如何在物理解題中應用等效思維

摘 要：等效思維是一種重要的解題思維，用于解答物理習題，可降低問題分析難度，達到順利求解的目的，廣泛用于解答各類物理習題.為使學生掌握相關的思路與技巧，應從學生的學習實際出發，注重物理知識的整體把握.

關鍵詞：物理解題；等效思維；思路與技巧

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）18-0068-03

收稿日期：2023-03-25

作者簡介：宋凱（1984.9-），男，寧夏固原人，本科，中學一級教師，從事高中物理教學研究.

將等效思維滲透到物理教學中，并圍繞不同知識點做好相關例題的篩選與講解，促使學生的解題能力更好地提升.

1 應用等效思維，解答力學習題

力學在高中物理中處在基礎地位，重要性不言而喻.相關習題創設的情境千變萬化.為使學生更好地把握力學相關規律，能夠將復雜問題簡單化，提高解答力學習題的靈活性，靈活應對各種力學情境，應注重引導與啟發學生做好等效思維的應用，使其能夠從復雜的物理情境中抽象出解答問題的本質，讓他們能夠根據問題找準等效的切入點，明確等效的注意事項，實現順利解決問題的同時，促使學生在以后解答相關問題能夠迅速找到思路，進一步增強他們的解題自信^[1].

在為學生講解利用等效思維解答力學習題時，教師應當注重從簡單的問題入手，逐步引導學生認識、理解、應用等效思維，通過上述習題的分析，不僅能夠使學生的知識得到很好的鞏固與完善，還可以深刻影響他們的解題思維.

2 應用等效思維，解答運動習題

運動類的習題不僅是高中物理的常見題型，而且在高考中經常出現，解題思路也是靈活多變的.部分習題如采用常規解法需構建較多的物理方程，計算繁瑣，學生要集中精力和認真計算，而且稍有不慎就會滿盤皆輸.為提高學生的解題正確率，應注重等效思維的應用，使學生認識到等效要保證整個過程符合物理規律，才能保證最終結果的正確性.并給學生提供總結與反思的時間，使其認真揣摩，總結細節，讓他們相互學習，爭取共同進步^[2].

例2 如圖3（a）所示，AB是一個足夠長的光滑平面，BC則是一個光的滑圓弧，半徑R是7.5 m，兩者在B點相切，質量為m₁＝0.1 kg的滑塊以v₀＝0.9 m/s的速度向左開始運動，與位于B點質量m₂＝0.2 kg的物體發生彈性碰撞，問：多久以后兩個物體可以再次碰撞？

在進行相關習題講解過程中通過啟發學生運用等效思維解題，要求其認真思考等效前后處理問題的難易程度，增強對等效思維作用的認識，尤其習題順利解答后，能很好提升解題自信，并將等效思維作為重要的解題思維加以掌握與應用.

3 應用等效思維，解答電場習題

電場部分涵蓋很多的概念、計算公式，內容較為抽象，很多學生感覺掌握與理解時較為吃力，尤其在解答習題時總是一時難以找到最優的解題思路，部分學生雖然能夠得出正確答案，但是花費時間較長，在進行該部分知識學習中應引導其注重等效思維的應用.教師可指導學生認真分析不同電場的特點、規律，之后設計習題，要求他們結合所學知識以及對電場知識的理解分析判斷，使其掌握等效的細節及注意事項，根據實際情況靈活應用，以更好地服務于解題.

例3 如圖4（a）所示，將一個V形玻璃管倒置在豎直平面內，且處于E＝10³N/C、方向豎直向下的勻強電場內，一個帶負電的小球，重為10^-3N，電荷量q＝2×10^-6C，在A點由靜止開始運動與管壁的動摩擦因數μ＝0.5，其中管長AB＝BC＝2 m，傾角α是37°，管頂B處有一段很短的光滑圓弧，求小球第1次運動到B點時速度多大？小球運動后第1次速度是0的位置在哪個地方？從開始運動到最終靜止小球通過的總路程是多少？

分析 小球受到豎直向上的電場力是F＝qE＝2×10^-3N＝2G，而受到豎直向下的重力為G，從而能夠將電場和重力場的疊加場等效為成一個方向豎直向上的重力場，如果讓這個重力轉180°方向豎直向下，就變成小球在V型斜面運動的問題，如圖4（b）所示，按照這樣思路解題.

在電場習題講解中通過具體例題的分析，使學生認識到等效思維的應用是基于對基礎知識的準確記憶和深入理解之上，所以為更好地應用等效思維，教師不僅需幫助學生具備等效思維應用意識，還應指導他們牢固掌握基相關礎知識.

4 應用等效思維，解答電路習題

電路習題是高中物理的熱門題型，常以選擇題、實驗題的形式出現，尤其選擇題類型的電路問題，既能很好地檢驗學生基礎知識的掌握情況，又能考查學生分析問題的靈活性.但多數學生因對所學知識本質理解不深入，解題過程中思維不夠靈活，容易出錯.為使學生能夠高效、正確地解答電路習題，應注重等效思維的滲透.教師為學生總結電路問題中等效思維的具體表現，通過鼓勵他們運用等效思維進行電路習題的分析、解答，積累應用等效思維解決問題的經驗.

例4 現有6個阻值都是R的電阻與電動勢為E（內阻忽略不計）的電池，組成如圖5（a）所示的電路，那么流過電池的電流是多大？

電路習題講解過程中通過展示等效思維的應用，既能很好地訓練學生的解題思維，又能促使他們養成良好習慣，當習題中電路較為復雜時應注重將若干部分進行等效或者畫出等效電路圖，各個電學元件之間的關系便一目了然.

綜上所述，等效思維是一種解答物理習題的高階思維，既能有效避免學生在解題中走彎路，又能促進解題能力與效率的顯著提升，因此應將等效思維的講解納入授課內容，使學生掌握扎實的等效思維方法.教師還應立足自身授課經驗，做好相關習題的篩選與設計，為學生認真講解等效思維在不同題型中的應用，使學生理解等效思維本質，把握相關應用細節，在解題中真正做到靈活應用.

參考文獻：

[1]王國松.高中物理教學中顯化科學思維方法教育的實踐探索[D].南京：南京師范大學，2018：46.

[2] 孫登全，劉福民.高中物理教學中解題能力的培養方法研究[J].新課程研究（上旬），2017（5）：87-88.

[責任編輯：李 璟]