“等效法”在初中物理中的应用

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1、“等效法”在初中物理中的应用江苏省江阴市河塘中学赵永忠（214419）初中学生由于受到生活经历、知识储备、理解能力的局限，对一些物理现象、过程的表述常常词不达意，对物理规律的掌握往往一知半解，造成解答物理问题束手无策，如果我们采用正确的思维方法和思维技巧，对于正确、快速解答物理问题有十分重要的作用，而等效法就是一种重要的思维方法和技巧。所谓等效法是从事物间的等同效果出发来学习和研究物理现象、过程、规律的一种方法，它是分析解决物理问题的有效途径。它把实际、复杂的物理现象、物理过程，转化为等效、理想、简单的物理现象、物理过程来研究和处理。我们初中物理中合力与分力；测量中的化

2、曲为直；做功和热传递对内能的改变；平均速度；串并联电路的总电阻与各个电阻；等效电路简化复杂电路；电流表、电压表在电路中的处理都采用了等效法来化难为易，变繁为简。在教学和学习过程中，若能将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，而且还能活跃学生的思维。本文将谈谈等效法在初中物理中的应用。一．作用上的等效：在物理效果相同的情况下，从不同事物或同类事物的不同物理作用出发来分析和处理物理问题的方法。例1．如下图1的水槽中浮有一只装有铁块的小船，如果把小船中的铁块投到水中，则水槽底

3、部受到水的压强将————————————————————————（）A．增加；B．减小；C．不变；D．无法确定分析：要考虑水槽底部受到水的压强变化，只要分析水面的变化，而水面的变化可分析排开水的体积的变化，因为水的体积没有变化。但是由于铁块沉入水中后（如图2），船排开水的体积变小而铁块排开水的体积变大，所以给分析总的排开水体积的变化带来一定的困难。我们可以把图1等效成图3：铁块被吸在船的底部。那么它和图1情况一样漂浮在水面上，排开水的体积相同，当船不再吸引铁块时，船上浮一些，而铁块沉到水底，且下沉时铁块排开水的体积不变，成为最终情况图2，故把小船中的铁块投到水中时水面下

4、降，压强减小。图2图3图1图45N5N图55N例2．某人用5牛的力同时拉弹簧秤的吊环和挂钩，此时弹簧秤保持静止，则弹簧秤的示数为-----------------------------（）A．0N；B。10N；C。5N；D。2.5N分析：此题是一个较基础的问题，由于学生受思维的限制和习惯的影响，不能理解正确的结果，很容易做出错误的选择。实际上我们可以把图4等效成图5，因为它们弹簧秤的作用效果一样——静止，这样马上可以得出弹簧秤的示数为5N。二．过程上的等效：是从同一事物的不同形式的物理过程出发，来研究和处理物理问题的方法。在中学物理中有些问题所涉及的过程较复杂，以致我

5、们严格搞清楚整个过程中的各个细节有一定困难，而有的过程又是“动态”不易分析处理，运用等效的观点，往往只要把握住起始和终了时刻的状态特性，定性地分析过程，将整个过程等效为一个相对简单的过程，从而方便求解。图6例3．如图6横截面积为200cm2的圆柱形容器中装有水，一横截面积为50cm2的圆柱形木块中间用细线系在容器底部的中央，木块的质量为600克高度为20cm，细线能够承受的最大拉力为1.96牛，此时细线刚好伸直，问如果加入1.2千克的水则容器底部的压强增大多少？分析与解答：要考虑增大的压强只要考虑增大的液面高度，而分析液面高度的变化首先要考虑加入水后细线能否拉断。原来木

6、块漂浮在水面上故F浮1＝G∴0.6Kg×9.8N/Kg＝1×103Kg/m3×9.8N/Kg×V排1V排1＝0.6×10－3m3＝600cm3当细线上的拉力为1.96牛时，细线刚好要拉断，则：F＝1.96NF浮2＝F＋G＝1.96N+0.6×9.8N＝7.84N∴7.84N＝1×103Kg/m3×9.8N/Kg×V排2∴V排＝800cm3∴水面上升（800－600）cm3／50cm2＝4cm＝0.04m时细线刚好要拉断此时加入0.04m×(200－50)×10－4m2×103Kg/m3＝0.6Kg＜1.2Kg∴加入1.2Kg水细线要断。∴水面变化分两个过程：先加入0.6

7、Kg水，此时细线不断，后加入0.6Kg水细线已断，而两个过程液面的变化高度计算较为复杂。我们可以把两个过程等效成一个过程：即加入1.2Kg水使整个容器的水面上升，因为木块开始是漂浮，最终也是漂浮。这样上升的水面高度为h＝1.2Kg/（1×103Kg/m3×200×10－4m2）＝0.06m∴增加的压强p＝1×103Kg/m3×9.8N/Kg×0.06m＝588Pa在利用过程上的等效时要注意：不同过程必须在处理解决的问题上要完全一致，情况是等效的，否则会得到错误的结果。例如还是例3的问题，如果不是考虑“加入1.2千克的水则容器底部的压强增大