程建清
摘要：等效替代法是初中物理教學中最常用的科學方法之一。在實際教學過程中，正確探索和掌握“等效替代法”處理物理問題的步驟，并將其運用到物理課堂教學中。 ，讓學生感受到探究的樂趣，培養學生的創新思維能力。
關鍵詞：等價替代法；體現的經驗；探索規則；移民申請
等價替代法是指在保證某些效果（特性和關系）相同的前提下，將實際的、復雜的、抽象的、難以理解的物理問題和物理過程轉化為等價的、簡單的、易于研究的方法。物理問題和物理過程的科學方法。等價替代法是從等價效應的角度研究物理現象和物理過程的方法。等效效果在不同情況下具有不同的物理內容。
等效替代法是初中物理課堂上常用的一種科學方法。它可以有效解決初中物理教材中概念教學和常規教學的相關問題貝語網校，促進物理課堂由“結論”教學向“過程”教學轉變。轉化有利于培養學生的探究精神和創新思維能力，提高學生的科學素養。
1 初中物理教材中“等效替代法”內容探索
根據《義務教育物理課程標準（2011年版）》，結合上海科學技術出版社現行初中物理教材內容，對教材中與等值替代法相關的知識點進行總結，如下：表中列出。 1 英寸。
2、使用等價替代法處理物理問題的一般過程
物理定律通常是隱藏的和抽象的。教科書中隱含的物理定律可以用明確的科學方法表達出來，讓學生看得清楚、理解。這是等價替換法最重要的功能之一。 ，這也是初中物理教師必須具備的教學技能。
例1：探究電路中電阻的串并聯
分析：如圖1、圖2所示，串聯兩個電阻R1、R2，其中R1=10Ω，R2=20Ω。此時測得R1、R2兩端電壓為U，流過電路的電流為I。；用一個R=30Ω的電阻代替電阻R1、R2，控制兩端電壓為U，發現通過電路的電流也為I。也就是說：電阻R在電路中產生的作用與電路中電阻R1和R2共同作用產生的效果相同。如果用一個電阻R代替兩個串聯電阻R1??、R2接入電路，則電路的狀態保持不變，即R兩端的電壓和流過的電流與原來相同那些。 R稱為兩個串聯電阻R1??。 ，R2 的總電阻。
電阻R與R1、R2之間的關系推導如下：
由歐姆定律我們知道
U=IR，U1=I1R1，U2=I2R2
由U=U1+U2，
可用： IR=I1R1+I2R2 因為 I=I1=I2
所以R=R1+R2
以例1為例，我們可以總結出等價替換法處理物理問題的一般流程：
(1)找到原有事物的核心特征
任何可以用等價替代法處理的物理現象都有其核心特征。核心特征是指事物最本質、最主要的特征，是分析物理現象的關鍵。核心特征幫助我們剖析物理現象。例1的核心特點是保持電路中的U和I不變。
(2)尋找不改變核心功能的替代方案
用另一種使物理問題變得更簡單的東西代替原來的東西，是等價替換法的關鍵。例1中，電阻R與電阻R1、R2分別在電路中產生相同的效果，其核心特性相同，即U、I的值相同，因此可以說：電阻R可代替原電路中的R1、R2。
(3)尋找替代物與被替代物之間的規律
兩個可以相互替代的事物之間的規律是一種紐帶，它具有普遍性，能夠將兩個不同的事物緊密地聯系在一起，最終形成物理學中的規律和結論。例如，在實施例1中，R＝R1+R2。
(4) 規則的遷移和應用
例1中采用等效替代法解決電阻串聯問題。同樣初中物理學研究方法，科學的方法也可以轉移到電阻的并聯上。最終可以得到并聯電路中電阻之間的關系：=+。
3 等效替代法在初中物理教學中的應用
（一）體驗物理定律教學中的等價替代法
