初中物理解題中等效思維的應(yīng)用探討

張麗麗

摘 要：等效思維是指在相同效果下，把復(fù)雜的實(shí)際問題變換為較為簡單的熟悉問題，凸顯主要因素，抓住問題本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)解題規(guī)律.因此，將等效思維應(yīng)用于初中物理解題中，能夠幫助學(xué)生簡化考題難度，進(jìn)而提高學(xué)生的解題思維與解題能力，文章主要通過實(shí)例分析探討初中物理解題中等效思維的應(yīng)用.

關(guān)鍵詞：初中；物理解題；等效思維

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2024）08-0097-03

對(duì)于初中階段學(xué)生而言，可能會(huì)因物理問題中所給條件多樣化或內(nèi)容復(fù)雜化等因素，降低解題效率和質(zhì)量.合理運(yùn)用等效思維便可以幫助學(xué)生正確快速分析題目，提高解題效率和質(zhì)量.

1 等效變換法在初中物理解題中的應(yīng)用

根據(jù)具體題目內(nèi)容與題型，基于等效思維中等效變換法對(duì)題目、電路圖或計(jì)算方式等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行簡化，從而幫助學(xué)生快速完成初中物理解題[1].

例1 如圖1所示電路示意圖，電源內(nèi)阻在實(shí)際計(jì)算中可忽略不計(jì)，電動(dòng)勢為12 V，除R1外所有電阻阻值均為r、R1阻值為9 Ω.圖1電路在通電后，消耗的功率為20 W.若將圖1中原有的R1替換為阻值僅有3 Ω的R2，請(qǐng)問圖1電路在通電后所消耗的總功率會(huì)上升還是下降，具體數(shù)值為多少？

解析 基于等效變換法將圖1電路圖中，除電阻R1外的所有電阻視作一個(gè)整體，這里稱為R0，同時(shí)明確在電路圖中R1與R0之間處于并聯(lián)狀態(tài).通過上述等效變換法能夠?qū)D1電路圖轉(zhuǎn)化為圖2電

算，最終能夠得出在接入R2條件下電路消耗的總功率為52 W.

基于等效思維中的等效變換法完成對(duì)此類題目的解析與解答，能夠在計(jì)算方法、思考方式等相關(guān)層面對(duì)原有的復(fù)雜問題進(jìn)行適當(dāng)簡化[2].

2 等效假設(shè)法在初中物理解題中的應(yīng)用

初中物理問題可能會(huì)因物理題目所給參數(shù)或條件過于隱蔽，導(dǎo)致學(xué)生需要通過大量計(jì)算或消耗大量時(shí)間對(duì)此類隱蔽條件進(jìn)行分析與挖掘，致使學(xué)生在實(shí)際解題過程中無法確保高效、精準(zhǔn)的解題效果.在此，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況，引導(dǎo)學(xué)生靈活使用等效思維中的等效假設(shè)法解析此類所給條件或參數(shù)較為隱蔽的題目，進(jìn)而降低學(xué)生對(duì)此類題目審題與分析的難度.

例2 如圖3所示電路示意圖，圖中電路的內(nèi)阻阻值為R內(nèi)，電源電動(dòng)勢為ε，圖3中的R1為定值電阻、R2為變阻器.此時(shí)若存在將R2變阻器所消耗的電功率升至最高的需求，則圖3中變阻器R2的電阻阻值為多少？在該電阻阻值條件下，變阻器R2所消耗的最大電功率

3 等效替代法在初中物理解題中的應(yīng)用

等效思維中的等效替代法能夠有效降低初中物理問題在實(shí)際解析與作答過程中的難度，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的解答效果[3].對(duì)于等效替代法而言，其主要原理是將題目中未知條件或參數(shù)替換為已知條件或參數(shù)，將解析難度較高的條件替換為解析難度較低的條件等，從而達(dá)到簡化初中物理問題的目的.

