等效法在物理教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例 郭延良 無(wú)錫市玉崎中學(xué) 物理思維是物理學(xué)的靈魂，等效思維是分析和解決物理問(wèn)題的基本思維方法之一。所謂等效思維，實(shí)質(zhì)上就是人們?cè)谘芯渴挛锘蜻\(yùn)動(dòng)時(shí)，從整體出發(fā)，注重最后的結(jié)果，而忽略事物發(fā)展過(guò)程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。只要兩個(gè)不同的事物或運(yùn)動(dòng)具有相同的作用和結(jié)果，就可以互相替代，視為等效。自然界中的物理問(wèn)題一般受多種因素制約網(wǎng)校頭條，呈現(xiàn)綜合復(fù)雜的現(xiàn)象，直接研究比較麻煩高中物理等效分析題庫(kù)，甚至無(wú)法解決。但如果運(yùn)用等效思維，應(yīng)用等效法適當(dāng)變換研究對(duì)象，就可以使問(wèn)題簡(jiǎn)化，便于研究。要使學(xué)生形成等效思維，就要加強(qiáng)應(yīng)用，讓學(xué)生在應(yīng)用過(guò)程中深刻領(lǐng)悟，不斷提高等效思維。 1作用的等效性，高中物理中隨處可見(jiàn)此類等效法應(yīng)用的實(shí)例。 1.1 等效法在力學(xué)中的應(yīng)用。最典型的是力的合成與分解、速度的合成與分解，這是矢量的共同性質(zhì)。任何一個(gè)矢量都可以分解成兩個(gè)或多個(gè)矢量，反之亦然，多個(gè)矢量的作用也可以用它們的和矢量來(lái)代替。例如，用等效的思想來(lái)理解“重心”、“點(diǎn)質(zhì)量”、“等效引力場(chǎng)”等概念。例1：一塊質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的均勻木板放在水平桌面上，木板長(zhǎng)度的1/3伸出桌面。木板與桌面之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為μ。現(xiàn)在用一個(gè)水平力F推木板，木板剛好滑動(dòng)時(shí)，它受到桌面的滑動(dòng)摩擦力為多大？分析解答：物體對(duì)桌面的壓強(qiáng)等于物體的重力高中物理等效分析題庫(kù)，因?yàn)檎麄€(gè)物體重力的等效作用點(diǎn)，也就是物體的重心，在桌面的上方，即：FN=mgf=μFN=μmg。用等效的思想來(lái)解釋“重心”的概念，可以幫助學(xué)生加深對(duì)重心概念的理解。物體的每一個(gè)部分都受到重力的作用，從作用的角度，我們可以認(rèn)為各部分的重力都集中在一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)叫做物體的重心。其實(shí)，重心就是物體重力的等效作用點(diǎn)。
例2 一個(gè)半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在垂直平面上，環(huán)上放置一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電的小珠，空間右側(cè)水平方向有均勻電場(chǎng)，如圖所示，小珠所受的靜電力為其重力的3/4。小珠從環(huán)上最低位置A處釋放，小珠所能獲得的最大動(dòng)能為多少？ 分析解： 本題可等效為一個(gè)單擺，以重力與電場(chǎng)力的合力為“等效重力”，求出“等效最低點(diǎn)”，再由動(dòng)能定理求解。 設(shè)小珠所帶電荷為q，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，小珠在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到重力mg、電場(chǎng)力qE、彈力F的作用，“等效最低點(diǎn)”即為小珠處于平衡狀態(tài)時(shí)的位置。如圖2所示，o'5)()(=+設(shè)F與垂直方向的夾角為θ，則sinθ=3/5，點(diǎn)θ=4/5，取F為“等效重力”，點(diǎn)o'為“等效單擺”的平衡位置，此時(shí)珠子的動(dòng)能最大。根據(jù)動(dòng)能定理，max)cos1(=??θθ