物理定律是指不同物理現象之間的物理變化過程中，在一定條件下必然發生的規律。物理定律反映了不同事物之間的本質聯系。物理定律教學是初中物理教學的重要組成部分。等效替代法可以用最簡單直觀的方式向學生呈現物理定律，提高教學效率，達到事半功倍的效果。
示例 2：重量為 8N 的物體的體積為 。將其放入水中。嘗試確定物體靜止時的最終狀態？
分析：確定物體的最終狀態主要是通過分析物體所受的力。顯然，當一個物體放入水中時，不可避免地會受到兩個力的作用：重力G和浮力F。如果G>F則物體漂浮，反之則物體下沉。若G=F浮，則物體浮或浮；如果G<F浮起來，物體最終會浮在水面上。這個問題的關鍵是如何解決物體所受的浮力。我們可以假設物體最終靜止時完全浸沒在水中。根據阿基米德原理：浸在液體中的物體所受的浮力等于該物體排開液體的重量。因此，物體排開的水的重量可等效為物體所受到的浮力初中物理學研究方法，即：F 浮子 = G 位移 = m 位移 g = ρ 水 V 位移 g = 1.0×103kg/m3×103×10- 6m3×9.8N/kg=9.8N，因為G<F是浮動的，所以我們原來的假設是錯誤的。當物體最終靜止時，它的狀態是漂浮在水面上。
阿基米德原理在概念上被理解為抽象的。通過本題浮力的計算，學生可以理解當量替代法的內涵，即抽象的、看不見的、無形的重量可以用水重量的直觀位移來代替。浮力的大小使問題簡單明了，有利于學生理解和吸收。
（二）體驗物理實驗教學中的等效替代法
物理學是一門以實驗為基礎的學科，實驗蘊含著大量的科學方法。物理實驗是教師有目的、有計劃地利用儀器設備，在人為控制的條件下，反復再現物理現象，進行觀察和研究的科學實踐活動。新課標初中物理教材包含了大量的演示實驗、科學探究、實踐活動、迷你實驗等，將科學方法與實驗緊密結合，讓教師更好地“教”，學生更好地“學”。重要的是，通過實驗，學生可以體驗科學方法并進行探索。自然科學的奧秘就在于體驗學習物理的樂趣。
等效替代法是探索物理定律最常用、最有效的科學方法之一。
例3.制作一個水氣壓計并用它來觀察氣壓的變化
分析：首先要明確的是，測量的對象是大氣壓力，每平方米大氣壓力的壓力約為10N。如果要做一個自制的裝置來直接測量大氣壓力的值大氣壓下，這將是非常困難的。為了解決這個問題，我們可以使用等價替換法。
我們可以從托里切利的實驗中得到啟發：將一根裝滿水銀的1米長玻璃管倒置插入水銀罐中。穩定后，玻璃管內的水銀高度僅為76cm，表明玻璃管內的水銀受到內外壓力。相等，且此時玻璃管上方存在真空，因此76cm高的水銀產生的壓力與大氣壓相等。托里拆利實驗融入了一個很好的科學方法，就是等價替代法。排除其他因素（水銀上方是真空，沒有氣壓），水銀穩定后，水銀產生的壓力就代替了大氣壓。
實驗設備：普通硬塑料瓶、小水槽、固定支架、小秤
實驗步驟：
①在小水槽中放入適量的水，然后將四分之三的水倒入硬質塑料瓶中，用手蓋住瓶口，然后將其倒置放入小水槽中，使瓶口被淹沒。浸入水下，然后移開雙手。
②保持硬塑料瓶位置不變，用固定支架固定硬塑料瓶。
③在硬塑料瓶上貼上小秤。
（三）在創新思維過程中體現等價替代法
現代物理教學過程也是培養學生創新思維的過程。科學方法滲透到物理教學中，打破了原有的重“結論”而忽視“過程”的教學方法，充分發揮學生的創造、創新思維能力，給學生更自由的想象空間，不受教師影響。科學方法。影響力，其創新的思維方式會在不知不覺中體現出科學方法。
