等效思維在高中物理解題中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2018-06-21 來(lái)源: 人生感悟 點(diǎn)擊:
等效思維是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理中常用的思維方法,將等效思維運(yùn)用于物理解題中,會(huì)涉及物理模型的建立、物理過(guò)程的轉(zhuǎn)化、物理?xiàng)l件的轉(zhuǎn)化等各個(gè)方面,利用等效思維分析和解答相關(guān)的物理問(wèn)題,可以將問(wèn)題思路清晰化,解題步驟簡(jiǎn)單化,因此,在高中物理教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生的等效思維能力,引導(dǎo)學(xué)生抓住等效思維的特點(diǎn),將等效思維有效的應(yīng)用于解答物理問(wèn)題中,達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力,促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的目的。等效思維在高中物理解題中的應(yīng)用,主要有以下幾種方式:
一、把復(fù)雜的物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為常見(jiàn)的問(wèn)題
在高中物理學(xué)習(xí)過(guò)程中,學(xué)生常常會(huì)遇到較為復(fù)雜的物理問(wèn)題、物理現(xiàn)象,如果在解題過(guò)程中可以運(yùn)用等效思維,建立一個(gè)合理的物理模型,把復(fù)雜的物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為常見(jiàn)的問(wèn)題,使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象。高中物理中常見(jiàn)的物理模型包括:斜面模型、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的單擺模型、人船模型等。
例如:圖中AB是光滑的平面,BC是光滑的圓弧,圓弧的半徑為7.5m,平面與圓弧在B點(diǎn)相切。質(zhì)量為0.1kg的滑塊m1,以0.9m/s的速度向左運(yùn)動(dòng),與在B點(diǎn)的,質(zhì)量為0.2kg的滑塊m2發(fā)生彈性碰撞,求二者經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間后可以再次發(fā)生碰撞。教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)在物理問(wèn)題中建立彈性碰撞模型、機(jī)械能守恒模型、簡(jiǎn)諧振動(dòng)模型等,將看似復(fù)雜的物理問(wèn)題熟悉化。即首先求出兩個(gè)滑塊彈性碰撞的速度:
二、將物理本質(zhì)和物理過(guò)程明晰化
在高中物理的解題過(guò)程中,常常會(huì)遇到物理過(guò)程繁雜的情況,如果將等效思維應(yīng)用于物理過(guò)程中,可以通過(guò)分解、簡(jiǎn)化、轉(zhuǎn)化等方式,將物理過(guò)程明晰化,進(jìn)而輕松解決物理問(wèn)題。
例如:把一個(gè)石塊從傾角為口的斜面上,以初速度為u。水平拋出,落到斜面上某個(gè)點(diǎn)上(如圖),請(qǐng)問(wèn)小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與斜面相距的最大距離是多少?從題目來(lái)分析,可以得知,石塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,與斜面相距的最大距離位置是:速度方向和斜面平行時(shí)的距離。在計(jì)算這段距離時(shí),解題程序十分繁瑣。因此,高中物理教師可以引導(dǎo)學(xué)生將u0分解為:沿斜面方向的u0cosθ和垂直斜面方向的u0sinθ,然后將重力加速度分解為沿斜面方向的gsinθ與垂直斜面向下方向的gcosθ,在此基礎(chǔ)上,學(xué)生就可以發(fā)現(xiàn)石塊平拋運(yùn)動(dòng)的過(guò)程,可以應(yīng)用等效思維,轉(zhuǎn)化為斜面方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng),以及垂直于斜面方向的勻減速直線運(yùn)動(dòng)。一旦石塊到達(dá)與斜面相距最大距離的時(shí)候,垂直于斜面方向的速度減為0,由此就可以很快地算出距離斜面的最大距離。
三、把復(fù)雜條件轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)單的條件
在高中物理問(wèn)題中,還存在題設(shè)條件復(fù)雜的情況。題設(shè)條件復(fù)雜就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生難以將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解題中,因此,高中物理教師可以引導(dǎo)學(xué)生將等效思維應(yīng)用于物理?xiàng)l件的轉(zhuǎn)換中,把復(fù)雜條件轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)單的條件,從而利于學(xué)生解題。
例如:理想變壓器輸入端接電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻r的交流電源,輸出端接電阻為R的負(fù)載,求原、副線圈匝數(shù)比n1/n2是多少的時(shí)候,R會(huì)獲得最大功率,R的最大功率是多少?從題目來(lái)看。交流電源與恒定電源等效,則利用等效思維將原本的復(fù)雜條件簡(jiǎn)單化。即當(dāng)電源內(nèi)阻保持不變,整個(gè)電源輸出的功率不會(huì)成單調(diào)變化趨勢(shì),因此,當(dāng)外電阻值與電源的內(nèi)阻值相一致,整個(gè)電路輸出的功率才可能達(dá)到最大。
總而言之,在高中物理教學(xué)過(guò)程中,培養(yǎng)學(xué)生的等效思維,可以幫助學(xué)生在解答物理問(wèn)題時(shí),將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化。把抽象的物理定義具象化,教師要引導(dǎo)學(xué)生在解題中帶有靈活性、技巧性的運(yùn)用等效思維,提高學(xué)生的思維能力。
編輯 薛小琴
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