等效法在中学物理中教学实践与反思 - 江苏省江浦高级中学.doc

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1、等效法在中学物理中教学实践与反思徐永山江苏省江浦高级屮学(211800)摘要：等效法是高层次的抽象思维方法，是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理规律、物理过程来研究和处理的一种重耍的科学的思维方法。这种物理学研究的重要方法，也是解决物理问题的常用方法之一。在屮学物理屮，质点、合力与分力、合运动与分运动、平均速度、重心、交流电的平均值与有效值、等效力场、等效电阻等，都是根据等效概念引入的。木文将从教学实际出发给出常见的等效处理及教学屮引发的思考。关键词：等效法物理教学实践反思一、等效法在物理教与学的过程屮发挥的作用。等效方法，它是通过对问题屮的某些因素进行变换或直接利用相似性，移用某一规

2、律进行分析而得到相等效果，利用此方法可做到扎实基础知识，活化思维，化繁为简，达到“柳喑花明又一村”的境界，从而激发学生的思维火花，真正实现新课程理念之一“过程与方法”，逐步养成科学思维品质。例题：在空屮某点以和同速率同时分别竖直向丄、竖直向下、水平向左和水平向右抛出四个小球，不计空气阻力，在小球、落地前任意瞬间，以四个小球所在位置为顶点构成的图形是A、任意四边形B、长方形C、菱形D、正方形解析：抛体运动在不计空气阻力的情况下可等效成匀速直线运动和H由落体运动的合成。在同一个自由落休参考系屮观察这四个小球的运动，都是沿抛出方向的匀速直线运动。因此落地前任意瞬间以四个小球所在位置为顶点构成的图形为

3、正方形。本题做完反思避开四种抛体运动细节的不同，关键抓注了四种抛体运动的实质，有相同的分运动——自由落体，从而建立共同参考系“自由落体坐标系”。二、小学物理小常见的儿种等效处理。(1)物理量的等效。在学习物理的过程经常遇到等效等效电阻、等效电源、等效长度、合力、合电场强度等，这些无不渗透着等效思想。如：①矢量的叠加原理：在空间有两个大小、方向不同的共点力F］、F2,它们的交角为()，如图1所示，两个力的效果等同于大小F=^F；+F22+2FiF2cosO这个力的作用。②标量的等效处理：一个面积为S的平面在磁感应强度为B的匀强磁场屮，如图2所示，穿过这个平而的磁通量为。二BSsinO。图屮S丄即

4、为S的有效面积，其值(1)过程的等效。在屮学物理屮有些题FI所涉及的过程非常复杂，以致我们无法或不必耍严格地搞清楚整个过程屮的各个细节，往往只要把握住起始状态和终止状态，定性地分析过程，运用等效的观点，将整个过程等效为i个相对简单的过程，从血方便求解。如图所示，一根长为2L的均质细链AB对称的挂在轻小、光滑的定滑轮上，滑轮半径r〈〈L,当受到轻微的扰动，细链脱离定滑轮吋的速度为多大？图3-2图3-1解析：本题不必追求扰动后每一运动的细节。只要抓住初、末状态及整个过程遵循机械能守恒定律即可。选定滑轮所在平而为零重力势能平而，设整条细链质量为m,则初状态（如图3・1）细链具有的机械能为E]二-丄吨

5、（丄0x2,末状态（如图3-2）具有的机械能为耳=-mgL+-mv联立初、末状态得：-丄哗（丄厶）x2=-mgL+—mv2,求出链条脱离的速度为v=y[gL□2gsin（3）、运动的等效。用一种（或两种）运动代替另一种运动保持效果不变，这种方法在运动的处理吋经常用到。例如平抛运动可等效成：水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动或平行于斜面以初速度为vcos0加速度为gsin。的匀加速直线运动和垂直于斜面为初速度为vsin8加速度为geos◎的匀减速直线运动的合运动（如图4-1）o再如：带电粒子以一与磁场方向成（）的速度V射入匀强磁场（如图4・2）,可等效为沿磁场方向的匀速直线

6、运动和垂直于磁场方向的匀速圆周运动的合运动。—B►图4-2（4）物理模型的等效。屮学物理屮牵涉到的物理模型有碰撞模型、人船模型、了弹射木块模型、弹簧振了模型等等。在解题的过程可以借助这些物理模型来简化解题过程，达到事半功倍的效果。例如：如图5所示，A、B两物体位于光滑的水平而上，仅限于沿直线运动，当它们Z间的距离大于某一定值d时，相互作用力为零。当它们之间距离小于d时，存在恒定的斥力F的作用。设A物体的质量为m】，开始时静止在直线上的某点；B物体质量为r^，以速度V。从远处沿该直线向A运动。求：A、BZ间的最小距离。图5解析：当A、B之间距离小于d时，它们乞间的作用力类似于弹簧弹力且比弹力更特

7、殊为恒力。A、B靠近的过程等效于弹性势能增加的过程，当它们之间距离最小吋，速度相等，弹性势能最大。木题图景等效为我们熟知的弹簧模型，根据动量守恒、能量守恒等出以下等式：/n2v()=+m2)vFSab=*加2%2-

8、(mi+加2)/式屮v表示AB距离最小吋的共同速度，FSab表示距离缩小过程增加的势能。则A、B之间最小距离为Smin=d-Sab=d-72(m,+m2)F三、实际等效处理吋出现问题的