等效思维在初中物理解题中的运用

邱菊红

摘 要：初中物理是一门以实验为基础的学科，其概念和公式非常繁多，对学生的理解能力、迁移能力和解题能力的要求都特别高.作为新时期的教师，我们可以培养学生自主学习物理的意识，让学生学会从不同的角度和不同的方向去思考、去探究，将复杂的物理例题等效化、简单化，这就是“等效思维”.本文就从当前的初中物理解题的特征出发，对等效思维的运用策略和技巧做几点分析.

关键词：等效思维;初中;物理;解题;运用

中图分类号：G632      文献标识码：A      文章编号：1008-0333（2020）23-0067-02

随着时代的进步和科教的不断发展，物理这门科目占初中课程的比重越来越大.如何快速地提高物理解题能力，也逐渐成为广大师生共同关注的问题.为了在物理解题中达到事半功倍的效果，必要的时候可以采取等效思维的方法，培养学生的思维理解能力和动手操作能力，学会将各种物理知识迁移到一起进行解答，提高解题效率.

一、等效思维的概念内涵

从字面意思来看，等效思维就是在日常的解题过程中，将一方面的知识转换成另一种角度进行理解，从而提高解题效率，保证最后解题结果的准确性.比如数学模型中的等效替代，物理定理中的常识替换、化学反应中的元素替换等，这些都是利用等效思维的实例.物理是一门综合性较强的学科，在解题的过程中学会把复杂的对象转化为简单易懂的原理，确实是一个明智的选择.这种利用等效思维解答应用题的学习方法，能在解题过程中快速联想到很多物理反应原理以及多种变形公式，不断扩展物理知识在日常生活中的应用，提升解题能力.

如果说“实践是检验真理的唯一标准”，那么“等效思维”就是推动真理向前发展的催化剂.等效思维的概念与特征从很早就被很多学问家所应用，大多数真理和定理都是在等效思维的帮助下才得以应证的.比如著名的伽利略“斜面实验”，通过两个铁球模拟物体自然下落的状态，得出大小不同的物体所受的重力都是一样的;牛顿在偶然间通过苹果自然下落发现了万有引力等，这些实质上都是利用了“等效替换”思维，将较为复杂的实际问题变换为简单的熟悉问题，从而验证了真理的真确性.可见等效思维在物理解题过程中也能发挥独特的优势和作用.

二、初中物理解题中等效思维的运用

1.注重等效思维转换，抓住关键信息

“抓住关键信息”是运用等效思维的基础，是将等效思维发挥到极致的核心内容.更何况物理是一门讲究实验和理论知识相结合的学科，光有理论不足以掌握整个题设.只有将知识迁移到日常生活中，在实验实践的基础之上才能发挥等效思维的优势和作用.在解答日常的物理例题时，要抓住题设的关键信息，以便突出主要因素，从题目中抓住本质，从題设中找出解答技巧和解题规律.无论是题目给出的“已知条件”，还是隐含在题目背后的“未知选项”，都是题目所给的关键信息，我们都要做好标记和记录.只有理清楚题目所要求的问题，分清“已知”和“未知”，合理利用已知条件，寻求未知选项，才是运用等效思维的第一步.

物理学中很多复杂的曲线运动都可以用等效思维来解释，等效法是常用的科学思维方法.等效思维在我们日常解题过程中的运用是非常普遍的.比如小球斜抛出的运动轨迹可以看作是平抛运动，而平抛运动可等效为水平直线匀速运动和自由下落运动的叠加来处理.这是等效思维最简单的例子.除此之外，很多运动型问题都可以利用等效思维来求解.

例如，“在游泳池里面，甲乙两个人分别从不同的方向向前，他们的游泳技能都很强，互不影响.已知他们之间的距离为d，并分别用U和V的速度相向行.在一个时间突然出现丙， 并且丙以M的速度游在两人之间.三人之间的运动轨迹如下：当丙以M的速度追上甲的时候，立即转回游向乙，而当丙遇到乙的时候，又转回游向甲，如此循环往复的运动过程”，请利用物理知识进行求解，当甲乙相遇时丙以速度M一共游了多少路程.我们可以将丙的游泳时间等效转换为甲乙相遇的时间，这种思维转换有利于我们进行后续的解答过程.必要的时候我们要进行图像的刻画和描述，以便抓住文图的本质，快速地解决问题.通过这道题，我们可以总结出规律，很多物理问题并不是表面意思那样复杂，求解问题往往都可以转换为本质的、简单的因素.所以我们一定要留心观察，认真总结.