例3 如圖4所示為某等臂杠桿示意圖，圖中的等臂杠桿為AB，現(xiàn)選擇兩種質(zhì)地、大小相同的圓板將等臂杠桿A、B兩端固定住.已知在等臂杠桿AB中，A端圓板的半徑為RA，OA的距離為2RA，同時(shí)在A端圓板上存在一個(gè)半徑為R的圓，且RA=2R.在此條件下，若想確保該等臂杠桿AB處于平衡狀態(tài)，則等臂杠桿AB中B端圓板的半徑應(yīng)當(dāng)控制在多少？

通常情況下初中學(xué)生在解析此類題目時(shí)，往往會(huì)先對(duì)等臂杠桿A端圓板重心進(jìn)行分析與計(jì)算，從而獲得B端圓板的半徑大小.然而，在實(shí)際解題過程中，此種較為傳統(tǒng)的解題方式雖然能夠保證學(xué)生的解題思路與方式正確，但由于其所需要的分析步驟、計(jì)算步驟等相關(guān)內(nèi)容較為繁雜，學(xué)生應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況深化等效思維的應(yīng)用，在合理范圍內(nèi)將初中物理題目進(jìn)行有效簡化，從而為學(xué)生的順利解題提供重要幫助.

圓，此時(shí)可以利用等效思維中的等效替代法將該圓視為一個(gè)大小與該圓重力相同的力F1，如圖5所示，AB等臂杠桿中F1的作用圖.通過對(duì)圖5進(jìn)行分析，能夠得出F1以豎直向上的方向作用于孔心C中.在此條件下，初中學(xué)生便能夠通過初中物理相關(guān)知識(shí)，如力矩平衡條件等內(nèi)容對(duì)B端圓板半徑進(jìn)行有效分析與計(jì)算.

4 等效類比法在初中物理解題中的應(yīng)用

所謂等效類比，其主要原理是對(duì)同一模型中不同物體之間在某些方面的一致性展開分析，最終獲得兩種物體在其他方面之間的一致性，從而達(dá)到等效類比效果.在初中物理解題過程中，學(xué)生可以結(jié)合實(shí)際情況，通過靈活運(yùn)用等效思維中等效類比方法完成相關(guān)題目的解答.此方法能夠?yàn)閷W(xué)生在解題期間提供開闊思路，使學(xué)生能夠站在不懂角度對(duì)相關(guān)問題或物體進(jìn)行分析，以此提高學(xué)生的解題效率與質(zhì)量.

例4 如圖6為小球運(yùn)動(dòng)示意圖，存在一個(gè)輕質(zhì)彈簧，其左端連接著質(zhì)量為MA的小球A、右端連接在某固定墻面的P點(diǎn)上，已知彈簧的勁度系數(shù)為K，小球A、輕質(zhì)彈簧以及固定墻體點(diǎn)P所形成的系統(tǒng)處于靜止平衡狀態(tài).現(xiàn)在有一個(gè)質(zhì)量為MB的小球B，其以V0的速度與小球A發(fā)生碰撞，當(dāng)兩小球產(chǎn)生碰撞后會(huì)同時(shí)向固定墻面中的P點(diǎn)移動(dòng)，其中小球A與小球B的接觸面光滑，待兩小球運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后又往回運(yùn)動(dòng).此時(shí)，當(dāng)小球A運(yùn)動(dòng)至某點(diǎn)后，小球B脫離小球A并開始獨(dú)立運(yùn)動(dòng).請(qǐng)問當(dāng)小球B碰撞至小球A后，兩小球自接觸至分開期間所用的時(shí)間是多少？

解析 通過對(duì)題目內(nèi)容與圖6進(jìn)行分析，能夠發(fā)現(xiàn)小球A與小球B在碰撞時(shí)處于完全非彈性碰

5 結(jié)束語

基于等效思維的各類等效方法，能夠有效幫助初中階段的學(xué)生針對(duì)性解析多樣化的初中物理習(xí)題.科學(xué)合理地應(yīng)用等效思維，不僅能夠提升學(xué)生在實(shí)際解析初中物理題目期間的答案精準(zhǔn)度與整體解題效率，而且可以拓寬學(xué)生的解題思路與見解，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展，有效增強(qiáng)學(xué)生的解題能力.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 張春勇.運(yùn)用等效思維方法促進(jìn)初中物理課堂教學(xué)[J].理科考試研究（初中版），2020，27（6）：42-45.

[2] 吳建豐.芻議等效思維方法在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用措施[J].考試周刊，2020（84）：139-140.

[3] 陳索.物理方法之等效替代法[J].中學(xué)生數(shù)理化（八年級(jí)物理），2022（4）：13.