貴州 支從勇

在高中物理人教版教材中滲透了很多物理思想和研究方法，比如說理想模型、極限思想、等效法等。而且教學(xué)大綱明確指出：“使學(xué)生受到科學(xué)方法的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實驗?zāi)芰?、科學(xué)思維能力、分析問題和解決問題的能力”，總的來說，就是要培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)。因此，教師在教學(xué)過程中一定要加強(qiáng)對學(xué)生的物理思想的培養(yǎng)，要學(xué)會培養(yǎng)會學(xué)習(xí)的學(xué)生，而不是培養(yǎng)只是學(xué)習(xí)的“書呆子”。

本文主要以等效法解決一類問題為例，談一下加強(qiáng)對學(xué)生的物理思想培養(yǎng)的重要性。等效法是研究物理現(xiàn)象、物理規(guī)律的一種重要方法，在教科書中很多地方都要用到等效的思想，比如“合力與分力、牛頓運動定律、運動的合成與分解”等。在解決有些物理問題時，能巧妙地應(yīng)用等效法的思想，不但能使問題變得簡單，還能在很快解決問題的同時發(fā)現(xiàn)一些意想不到的問題，從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提高，真正達(dá)到“育人”的目的。

一、典型例題展示

( )

A．MN上的張力逐漸增大

B．MN上的張力先增大后減小

C．OM上的張力逐漸增大

D．OM上的張力先增大后減小

【解法一】以重物為研究對象，受重力mg、OM繩上拉力F2、MN上拉力F1，由題意知，三個力合力始終為零，矢量三角形如圖2所示，F(xiàn)1、F2的夾角為(π-α)不變，在F2轉(zhuǎn)至水平的過程中,矢量三角形在同一外接圓上,由圖可知,MN上的張力F1逐漸增大，OM上的張力F2先增大后減小，所以選項A、D正確,B、C錯誤。

【正確答案】AD

二、解法評析

第一種方法是利用作圖法，這種方法比較直觀，但是對學(xué)生的要求較高，因為有兩個力的方向都在變化，至少要作出三個以上不同位置的三角形，而且位置還要選擇正確，才有可能看出力的變化情況，只有功底扎實的學(xué)生才能快速作出變化的圖象并得出正確答案，所以，這種方法難度還是比較大的。

第二種方法主要是從理論的角度來推導(dǎo)，這種辦法能讓學(xué)生比較信服，也是多數(shù)學(xué)生喜歡采用的方法，但是這種方法對學(xué)生的數(shù)學(xué)能力要求比較高，而且花費的時間相當(dāng)多，這在高考中如果花費較長的時間來解決這個問題，無疑是不可取的。

三、方法創(chuàng)新

從上面的解法評析可以看出，選擇一種比較簡單的解決這類題型的方法是很有必要的，在高中物理教材中就有這種方法——等效法。等效法的思想就是化復(fù)雜為簡單，因此用等效法來解決是其中一種相對比較簡單的方法。

(一)問題情境：三力平衡中有兩個力的大小和方向都在變化，但是夾角不變，它們的合力的大小和方向都不變。

(二)方法探尋：這個時候如果只是關(guān)注變化的兩個力，那么問題肯定就會變得復(fù)雜，如果我們對物理思想很熟悉，就會想到，物理中能讓復(fù)雜的問題變簡單的研究方法就是等效法，既然變化的兩個力的合力不變，那么我們就可以等效為是它們的合力在變化，這樣判斷兩個力變化就可以轉(zhuǎn)化為只看一個力的變化，問題自然就變簡單了。

(三)原理：根據(jù)等效替代的思想，如果有兩個力的大小和方向都在變化，但是夾角不變，而它們的合力的大小和方向都不變，這個時候就可以等效為這兩個力的方向不變而合力的方向在發(fā)生變化，這樣就從考慮兩個力的方向轉(zhuǎn)變?yōu)橹豢紤]一個力的方向發(fā)生變化，從而使問題變得簡單，這也就是等效替代的作用。

(四)用等效法解決這類問題的優(yōu)點：

1.用等效法的方法，可以將兩個方向都變化的力轉(zhuǎn)化為只有一個力的方向在變化，這不但降低了難度，而且還能直觀地看出力的變化；

2.用等效法的方法，還能快速地找出極值的問題

若α=90°時，則F1、F2的最大值為mg，最小值是0；

四、應(yīng)用示范

【解析】首先我們來看一下例1這道題目的要求，“現(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起，并保持夾角α不變。在OM由豎直被拉到水平的過程中MN上的張力F1、OM上的張力F2如何變化?！庇捎谑蔷徛允菍儆谌ζ胶獾膯栴}，則F1、F2的合力與重力mg等大反向，又由于拉力F1、F2的方向在變化但是夾角不變，在OM由豎直被拉到水平的過程中，OM與它們合力的方向的夾角在變大，MN與它們合力的方向的夾角在變小，此時，就可以等效為拉力F1、F2的方向不變，而合力的方向從豎直方向沿圓弧順時針旋轉(zhuǎn)到水平方向，如圖4所示：

由圖可知，拉力F1的大小在逐漸變大，拉力F2的大小先變大后變小。所以選項A、D正確,B、C錯誤。

五、變式拓展

【例2】柔軟輕繩ON的一端O固定，其中間某點M拴一重物，用手拉住繩的另一端N，初始時，OM豎直且MN被拉直，OM與MN之間的夾角為α=150°?，F(xiàn)將重物向右上方緩慢拉起，并保持夾角α不變。在OM由豎直被拉到水平的過程中

( )

A．MN上的張力逐漸增大，OM上的張力先增大后減小

B．MN上的張力先增大后減小，OM上的張力逐漸增大

D．OM上的張力的最大值為2mg

圖5

【正確答案】AD

六、結(jié)束語