等效思维在初中物理解题中的运用

赖振忠

(福建省长泰县第二中学 363902)

从以往初中物理解题情况来看，多数学生遇到复杂的物理问题会因为寻找不到解题的方向，而产生放弃作答的心理，这主要还是学生缺乏良好的物理解题思维，盲目解答物理问题所致.那么本文从等效思维角度，引导学生运用等效思维来解答物理问题，从而让学生掌握有效的物理解题思路.

一、等效思维的含义及优点

1.含义

等效思维主要是指在特性和关系相同的前提下，将复杂、陌生的问题转化为简单的、等效的、熟悉的问题，以简化问题解答的过程，使得学生能够抓住问题的本质内容，从而引导学生寻找到问题中的规律，进而提升解题效率的一种科学思维方法.

2.优点

学生将等效思维应用于实际问题的解答，尤其是在物理抽象问题的解答中，等效思维的应用可以极大地简化物理解题的过程，使得物理问题更易于学生理解，从而提升学生的物理解题效率.其次，等效思维的运用还能突出物理题目中的主要信息，促使学生迅速抓住题目的本质问题，从而帮助学生找出其中的规律，进而让学生有信心和动力去探究物理问题.

二、等效思维在初中物理解题中的运用方法

1.等效思维在初中物理电学问题中的运用

通常电学计算题是初中物理考试中常见的题型，也是初中物理教学的重要知识点.教师可以将等效思维应用于初中物理电学的有关问题解答之中，从而培养学生养成良好的等效思维.而教师想要帮助学生突破电学计算题教学这个难点，就必须引导学生在熟练掌握电学各类公式及变形的基础上，明确各用电器的连接方式、各个电表所测量的对象，做好物理量与电路元件对照、题图对照，这样才能有效发掘电路间的规律，进而寻找到电学问题的等效化简方法.

以下面这道电学问题为例：如图1所示的电路中，S1闭合S2断开时，甲、乙是电流表，I甲∶I乙=1∶3，此时电路的总功率为P1；当S1、S2都闭合时，甲、乙是电压表，此时电路的总功率为P2，则电阻R1∶R2=？总功率之比P1∶P2=？

根据题目中给出的电路图、文字以及数据信息，教师可以引导学生尝试从等效思维角度，去对电路进行分析.比方说，教师可以提示学生从S1闭合S2断开、S1、S2都闭合等方面，运用等效思维进行分析.

那么当S1闭合S2断开时，甲、乙是电流表时，学生可以得到如下等效电路如图2所示.

2.等效思维在初中物理力学问题中的运用

在初中物理力学问题中，学生通常会遇到几个互相接触的物体，且这些物理同时受力，这种问题具有一定的解题难度，对学生的分析与探索能力也提出了高的要求.可是，在以往物理解题中，学生往往对单一物体的受力情况进行分析，容易出现解题思路混乱的情况，进而影响到解题的效率.那么在解答类似几个互相接触的物体同时受力的情况时，教师可以引导学生利用等效思维的解题方式，将这些物体之间的互相作用力看作整体系统的内力，这样就可以节约解题时间，也有助于简化力学问题.其中，学生可以从受力系统的分析、受力过程的分析等方面，将等效思维应用于实际的力学问题解答.

首先，受力系统的分析.以下面这道物理力学问题为例：如图4，质量为1kg的物体A与质量为2kg的物体B叠放在水平桌面上，则B所受的重力的大小及作用点是？

在解答问题的过程中，如果学生单一分析其中的木块受力情况，将会增加解题的时间，也很容易分析出错，进而陷入解题的困境无法脱逃出来.那么教师可以引导学生利用等效思维，将这两个木块看作一个系统，从而对问题进行解析.那么在解题中，学生可以发现B体所受重力的大小只与B物体的质量有关，与A物体是否压在上面无关，A木块只是一个干扰解题的因素，对于木块A学生不需要考虑.那么学生可以将题目转为简单的力学问题来解答，则B所受的重力的大小G=mBg=2kg×9.8Nkg=19.6N；重力的作用点叫重心，B所受的重力的作用点在B木块的重心.

其次，受力过程的分析.许多学生只看重解题的结果，忽略了解题的过程，而解题过程是学生问题物理解答的宝贵经历，有助于学生从中发现自身存在的解答问题，从而及时改进自身问题、总结解题经验，进而避免下次出现同样的解题错误，这也适用于初中物理力学问题的解答.在受力问题的解题过程中，教师可以运用等效思维，引导学生分析受力的过程，以增强学生对等效思维的使用体验，进而使其对等效思维的运用产生兴趣.

如下面这道力学问题：在同一平面内的三个共点力F1、F2、F3之间的夹角互成120°，其中F1的大小为20N，方向水平向右，F2、F3的大小均为30N，则三个力的合力大小及方向是？

在分析这道力学问题时，如果学生直接运用平行四边形定则，会花费比较多的时间去分析F1、F2、F3三个力之间的关系，这导致学生的解题效率有所下降.那么在对于这些复杂的力学问题时，学生可以通过等效变换的思维，将题目进行简化，从而寻找到新的解题路径，进而提示解题的效率.比方说，学生可以先沿着力F1的方向上加上一个大小为10N的力，同时反向也加上一个10N的力，然后再将F3看做一个30N和一个10N的合力.此时，这道力学问题就变成有六个共点力的作用的力学问题，但变换后的问题与原来问题的效果相同.此时，学生可以通过观察，发现三个30N的力互成120°，但是合力为0.所以，在整个力学系统中，也只有两个互成60°的10N的力，这时学生可以很快得出三个力的合力大小为F=30-20=10N，方向与F1相反方向.

三、等效思维在初中物理解题中的运用反思

在初中物理问题解答中，等效思维具有一定的解题优势.首先，它能够协助学生处理复杂的物理问题，以使得学生可以清晰地看到需要解答的问题内容.其次，也能够帮助学生有效省略一些无用的解题过程，使得学生的解题效率有所提升.最后，引导学生利用等效思维进行物理问题的分析，还能促使学生从不同的角度去看到物理问题，有效地激发学生的逻辑思维.

但是，在应用等效思维进行物理问题的解析时，学生还应该懂得审题与看清题意，并非所有的物理问题都可以单用等效思维进行解决.有些物理问题需要学生结合多个解题思维进行问题的分析，才能有效地解答出问题的答案，这也需要教师给予学生一定的教学引导，使得学生真正看清题意，寻找到题目中涉及到的知识点，从而针对有关的物理知识，选用正确的解题思维进行问题的解答.

综上所述，在初中物理解题中，学生应该积极寻求高效的解题路径，而这需要学生具备良好的物理解题思维，才能寻找到高效的解题路径.其中，等效思维有助于将原本复杂的物理问题简单化，从而引导学生高效的解答物理问题.那么教师可以结合一些具体的物理例题，如力学、电学等问题，引导学生运用等效思维进行解析，从而锻炼学生运用等效思维的能力.