等效思维在高中物理解题中的应用

■马 峰

等效思维是基于相同效果的条件下，将复杂、陌生、烦琐的物理问题转变成清晰、简洁、熟悉的物理模型的简化思维方式。等效思维在高中物理解题中有着广泛的适用性，下面就等效思维在高中物理解题中的应用进行讨论。

一、利用等效思维建立物理模型

模型法是一种将研究对象或过程进行科学的简化，尽可能地突出主要因素，同时忽略次要因素，从而解决物理问题的方法。命题人在设计题目时不会单纯地考查学生对概念的掌握程度，而是将物理原理与现实生活结合起来，顺应不能让学生读死书的课程要求，这往往会导致物理题目长且复杂。此时使用物理模型法，可以排除干扰内容，提取核心因素，构建一个直观、简明同时效果相同的模型，为顺利解题创造条件。比如在运动学中最常用的物理模型是斜面模型及滑轮模型。如果将小球运动问题用斜面模型表示出来，就能快速地分析出加速度、摩擦力及弹力，即使是遇到多种条件的时候，用分段讨论的方式也能有条不紊地解答出来。

二、利用等效思维转换物理过程

物理过程的转换需要在保证研究对象有关数据不变的前提下，将烦琐的运算拆成几个基础的分步骤，实现用两三个简单的问题替代原来复杂隐晦的问题。比如在面对合力与分力、合运动与分运动等问题时，如果巧妙地将过程转换渗透到过程分析中，那么就可以灵活应用所学知识顺利解答相关问题了。例如将一个石块从倾角为θ的斜面上以初速度v水平抛出，最后落到斜面上某点，求小球运动过程中与斜面间的最大距离时，若按照题面逐步计算，则会走不少弯路。但要是使用转换的方法，将v分解为沿斜面方向的vcosθ和垂直于斜面方向的vsinθ，解题过程就会容易很多。

三、利用等效思维转换物理图形

物理图形的转换是将复杂的图形等效为简化的图形，这个方法在电学中常被用到。命题人为了加大电学试题的难度，往往会选择将电路图复杂化。比如6 个阻值均为R的电阻与电动势为E(内阻不计)的电池，组成的类似于六芒星的电路。很多同学只是看一眼，就可能打退堂鼓。如果经过分析，将它转换为一个方形的电路图，至少看起来就简单多了。

四、利用等效思维转换物理条件

高中物理题目不会总是把条件明明白白地罗列出来，而是设置很多难以被发现的隐藏条件，或者给出的条件比较复杂并且很难把其与要解决的问题联系起来。这时需要先仔细分析已知条件中的关键内容，然后逐渐将其转化为自己可以理解的简单句。以理想变压器为例，当理想变压器输入端接电动势为E、内阻为r的交流电源，输出端接电阻为R的负载，求原、副线圈线匝数比为多少时，R获得的功率最大，且最大功率是多少。它有两个等效条件，即电源输出电流I=， 输出电压， 因此在求原、副线圈匝数比时，虽然不能直接使用变压比公式，但是将上述两个等效条件任选其一代入题中，同样能快速解出最终结果。

五、利用等效思维转换物理作用

转换物理作用就是在保证作用效果等效的基础上，对问题进行简单化处理。这种方法最为常见，在运动学、力学、电学、磁学中频频出现。比如在运动学中根据平行四边形法则用合矢量代替几个分矢量或者反过来把合矢量分成若干个分矢量。在处理复合场问题时，应该将模型法和物理作用转换结合起来，先分解出摩擦力、弹力，表示出沿斜面的加速度，再进行分段讨论。虽然步骤多了点，但是贵在容易理解。只有理解了，才能谈掌握，才能谈对知识的灵活运用。