例4.利用光的反射探索平面鏡的成像時，將玻璃板垂直放置在紙上，在玻璃板的一側放置點燃的蠟燭，并在另一側觀察蠟燭的圖像透過玻璃板；將光幕置于圖像位置，無需透過玻璃板，直接觀察光幕上是否有圖像；將同一支未點燃的蠟燭放在圖像的位置，觀察圖像與蠟燭的大小關系；用尺子測量蠟燭和圖像到玻璃板的距離。
分析：這是課本上探討平面鏡成像特性的實驗。同樣未點燃的蠟燭被放置在圖像的位置。科學的方法是等價替代法。使用未點燃的實際蠟燭來代替玻璃板中看到的蠟燭的虛像。以此為基礎，探討平面鏡的成像特性。 。因此，如何準確找到蠟燭在玻璃板中的圖像是探索平面鏡成像特性的關鍵，也是本次研究課的成敗。
問題：如何才能更準確地定位玻璃板中蠟燭的圖像？
我們先討論一下，由于玻璃板的另一面沒有水銀層，所以呈現出來的蠟燭的圖像不是很清晰。當確定圖像的位置時，未點燃的蠟燭通常不容易與玻璃板中的蠟燭的圖像對齊。總重疊。
其次，平面鏡中顯示的圖像非常清晰，但另一面有一層水銀層。通過平面鏡看不到另一邊蠟燭的虛像。當然，用未點燃的蠟燭來代替鏡子中的圖像是不可能的。
有同學問：能否結合玻璃板和平面鏡的兩個特點，讓我們既能透過玻璃板看到清晰的蠟燭像，又能準確找到虛像的位置？
經過激烈的討論和思想碰撞，一名學生想出了一個創新的解決方案：每隔2厘米刮掉平面鏡另一側的部分水銀層，使其看起來像交通路口的斑馬線，如圖如圖3所示。事實證明，通過這種自制的半平面鏡和半玻璃板裝置，不僅可以清晰地看到蠟燭的虛像，而且還可以非常方便、準確地找到圖像的位置。
4 應用等價替代法時應注意的兩點
（一）注重當量替代法與其他科學方法的有機結合
物理教學中的科學方法除了等價代入法外，還包括控制變量法、理想模型法、推理法、比例法、類比法、換算法、形象法等。科學方法有不同的科學思維能力和科學觀察角度。科學方法在物理教學過程中的應用不應該是單一的、獨立的、與其他科學方法割裂開來的，也不應該為了應用而應用，所有科學方法應該有機地結合在一起，共同服務于物理教學理念。 。
（二）注意等價替代法的滲透不能依賴信息技術
信息技術教育的發展在一定程度上豐富了物理課的教學方法，增加了物理課的信息量，通過信息技術教育讓抽象的物理知識和物理現象變得具體、直觀。例如：在講“看不見的運動”時，可以通過動畫、視頻介紹等方式向學生展示分子的運動理論，使學生更容易理解和接受。信息技術可以用來展示物理現象的過程，但不能用信息技術代替思維過程和探究過程。等效替代法在物理教學過程中的滲透，實際上是思想和思維的滲透。物理課堂呈現的是一個探究過程，這是任何信息技術都無法替代的，否則只會本末倒置，回到重“結論”輕“過程”的舊模式。等效替代法以及其他科學方法都是如此。
綜上所述，等效替代法在物理教學中的應用實際上是科學方法和思維的滲透。這樣，教師就應該培養學生正確的學習方法和思維方式，提高自身的學習能力。獲得認知的樂趣，讓學生通過運用科學方法不斷提高科學素質，為終身學習打下堅實的基礎。
參考：
[1] 張先奎，秦曉文。物理科學方法教育理論與實踐[M]．北京：北京師范大學出版社，2015：72-75。
[2] 嚴金鐸，郭玉英．中學物理教學概論[M].北京：北京師范大學出版社，2016：107-138。
中學科學園2017年第3期
中學科學園的其他文章
高中化學教學激勵機制的實踐探索
現代學徒制課程教學實踐研究
基于翻轉課堂模式的高中物理演示實驗優化
基于深度學習的備課思考與實踐
數學文化融入初中數學教學的策略
嘗試教授牛頓運動定律的第一課