2.强化思维方式，提高解题效率

既然引用了等效思维，我们就要发挥等效思维的实用性和价值性，将复杂的物理例题用等效法转换为较简单的因素，从而代替较复杂的因素，以使题目能够明朗化，要解决的问题自然就得心应手.在这个过程中，需要我们结合自身的物理知识，强化思考的模式和方法，对“所求内容”的定义有正确的认识和理解.只有这样才能发挥等效思维的作用，用我们自己所理解的物理知识来表示不同的物理现象、自主建立解题模型、创设解题思路，提高解题效率.

很多物理应用题都涉及到力学的知识，“力”是物理学中最常见的一项内容.在解答力学问题时，往往可以通过等效思维获得最佳的解答方案.比如图1甲中，三个力的叠加就分别阐述了力的“等效作用”，可以方便解题者快速找到题目中的关键信息，理清各个力之间的相互作用关系，寻求最佳解题思路.

通过图示的渐变我们可以分析出，如果按照传统模式下的解法，首先要通过力的“平行四边形合成法则”来求解合力.这个求解合力的过程看似容易，过程却非常复杂.这时我们转换一下解题思维，将题目中所给的各力通过等效变换，沿着力F1的方向上加上一个大小为10 N的力，再沿F1力的反方向上也加上一个大小为10 N的力，就会产生意想不到的解题思路.如图乙，通过这种等效思维的变换后，题目中所给的五个共点力的作用和原来的效果仍然相同，不会影响我们的做题正确性，反而提升了解题的效率.最后通过观察发现三个30 N的力互成120角的力，最后合力为10N，沿F1的反方向.

3.运用等效思维，保证解题质量

从本质上来说，“等效思维”就是将一个力分解等效为两个任意的假象的力的合成，从而方便解题者从多方面入手，将复杂的物理知识转换为自己所熟悉和理解的物理知识，从而提高解题效率，全方面的保证物理解题质量.物理应用题的类型多种多样，有图像结合文字的应用题，有实验类型的推断题，有综合分析的假设题等.为了在任何题目中都能找到解题的突破口，达到将多个力合为一个力的效果，我们就必须运用等效思维，学会求知、学会转换、学会替代，全方面的保证解题质量.

例如图2，已知R1=20 Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为80 Ω，电路接在电压为6V电路中.电路中各个电路元件不会相互产生影响.当滑片P由最左端滑到最右端时，电压表示数由6 V变化为1.2 V，请利用物理学知识求解此时电流表示数变化范围是多少？当滑片P在最右端时串联电路的电阻多大？这是一道典型的分点“电路题”，需要我们结合基础的物理知识才能得以求解.在解答电路相关问题时，我们可以利用等效思维，将电路中某一部分的电路元件等效成可以计算的器件，从而降低解题难度.

当滑动变阻器滑到最左端时，我们可以将电路中的电压表、电流表、电阻R1和滑动变阻器R2的工作原理等效成R2=0的电路.从而有相应的结论：U1=U=6V，I=U1 R1=6V 20Ω=0.3A，当滑动变阻器滑到最右端时为阻值的最大值，可以求出电路中的总电阻为100Ω的结果，从而简化了题目的解答过程，充分发挥了等效思维的优势.

通过这种等效思维，能在特定的某种意义上实现知识的叠加和整合，以保证解题结果正确和效果相同的前提下，寻求另一种解题思路，将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、容易的、易处理的另一种解题模式.

总之，初中物理是一门比较抽象和困难的学科，涉及到很多生活中难理解的知识.等效思维包含了很多定理和知識方面的替代和转换，能有效的抓住关键信息，提高解题效率的同时保证解题质量.作为新时期的教师，我们要学会严格要求学生的思想，让他们学会利用等效思维进行解题，把课堂知识合理的运用，综合发展和提高.

参考文献：

[1]钟奕宁.浅谈等效思维方法及其运用[J].课程教育研究，2016（36）：188-189.

[2]储成节.浅析等效思维在初中物理解题中的运用[J].物理教学，2015，37（05）：55-56+45.

[责任编辑：李 璟]