高中物理等效法.pdf

在高中物理教学中， 大多数教师都有这样的感触， 学生对一些物理现象、 规 律的表述常常让人觉得词不达意。很简单的物理知识、物理情景经学生一表达， 就变得让人糊涂。利用等效法，可解除此矛盾。等效法是把复杂的物理现象、物 理过程转化为简单的物理规律、 物理过程来研究和处理的一种重要的科学的思维 方法。这种物理学研究的重要方法， 也是解决物理问题的常用方法之一。 在中学 物理中，合力与分力、合运动与分运动、平均速度、重心、热功当量、总电阻与 分电阻、交流电的平均值、有效值等。都是根据等效概念引入的。 在教学和学习过程中， 若能经此法渗透到对过程的分析中去， 不仅可以使我 们对物理问题的分析和解答变得简捷， 而且对灵活运用知识、 促使知识、 技能和 能力的迁移，都会有很大的帮助。 等效方法， 它是通过对问题中的某些因素进行变换或直接利用相似性， 移用 某一规律进行分析而得到相等效果，利用等效法不仅可以使问题变得简单易解， 而且活跃了学生的思维。 本文从五个方面谈谈“等效法”在力学中的应用： ⑴力的等效； ⑵运动的等 效；⑶过程的等效；⑷模型的等效；⑸实验原理的等效。当然等效的思想是物理 学中的重要的思想之一， 有关等效的观点在物理学其他领域的应用将在以后的文 章中逐渐一一阐明。 一、力的等效 合力与分力具有等效性。关于这一点在力的合成和分解中得到充分的体现。 除此之外， 在另一类题目中， 如果也能够充分应用等效的观点， 将物体所受的多 个恒力等效为一个力， 就可以将较复杂的模型转化为较简单的物理模型， 然后再 去应用我们熟知的规律去列方程， 这样将大大降低解题的难度， 更有利于对问题 的正确解答。 例题 1：如图所示，质点的质量为 2kg，受到六个大小、方向各不相同的共 点力的作用处于平衡状态， 今撤去其中的 3N 和 4N 的两个互相垂直的力， 求质点 的加速度？ 解析：本题中各力的方向都没有明确标定， 撤去两个力后合力是什么方向一 时难于确定。但从力的作用效果分析，其他（ 7N、6N、2N、6.2N ）四个力的合力 F 甲一定与这两个力（ 3N、4N）的合力 F 乙平衡，如图所示，也就是说 F 甲与其他 （7N、6N、2N、6.2N ）四个力的作用效果相同，而 F 乙与这两个力（ 3N、4N）的 作用效果相同。 因此，撤掉 3N和 4N 的两个力，质点受到的合力可以认为只有 F 乙，故 方向沿 3N 和 4N 两个力的对角线的反方向。 二、运动的等效 由于合运动和分运动具有等效性， 所以平抛运动可看作是水平方向的匀速直 线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动。 “小船过河”中小船的运动可以看 作是沿水流的方向的匀速直线运动和垂直于河岸方向的匀速直线运动的合运动。 在计算大小不变方向变化的阻力做功时， 如空气阻力做功的时候， 可以应用 公式 W＝fs ，只是式中的 s 是路程而不是位移，不管物体的运动方向如何变， 均可等效为恒力 f 作用下的单向直线运动， 只有建立起等效的思维观念， 才能使 学到的知识潜移默化，才能把学会的东西用活。 θ A V 例题 2 ：如图所示，斜面高 1m，倾角 =300 ，在斜面的顶