高中物理力学解题中等效替代思想的应用

胡文辉

【内容摘要】在现阶段的高中物理教学中，传统的教学方式已经无法满足学生的实际学习需要。而等效替代这一思想能够有效帮助学生解决物理力学中的问题，通过力的分析降低学生的学习难度，以更有效的解决问题。本文就着重探究等效替代思想在高中物理力学解题中的应用，结合现阶段高中物理教学中存在的问题进行研究讨论，从而为高中物理力学教学提供有效参考。

【关键词】高中物理  力学  等效替代  策略

引言

而在高中力学的考查过程当中，对于学生基础知识掌握情况的要求较高。倘若学生没有学好力学部分的基础知识，从而导致后期的教学过程很难实施下去。因而在现阶段的高中物理力学教学过程当中，则需要教师能够结合新的教学理念和教学方式，综合运用多种教学手段，不断加强对学生的思维引导，以尽可能简单的教学方法将力学知识讲解到位。物理学和数学有着密切的联系，因而在高中物理力学的教学过程中，教师可以结合等效替代思想全面加强基础知识的教育，从而让学生学会应用等效替代思想，以提高解题的速度和效率。

一、高中物理力学教学难点

力学这一部分知识在高中物理中占有非常重要的地位，是高中物理的基础内容。高中力学知识可以按时间上的积累分为冲量，按力在空间上的积累可以作为功，这二者都是一个过程量。在高中力学知识中还包含了牛顿三大定律，动量定理，动量守恒定律，以及动能，功和能的关系，动能定理，机械守恒定律。

高中力学必考的知识点又分为自由落体，运动竖直上抛运动，平抛运动，匀速圆周运动，万有引力，以及力的合成与分解等多方面的内容，而冲量和动量也是高中物理力学考查的重点内容。由于受到学生思维方式，学习能力，逻辑思维能力等众多客观因素的影响，从而有大部分的学生在学习的过程中难以深层次的学习，从而增加了高中物理力学知识的教学难度。

二、等效替代思想概述

等效替代思想是指在保障某种效果和特性关系相同的前提下，将复杂的物理问题和物理过程转化为更容易学习，更简单，更利于学生理解，更利于研究和处理的过程。与传统的教学方式相比，借助等效替代思想能够帮助学生更深层次的解析物理问题的本质特性和非本质特性，充分调动学生的思维来寻找适当的替代物来加强物体受力的分析，从而通过系统的分析和研究获得最终的结论。在力学教学中借助等效替代思想，帮助学生更加简单的掌握力学知识，提高学生分析力学问题、解决力学问题的综合能力，创建高效的物理课堂。

三、等效替代思想的实际应用

1.物体的受力状况

在高中物理教学中有很多题目要求学生能够通过受力分析来掌握物体的受力状况，从而明确物体的运动状态，以解决相应的题目。在该部分的教学过程中，教师可以借助等效替代的思想帮助学生做好力的示意图，结合题干所给信息，分析物体的受力状况，从而突破问题的关键。由于物体的受力分析过程相对较复杂，有很多学生在学习的过程当中常常会因为搞不清力的方向，从而直接列方程，导致计算错误。而借助等效替代的思想，将物体的受力状况清晰的表示出来，借助相应的受力模型帮助学生列出相应的解题方程，以全面提高学生解题的正确率，同时帮助学生梳理其解题的思路。例如，如下图所示，斜面小车M静止在光滑水平面上，一边紧贴墙壁。倘若在小车上再加一个物体m，且小车与物体相对静止，小车受到哪几个力的作用？运动状态如何？受力分析如下：

分析：在这个题目中，可以结合等效替代的思想，对小车整体进行受力分析，从而明确小车的受力情况和运动状态。

2.物体的运动过程

在高中力学部分还涉及到了许多运动过程的受力分析，借助等效替代思想通过对物体运动过程的数理分析讲将复杂的运动过程简化，从而降低学生的学习难度，帮助学生找到解题的突破口。在运动过程这一部分的解题过程中，对学生的综合能力有着较高的要求，而大部分的学生在面对这一部分题目时只能写几个简单的公式，整体呈现无从下手的状态。为了有效解决这一问题，利用等效替代思想全面加强合运动和分运动之间的等效分析，以全面增强学生的思想认识，帮助学生简化物体的运动过程。例如在平抛运动问题分析当中，首先要求学生能够独立分析物体运动的复杂过程，结合等效替代思想了解并掌握平抛运动分解的技巧，在具体的题目中能够利用等效替代思想将没有学过的或复杂的知识转化为已经熟练掌握的知识，从而提高其解题的正确率。在课堂上教师可以带领学生来做实验，结合相应的实验操作，帮助学生明确平抛运动过程中，物体在竖直方向做自由落体运动，物体在水平方向做匀速直线运动。同时教师还可以借助微课播放相应的视频，以帮助学生深入体会平抛运动的特性，从而得到平抛运动的公式。教师还可以借助替代的思想化曲为直，将平抛运动分为水平方向和竖直方向两部分的内容来研究，充分调动学生学习的积极性，创建高效的物理课堂。

3.动量守恒中的应用

在动量守恒这一部分知识的教学过程中，对于学生的分析能力有着较高的要求。而为了简化学生的学习过程，全面提高学生的学习效率，在实际的教学过程当中，教师可以借助等效替代的思想，带领学生共同学习相应的力学系统，從而通过对物体受力情况的分析，以全面加强对动量守恒定律的理解，结合具体的物理模型，全面加强动量守恒定律表达式的综合应用，在实际的应用过程中，以强化学生的学习效果。这就需要教师在教学过程中能够全面加强对学生受力分析和过程分析的引导，结合等效替代思想，明确系统动量是否守恒，而通过对物体初始状态和末状态的系统动量分析，选择正方向并列出相应的动量守恒定律方程。例如，在“人船模型”教学中，教师可以借助等效替代的方法尽可能的简化动量守恒问题分析的思路和解题步骤。同时教师还可以通过有效的引导，让学生结合力的示意图充分明确满足动量守恒的条件，从而帮助学生掌握相应的解题技巧和解题方法。同时在动量守恒这一块还有“子弹打木块模型”“弹性求证碰撞模型”“平射炮反冲模型”等多种类型，而借助等效替代的思想帮助学生加强基础知识的学习，降低学生的学习难度，提高学生的学习效果。

结束语

总之，在高中物理力学教学中，应用等效替代思想降低教师的教学难度，帮助学生更进一步加强力学知识的学习，以更明确物体的运动状态和受力情况，从而提高学生解题的准确率。因而在现阶段的高中物理力学教学中，则需要教师能够加强对学生教学方法的指导，帮助学生学会应用等效替代方法来解决相应的力学问题。

【参考文献】

[1] 毛嘉睿. 浅谈等效替代思想在高中物理力学解题中的应用探析[J]. 电脑迷，2019（1）：187.

[2] 李乐昊. 等效替代思想在高中物理力学解题中的应用探究[J]. 现代经济信息，2017（31）：414.

（作者单位：江西省新余市第一中学）