等效法在中学物理中的教学实践与反思.doc

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1、等效法在中学物理中的教学实践与反思一、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貞接利用相似性，移用某一规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“柳暗花明又一村”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：在空屮某点以相同速率同时分别竖胃向上、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

2、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自由落体运动的合成。在同一个自由落体参考系屮观察这四个小球的运动，都是沿抛出方向的匀速宜线运动。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——白由落体,从而建立共同参考系“自由落体坐标系”。二、屮学物理中常见的几种等效处理。（1）物理量的等效。在学习物理的过稈经常遇到等效等效电阻、等效电源、等效长度、合力、合

3、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Fl、F2,它们的交角为0,如图1所示，两个力的效果等同于大小—卅*2网50这个力的作用。②标量的等效处理：-个面积为S的平面在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图2所示，穿过这个平面的磁通量为”圧*°°图屮S丄即为S的有效面积,其值S丄二Ssin0o（2）过稈的等效。在屮学物理中有些题H所涉及的过稈非常复杂，以致我们无法或不必要严格地搞清楚整个过程中的各个细节，往往只要把握住起始状态和终止状态，定性地分析过稈，运

4、用等效的观点，将報个过稈等效为一个相对简单的过稈，从而方便求解。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t<

5、图3・2）具有的机械能为2>联立初、末状态得：22=2求出植条脱离的速度为y=J巨-（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时经常用到。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a由落体运动的合运动或平行于斜血以初速度为VCOS0加速度为gsine的匀加速直线运动和垂直于斜面为初速度为vsin0加速度为geos0的匀减速育线运动的合运动（如图4-1）o再如：带电粒子以一与磁场方向成B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

6、速肓线运动和垂直于磁场方向的匀速圆周运动的合运动。V:B^0-►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、弹簧振子模型等等。衣解题的过稈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面上，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Z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ml,开始时静止在直线上的某点；B物体质最为m2,以速度V0从远处沿该胃线向A运

7、动。求：A、B之间的哉小距离。〜A05解析：当A、B之间距离小于cMj它们之间的作用力类似于弹簧弹力且比弹力更特殊为恒力。A、B靠近的过程等效于弹性势能増加的过程，当它们之间距离摄小时，速度相等，弹性势能杲大。本题图杲等效为我们熟知的弹簧複型>根据动量守恒.能量守恒等岀以下等式：沖=（冯+讣也=-扣】+率）J式中u表示AB距离杲小时的共同速度，FS。口表示距离缩小过程増加的势能。d一叨1加2勺2则加B之间摄小距离为S.=d-SAC=2网+加2）尺mmAfc>三、实际等效处理时出现问题的教学案例I[F.

8、.056案例1、如图6所示，匀强电场的电场强度为E,匀强磁场的磁感丿应强度为B,在这个电、磁场共同存在的区域内有一个足够长的绝缘杆沿水平方向放置，杆上套有一个质量为m,带电量为+q,的金属环，环与杆的动摩擦因素为，且，求金属杆运动的最大速度的大小。错解:环受到竖直向上的支持力N］对应一个摩擦力一旦环运动，环将受到一垂直与纟氏面向外的洛伦兹力加作用，从而受到一个垂直与鐵面向里的弹力N2>此弹力对应另一个摩擦力心。隅=X+%〃Og+q^B)v=冬-讐qbN