朱伶俊

摘要：物理思想方法是物理學(xué)科的重要培養(yǎng)對象。物理知識是明確具體的，但是物理的想法是隱含的和抽象的?！暗葎糠ā笔俏锢硭枷敕椒ㄖ兄匾姆椒ㄖ唬哂须[蔽性高、適用范圍廣的特征，對教師的教育和學(xué)生的學(xué)習(xí)和應(yīng)用帶來很大的困難。文章定義了“等効法”的概念，論述了高中物理教育中的作用和方法。

關(guān)鍵詞：物理模型;等效概念;等效法;等效過程

科學(xué)思想是物理專業(yè)核心素質(zhì)的關(guān)鍵，是物理觀念、科學(xué)探索、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任精神的基石和核心。物理教學(xué)設(shè)置、課程實施，應(yīng)以培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維為核心。本文將從"等效法"概念的界定、"等效法"在認(rèn)識高中物理的作用等方面探討"等效法"教育的策略。

一、利用“等效法”具化抽象概念

物理概念常常是抽象的，其內(nèi)涵和外延比較難理解。相當(dāng)多的物理概念在定義過程中利用“等效法”，將復(fù)雜的過程轉(zhuǎn)化為更明確的概念進(jìn)行說明。

例如，關(guān)于人教版高中物理必修第一冊（2019年版）的“力的合成和分解”課，老師通常把這門課的重點放在合成和分解的數(shù)學(xué)運(yùn)算上，結(jié)合力和力的概念，缺乏概念的生成過程。學(xué)生不知道那個物理上的意思。理解一些力量的簡單合并。因為理解力的分解作為力量的簡單的分割，所以在之后的運(yùn)動和運(yùn)動學(xué)習(xí)中容易出錯。老師讓學(xué)生比較了兩種情況中什么是一樣的，學(xué)生簡單地回答了。我把水桶都拿起來了。兩個水桶的效果是一樣的。然后，老師指導(dǎo)學(xué)生用兩個人的手畫桶的力量的圖樣，總結(jié)指導(dǎo)學(xué)生。使某個力作用于某個物體的話，其效果和使多個力一起作用于這個物體的效果是完全相同的。這個力量被稱為那個力量的綜合力。明顯地合力有效地互相替換。利用這種情景產(chǎn)生了合力致力的概念，并自然而然地使用了“等效法”，使知識點更簡潔易懂，在學(xué)生掌握物理基礎(chǔ)知識的同時，也增強(qiáng)了物理學(xué)科的核心素質(zhì)。

二、利用“等效法”簡化物理過程

通常情況下，遇到比較復(fù)雜、抽象的物理過程時，往往需要將其與已知的物理過程建立等效關(guān)系。如果一個復(fù)雜的物理過程與若干個簡單的物理過程是等效的，我們就可以用這若干個簡單的過程來替換該復(fù)雜的物理過程，這樣的處理方式就是利用了“等效法”。

比如，曲線運(yùn)動是學(xué)生在高中階段第一次接觸的比較復(fù)雜的運(yùn)動，是高中物理教學(xué)中的重難點，也是自然界普遍存在的一種運(yùn)動形式。在教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生參與實驗，建立合運(yùn)動、分運(yùn)動的概念，從而掌握曲線運(yùn)動的處理方法。第一次實驗：學(xué)生甲先將玻璃管緊貼黑板，玻璃管內(nèi)放一蠟塊，裝滿水，塞上木塞，再將玻璃管豎直倒置后靜止不動，同時，學(xué)生乙觀察蠟塊緩慢上浮，每隔時間T就在黑板上標(biāo)記蠟塊的位置。第二次實驗：學(xué)生甲將玻璃管倒置后，在蠟塊上浮的同時緩慢水平移動玻璃管，學(xué)生乙每隔時間T在黑板上標(biāo)記蠟塊位置。實驗結(jié)束后，教師引導(dǎo)學(xué)生分析兩次實驗，并得出結(jié)論：第一次實驗，蠟塊的運(yùn)動可近似看作豎直向上做勻速直線運(yùn)動;第二次實驗，蠟塊既做豎直運(yùn)動，又做水平運(yùn)動，這兩個運(yùn)動合起來就是它的實際運(yùn)動，也就是說，實際運(yùn)動與豎直運(yùn)動和水平運(yùn)動合起來是等效的。我們把物體的實際運(yùn)動叫作合運(yùn)動，物體同時參與的若干獨(dú)立運(yùn)動叫作分運(yùn)動，合運(yùn)動與分運(yùn)動可相互替換。在此基礎(chǔ)上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考，若第二次實驗中，玻璃管在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動，應(yīng)該如何研究此種情景下蠟塊的運(yùn)動，讓學(xué)生體會“等效法”的精妙之處，在重視概念生成的同時，滲透物理思想。這樣，既構(gòu)建了新知，又激活了學(xué)生思維，并為后續(xù)研究平拋運(yùn)動做了很好的鋪墊。

三、利用“等效法”研究物理規(guī)律

在研究復(fù)雜問題時常用的方法是用熟悉的簡單方法來處理，若復(fù)雜問題的某一部分規(guī)律與簡單問題的方法規(guī)律相同，我們就可以用簡單問題的方法規(guī)律來等效替換復(fù)雜問題的這一部分規(guī)律。

比如，測量電源的電動勢和內(nèi)阻是物理實驗教學(xué)的重難點，特別是對于誤差的分析。在教學(xué)中，教師一般采用的方法是改變滑動變阻器滑片的位置，讀出電流表與電壓表的示數(shù)，畫出I-U圖像，根據(jù)圖像信息得出電動勢和內(nèi)阻。由于電流表的分壓作用導(dǎo)致測量有系統(tǒng)誤差，采用這樣的分析對學(xué)生來說難度較大，很難實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。為此教師必須改進(jìn)教學(xué)策略，虛線框中的電流表與實際電源一樣可作為一個電源，而這樣的電源稱為等效電源?；瑒幼冏杵骱碗妷罕硎峭怆娐罚刃щ娫吹碾妱觿菹喈?dāng)于外電路開路時的電流，與實際電源的電動勢相當(dāng)，因此等效電源的內(nèi)部阻抗即為實際電源的內(nèi)部阻抗和電流表電阻系數(shù)之和。所以，如果使用這樣的電路檢測的感應(yīng)電動勢和實際值一樣，則測量的內(nèi)部電阻偏大。這樣的課程設(shè)計學(xué)生更容易掌握，遵循了深度教學(xué)的原理，更能觸及物理的實質(zhì)，并逐步使學(xué)生學(xué)會舉一反三、觸類旁通，從而引發(fā)了學(xué)生對學(xué)習(xí)物理的濃厚興趣。

四、結(jié)語

教師要重視物理思維教育。這是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思考的關(guān)鍵和具體途徑。教師通過設(shè)置具體情況，使學(xué)生在問題驅(qū)動下，通過團(tuán)隊合作探究意境背后的物理本質(zhì)，類推，可以一舉達(dá)到反對的效果。遇到復(fù)雜多變的問題時，教師建立合理的思考階段讓學(xué)生逐步發(fā)掘問題背后的物理本質(zhì)，進(jìn)而掌握物理學(xué)的研究方法，順利解決實際問題。

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