等效思维在高中物理解题中的应用

◇ 浙江 沈建刚

等效思维即在所获得的结果趋于一致或相同的情况下,能够有效实现对复杂物理概念、公式的清晰化表征的思维方式．等效思维在物理解题中有着广泛的适用性．本文就等效思维在高中物理解题中的应用做一简单介绍,以供参考．

1 等效思维在物理图形中的转化应用

在高中物理电路章节中,对于一些形式简单的电路,学生在教师的引导下基本都能理解和掌握．然而当电路呈现出复杂多变的特点时,学生的思维不能及时转换,此时可借助等效思维来帮助学生快速地确定解题思路．

例1在由电阻和理想电源E 构成的电路中(如图1),已知6个电阻的阻值相等,那么此时流过电池的电流为多少?

图1

解题思路根据题设可知,在电路图中电阻和节点的数量各6个,电源1个．在解答这类题时可以借助等效思维由繁入简进行转换．电路首先由电池正极与R1进行连接,紧接着从R1另一端依次与R2～R6相连,并回到电源负极,复杂的电路图得以简化(如图2),解题思路瞬间变得清晰．

图2

2 等效思维在物理过程中的转化应用

将等效思维应用于物理过程中时,要确保研究对象在经过某一特定过程后,其状态能够与先前的状态保持一致．

例2在两支质量相同的玻璃管甲、乙中,分别装有水平高度为h1和h2的水(如图3)．两管通过直径为d 的细管连接,此时甲中的水逐渐流向乙中,一段时间后达到稳定状态．问:大气压力对水是否做功?水的内能如何变化?

图3

解题思路学生初看题目时,可能会产生一定的困扰,认为需要考虑大气的压力和水流速度．通过进一步分析可知,当两支玻璃管中的水达到稳定状态时,可认为仅仅是甲高出平衡水位的水流向了乙,其他部分的水并没有发生改变(如图4)．因此利用等效思维进行转化可知,由于水的体积未发生变化,能够判断出大气压力对水不做功．但由于甲中的水移动到了乙中,高度下降了(h1－h2)/2,可知重力对水做功,从而导致水的内能增加．可见,等效思维可将烦琐的物理过程变得清晰和简单,有助于更好地培养学生的解题思维和解题能力．

图4

3 结语

在教学中,教师要逐步培养和提高学生多样化的解题思维和技巧,不应局限于传统的解题步骤,要让学生根据所设题目运用等效思维将所学知识化繁为简,规避冗长和复杂的物理过程,更好地实现对所学知识的灵活运用,进而促进学生物理学科核心素养的发展．