1kg的物體A與質量為2kg的物體B疊放在水平桌面上，則B所受的重力的大小及作用點是？

在解答問題的過程中，如果學生單一分析其中的木塊受力情況，將會增加解題的時間，也很容易分析出錯，進而陷入解題的困境無法脫逃出來.那么教師可以引導學生利用等效思維，將這兩個木塊看作一個系統，從而對問題進行解析.那么在解題中，學生可以發現B體所受重力的大小只與B物體的質量有關，與A物體是否壓在上面無關，A木塊只是一個干擾解題的因素，對于木塊A學生不需要考慮.那么學生可以將題目轉為簡單的力學問題來解答，則B所受的重力的大小G=mBg=2kg×9.8Nkg=19.6N；重力的作用點叫重心，B所受的重力的作用點在B木塊的重心.

其次，受力過程的分析.許多學生只看重解題的結果，忽略了解題的過程，而解題過程是學生問題物理解答的寶貴經歷，有助于學生從中發現自身存在的解答問題，從而及時改進自身問題、總結解題經驗，進而避免下次出現同樣的解題錯誤，這也適用于初中物理力學問題的解答.在受力問題的解題過程中，教師可以運用等效思維，引導學生分析受力的過程，以增強學生對等效思維的使用體驗，進而使其對等效思維的運用產生興趣.

如下面這道力學問題：在同一平面內的三個共點力F1、F2、F3之間的夾角互成120°，其中F1的大小為20N，方向水平向右，F2、F3的大小均為30N，則三個力的合力大小及方向是？

在分析這道力學問題時，如果學生直接運用平行四邊形定則，會花費比較多的時間去分析F1、F2、F3三個力之間的關系，這導致學生的解題效率有所下降.那么在對于這些復雜的力學問題時，學生可以通過等效變換的思維，將題目進行簡化，從而尋找到新的解題路徑，進而提示解題的效率.比方說，學生可以先沿著力F1的方向上加上一個大小為10N的力，同時反向也加上一個10N的力，然后再將F3看做一個30N和一個10N的合力.此時，這道力學問題就變成有六個共點力的作用的力學問題，但變換后的問題與原來問題的效果相同.此時，學生可以通過觀察，發現三個30N的力互成120°，但是合力為0.所以，在整個力學系統中，也只有兩個互成60°的10N的力，這時學生可以很快得出三個力的合力大小為F=30-20=10N，方向與F1相反方向.

三、等效思維在初中物理解題中的運用反思

在初中物理問題解答中，等效思維具有一定的解題優勢.首先，它能夠協助學生處理復雜的物理問題，以使得學生可以清晰地看到需要解答的問題內容.其次，也能夠幫助學生有效省略一些無用的解題過程，使得學生的解題效率有所提升.最后，引導學生利用等效思維進行物理問題的分析，還能促使學生從不同的角度去看到物理問題，有效地激發學生的邏輯思維.

但是，在應用等效思維進行物理問題的解析時，學生還應該懂得審題與看清題意，并非所有的物理問題都可以單用等效思維進行解決.有些物理問題需要學生結合多個解題思維進行問題的分析，才能有效地解答出問題的答案，這也需要教師給予學生一定的教學引導，使得學生真正看清題意，尋找到題目中涉及到的知識點，從而針對有關的物理知識，選用正確的解題思維進行問題的解答.

綜上所述，在初中物理解題中，學生應該積極尋求高效的解題路徑，而這需要學生具備良好的物理解題思維，才能尋找到高效的解題路徑.其中，等效思維有助于將原本復雜的物理問題簡單化，從而引導學生高效的解答物理問題.那么教師可以結合一些具體的物理例題，如力學、電學等問題，引導學生運用等效思維進行解析，從而鍛煉學生運用等效思維的能力.