等效替代法在中职物理教学中的应用

胡进学

（阜阳理工学校，安徽 阜阳 236000）

中职学生的物理基础薄弱，对物理知识学习还有一定的难度，他们要想学好物理知识还需要一个有效的方法和漫长的过程。因此，在教学过程中如何让知识由繁到简，由难到易是非常重要的。物理学中等效替代法就是通过效果相同，作用相同等提炼，简化找出问题的本质，然后运用等效替代，使知识与问题变得容易理解，学生就会在学习中逐渐尝试用等效法很好地解决问题。

中职物理课程内容涉及光学，力学，运动学，能学和电磁学等多个部分，其中运用等效替代法来研究问题的有力学中的力的合成与分解，运动学中的合速度以及电学中的等效电阻等等很多部分，所以等效替代法在中职物理学习中普遍存在且尤为重要。

1 等效替代法在中职物理教学中的作用

在职高物理教学中，等效替代法对指导学生学习和运用方面有非常重要的作用。

1）解析知识。通过等效替代法，可以帮助学生透过表面现象来看到问题的本质特征，对所研究的物理实质看得更深、更透。如物理中几个力对物体作用使其运动，就是运用分力与合力等效来进行变换，这样就能更容易处理物体在力的作用下运动情况。

2）转换思维。等效替代法可以转换思维、找出一条不一样的思路，这样可以巧妙地化难为易，可以增强学生对物理学习的兴趣、同时对学生思考物理问题的灵活性和独特性具有积极作用。

3）指导实验。等效替代法对学生学习物理实验原理和操作具有指导意义，体现在用来解释实验现象、处理实验数据和分析实验误差方面。

2 中职物理中常见的等效替代法

1）在矢量的运算中，“合成”与“分解”定义的形成，本质上是从作用效果相同得出的。比如说力的合成本质上就是用一个力来代替几个力的共同作用，使它们的作用效果相同，这个力就称为那几个力的合力；力的分解也是用几个力共同作用的效果来代替一个力的作用效果，这几个力就称为那一个力的分力；在学习电磁学我们知道，一个电荷同时受到几个带电体所产生的电场作用时，就是这个电荷受到每一个带电体单独存在时对其作用的矢量和。所以在研究空间某一点处的电场强度时，就是从作用效果相同来看，是几个带电体在该点的电场强度的矢量和来代替这几个带电体分别产生的电场强度。要注意矢量的合成与分解过程中，一定要遵从矢量运算的平行四边形法则或三角形法则。

探究力的平行四边形定则实验中就是以等效替代法为基础进行的，这个实验是：在实验中，先用力F1和F2互成一定角度两个力共同拉橡皮筋，使橡皮筋的一端H点被拉到O点，在用一个力F拉橡皮筋，同样使橡皮筋的一端H点被拉到O点，这时我们知道力F拉橡皮筋的作用效果跟力F1和F2共同拉橡皮筋的作用效果相同，所以这时的力F是力F1和F2两个力的合力。实验中记录F1、F2和F的大小和方向。通过实验数据的分析处理，选择合适的标度，以O点为起点，用图示法分别画出F1、F2和F三个力。以力F1、F2为邻边作一个平行四边形，过O点作平行四边形的对角线OC。可以看出，OC和F的长度、方向相差很小，几乎重合。因此可用对角线OC表示合力F。实验结论是求两个力的合力时，可分别用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这叫做力的平行四边形定则。

2）在串并联电路中，等效电阻的计算问题也是利用作用效果相同的等效代换。我们学习都知道，串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和，并联电路总电阻的倒数等于各部分电路电阻的倒数之和，此时总电阻的作用效果与原来各部分电路电阻的共同作用效果是相同，故称等效电阻。如果把等效电阻接入电路，将不会影响电路中的整体电流、电压等物理量，同时，在一段时间内，原来各部分电路的电阻所消耗的总电能与等效电阻所消耗的电能完全相同。在处理实际电路问题中一般比较复杂，要计算出等效电阻，还需进行电路分析，看清楚各电阻之间是串联还是并联关系，不同的连接方式得出的结果不同，画出等效电路图，化繁为简，使复杂问题容易得到解决。在处理电学问题中常会用到等效替代法。

3）在力与物体的运动知识中，物体做曲线运动时，合速度与分速度之间的转化也是运用的等效替代法来解决的。比如物体在只受重力作用时以初速度为V0做平抛运动，物体在抛出后做的是曲线运动，速度大小和运动方向都在随时间不断地发生变化，这时研究物体在任意时刻的运动速度是比较复杂的问题。但是要把物体实际运动的速度分解成沿水平方向做匀速直线运动和沿竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动就非常便捷了。

平抛运动分解后，就是在水平方向和竖直方向上做特殊的运动了，分析的问题就更加清晰明了。

通过水平方向和竖直方向的位移和速度可以求出任意时刻位移和速度，分解后两个方向的速度和任意时刻的速度是可以等量代换的。

中职物理知识中，运用等效替代法的例子还有很多很多，学好等效替代法对学习物理知识有非常大的促进作用。

3 教学中激发学生运用等效替代法的思维

1）中职生基础虽然薄弱，但动手能力强，思维活跃，教学中对他们有目的，有计划的介绍和用实例解析等效替代法，让他们掌握等效替代法的本质.教材不仅包含了学生学习的科学知识，还包含了培养学生学习方法、技巧、能力等多方面的内容。在中职物理教学内容中，用等效替代法处理问题的实例非常多。如:在学习力的合成与分解的知识时，合力的作用效果与分力的作用效果相同。在研究平抛运动时，合速度在随时变化，当合速度分解成不同方向的分速度后，其效果相同，问题又得到了很便捷的处理。还有在交流电的教学中，交流电的电流强度，电压强度时刻都在变化，不能直接反应出整体情况，让学生学习时很迷惑，运用了等效电流、等效电压的概念就化繁为简，化难为易了。

2）物理实验是中职物理教学中必不可少的一部分，指导学生完成实验是老师培养学生动手能力和动脑能力的主要部分。学生在进行物理实验中很多时候会遇到实验现象或事实不能直接观察或观察不明显的情况，那么在教学中引导学生运用等效思维方式来解决问题就尤为重要。让学生依据等效思维将问题转换成可观察、易观察或能观察明显的目的。

3）当今社会的发展离不开党的领导和各界的创新发展。激发学生运用等效替代法思维来培养其创新能力。在物理教学中培养学生的创新能力，让学生今后能在社会上为祖国的发展，人民的幸福做出贡献而准备着。