【摘要】物理是一門較為抽象的學科.在求解物理問題時，需要借助一些科學思想，幫助學生順利突破難題.高中階段物理解題過程中最常見的一種方法就是等效法.通過等效法可以將復雜的物理問題轉化為簡單、直觀或易于處理的問題，從而簡化解題過程.本文以具體題目為例談等效法在高中物理解題中的應用，希望能給讀者帶來啟示.

【關鍵詞】等效法；高中物理；解題技巧

等效法的實質(zhì)就是指根據(jù)物理現(xiàn)象或過程的等價性，從而將復雜的物理學問題轉化為簡單、直觀、易于處理的問題，以此簡化物理解題過程.它的基本思想是通過比較不同物理現(xiàn)象或過程的等價性，找到它們之間的共同點或相似點，從而根據(jù)已知的物理學規(guī)律求解物理問題.等效法在物理學的各個領域都有廣泛應用，如力學、電磁學、光學、熱學等.它可以用于解決不同類型的物理問題，包括計算題、實驗題等.在具體應用過程中，等效法可以通過類比等效變化、模型化等方式實現(xiàn)，可以以此出發(fā)，快速找到解題的突破口.本文將結合具體的物理學問題，詳細分析等效法在高中物理解題過程中的應用.

1力的等效法

利用力的等效法解題即是要尋找題目當中的等效力.這一解題方法常用于分析復雜的受力情況，在實驗題型中出現(xiàn)的頻次較高.在判斷等效力時，應從力的三要素上考慮.當兩力在作用效果上相同時，才能認為這兩力是等效的.在分析物體受力情況時，如果能夠引入一個等效力，則問題可以被大大簡化.

例1（1）在“探究力的平行四邊形定則”的實驗中，采用的科學方法是（）

（A）控制變量法. （B）等效替代法.

（C）理想實驗法. （D）建立物理模型法.

（2）如圖1所示是甲、乙兩名同學在做“探究力的平行四邊形定則”的實驗時得到的結果.若用F表示兩個分力F1，F(xiàn)2的合力，用F′表示F1，F(xiàn)2的等效力，則以下哪一個實驗結果是可能發(fā)生的（）

解（1）平行四邊形法則探索的是兩個共點力的合成，合力與分力的效果相同，所以此實驗采用的是等效性，（A）（C）（D）錯誤，（B）正確.

（2）兩個力的合力理論值應該是平行四邊形的對角線，實際值應該是沿著AO的延長線，所以（A）符合實際，故（A）正確，（B）錯誤.

小結本題為等效法在力學中的應用.在求解本題時，需要根據(jù)題目所給實驗的探究過程分析問題，將原有的分力問題轉變?yōu)楹狭栴}，并以此探究力的平行四邊形定則.此實驗也是高中物理探究力的性質(zhì)中的關鍵實驗，需要學生重點掌握.

2電源的等效法

電源的等效法即等效電源法.它對于解決電路的動態(tài)分析問題以及求變值電阻的最大功率問題十分有效.所謂等效電源法，指的就是對于閉合電路中的定值電阻，有時可以將其等效至電源內(nèi)部，從而形成一個新的等效電源.在此基礎上對新的電路進行分析，從而簡化問題[1].

例2如圖2所示，R1為定值電阻，R2為可變電阻，E為電源電動勢，r為電源內(nèi)阻，則以下說法中正確的是（）

（A）當R2=R1+r時，R2功率最大.

（B）當R1=R2+r時，R1功率最大.

（C）當R2=0時，R1功率最大.

（D）當R2=0時，電源的總功率最大.

解利用等效法，將定值電阻R1和電源等效為新的電源，這一新電源的內(nèi)阻為R1+r，則根據(jù)電源內(nèi)阻和外部電阻相等時，電源的輸出功率最大得：當R2=R1+r時，電源的輸出功率最大，即R2的功率最大，（A）項正確；根據(jù)P=I2R1，當流過R1的電流最大時，R1消耗的電功率最大，即當R2=0時，R1功率最大，（B）錯誤，（C）正確；當R2=R1+r時，電源的總功率最大，（D）項錯誤，故選（A）（C）.

小結對于R2的功率的分析是本題的難點，在解決此類問題時，通常的解題思路都是把定值電阻和電源看成一個整體，利用等效電源的方法來分析電源的輸出功率的變化情況，也就是R2的功率情況.這一思路可以大大簡化題目當中的計算量，而且能幫助學生更快速地得到正確的解題結果.

3單擺的等效法

所謂單擺的等效法，即是利用等效法解決單擺的運動或周期問題，這也是高考物理中的常見題型.單擺是現(xiàn)實擺的一種抽象模型，也是一種理想狀態(tài)下的物理模型.單擺的運動具有周期性，而且它的周期只和擺長與重力加速度相關[2].通常，單擺的擺長長度和周期大小成正相關，重力加速度的大小和周期大小成反相關.因此，在研究單擺振動問題時，可以將擺長或重力加速度等效，以此求解單擺問題.

例3如下圖3所示，三根細線于O點相交，試將A、B兩端固定在同一水平面上，且兩點相距為L，保證AOB為直角三角形，且∠BAO=30°.已知OC線長是L，下端C點系著一個小球（可將小球視作質(zhì)點），則下列說法中正確的是（）

（A）小球在紙面內(nèi)擺動，周期為T=2πLg.

（B）小球在垂直紙面方向擺動，周期為T=2π3L2g.

（C）小球在紙面內(nèi)擺動，周期為T=2π3L2g.

（D）小球在垂直紙面內(nèi)擺動，周期為T=2πLg.

解小球在紙面內(nèi)擺動時，圓心是O，擺長為L，故周期為T=2πLg，（A）正確，（C）錯誤；當小球在垂直紙面方向擺動時，圓心在O點正上方，擺長為L′=（1+34）L，

故周期為T=2π（1+34）Lg，故（B）（D）錯誤.

小結本題主要考查單擺的周期問題.解題的關鍵在于根據(jù)等效法找到擺長，然后利用單擺的周期公式列式求解.在求解時，學生要根據(jù)等效法結合幾何關系式，快速找到擺長，以此求解.

4結語

本文通過分析力學板塊、電學板塊和運動學板塊的典型問題，對等效法在高中物理解題過程中的應用進行了應用分析.通過等效法，可以將復雜問題簡單化、具體化，起到降低題目難度的作用，為物理解題帶來幫助和參考意義.

參考文獻：

[1]陳篤杰，唐王雅斌.用“兩種等效法”解高考中的理想變壓器問題[J].數(shù)理化解題研究，2023（10）：138-140.

[2]徐石.利用等效法解答單擺的周期問題[J].高中數(shù)理化，2023（02）：31-32.