初中物理解题中等效思维的应用探讨

张丽丽

(厦门实验中学,福建 厦门 361000)

对于初中阶段学生而言,可能会因物理问题中所给条件多样化或内容复杂化等因素,降低解题效率和质量.合理运用等效思维便可以帮助学生正确快速分析题目,提高解题效率和质量.

1 等效变换法在初中物理解题中的应用

根据具体题目内容与题型,基于等效思维中等效变换法对题目、电路图或计算方式等相关内容进行简化,从而帮助学生快速完成初中物理解题[1].

例1 如图1所示电路示意图,电源内阻在实际计算中可忽略不计,电动势为12 V,除R1外所有电阻阻值均为r、R1阻值为9 Ω.图1电路在通电后,消耗的功率为20 W.若将图1中原有的R1替换为阻值仅有3 Ω的R2,请问图1电路在通电后所消耗的总功率会上升还是下降,具体数值为多少?

图1 某电路示意图

图2 简化后的电路图

2 等效假设法在初中物理解题中的应用

初中物理问题可能会因物理题目所给参数或条件过于隐蔽,导致学生需要通过大量计算或消耗大量时间对此类隐蔽条件进行分析与挖掘,致使学生在实际解题过程中无法确保高效、精准的解题效果.在此,应当结合实际情况,引导学生灵活使用等效思维中的等效假设法解析此类所给条件或参数较为隐蔽的题目,进而降低学生对此类题目审题与分析的难度.

例2 如图3所示电路示意图,图中电路的内阻阻值为R内,电源电动势为ε,图3中的R1为定值电阻、R2为变阻器.此时若存在将R2变阻器所消耗的电功率升至最高的需求,则图3中变阻器R2的电阻阻值为多少?在该电阻阻值条件下,变阻器R2所消耗的最大电功率值为多少?

图3 电路示意图

3 等效替代法在初中物理解题中的应用

等效思维中的等效替代法能够有效降低初中物理问题在实际解析与作答过程中的难度,帮助学生实现高质量、高效率的解答效果[3].对于等效替代法而言,其主要原理是将题目中未知条件或参数替换为已知条件或参数,将解析难度较高的条件替换为解析难度较低的条件等,从而达到简化初中物理问题的目的.

例3 如图4所示为某等臂杠杆示意图,图中的等臂杠杆为AB,现选择两种质地、大小相同的圆板将等臂杠杆A、B两端固定住.已知在等臂杠杆AB中,A端圆板的半径为RA,OA的距离为2RA,同时在A端圆板上存在一个半径为R的圆,且RA=2R.在此条件下,若想确保该等臂杠杆AB处于平衡状态,则等臂杠杆AB中B端圆板的半径应当控制在多少?

图4 等臂杠杆示意图

通常情况下初中学生在解析此类题目时,往往会先对等臂杠杆A端圆板重心进行分析与计算,从而获得B端圆板的半径大小.然而,在实际解题过程中,此种较为传统的解题方式虽然能够保证学生的解题思路与方式正确,但由于其所需要的分析步骤、计算步骤等相关内容较为繁杂,学生应当结合实际情况深化等效思维的应用,在合理范围内将初中物理题目进行有效简化,从而为学生的顺利解题提供重要帮助.

图5 AB等臂杠杆中F1的作用图

4 等效类比法在初中物理解题中的应用

所谓等效类比,其主要原理是对同一模型中不同物体之间在某些方面的一致性展开分析,最终获得两种物体在其他方面之间的一致性,从而达到等效类比效果.在初中物理解题过程中,学生可以结合实际情况,通过灵活运用等效思维中等效类比方法完成相关题目的解答.此方法能够为学生在解题期间提供开阔思路,使学生能够站在不懂角度对相关问题或物体进行分析,以此提高学生的解题效率与质量.

例4 如图6为小球运动示意图,存在一个轻质弹簧,其左端连接着质量为MA的小球A、右端连接在某固定墙面的P点上,已知弹簧的劲度系数为K,小球A、轻质弹簧以及固定墙体点P所形成的系统处于静止平衡状态.现在有一个质量为MB的小球B,其以V0的速度与小球A发生碰撞,当两小球产生碰撞后会同时向固定墙面中的P点移动,其中小球A与小球B的接触面光滑,待两小球运动一段时间后又往回运动.此时,当小球A运动至某点后,小球B脱离小球A并开始独立运动.请问当小球B碰撞至小球A后,两小球自接触至分开期间所用的时间是多少?

图6 小球运动示意图

5 结束语

基于等效思维的各类等效方法,能够有效帮助初中阶段的学生针对性解析多样化的初中物理习题.科学合理地应用等效思维,不仅能够提升学生在实际解析初中物理题目期间的答案精准度与整体解题效率,而且可以拓宽学生的解题思路与见解,促进学生创新思维的发展,有效增强学生的解题能力.