張樹(shù)蘭

摘要：新課標(biāo)中明確提出了初中物理教學(xué)應(yīng)堅(jiān)持以學(xué)生為中心，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主和創(chuàng)新能力，不斷提升學(xué)生解決問(wèn)題的綜合素質(zhì)。初中物理教學(xué)中，一個(gè)較為典型的解決問(wèn)題方法——等效替代法，不但可以有效的將復(fù)雜的物理問(wèn)題簡(jiǎn)單化，而且對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生解決物理問(wèn)題興趣具有顯著作用。本文在介紹等效替代法概念及作用的基礎(chǔ)上，舉例說(shuō)明了其在初中物理教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用，并就其應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行了說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：等效替代法;初中物理教學(xué);應(yīng)用

一、等效替代法概念及作用

對(duì)于等效替代法來(lái)說(shuō)，其作為一種科學(xué)的思維方法，指的是從事物間的等同效果出發(fā)，通過(guò)一定的替換來(lái)學(xué)習(xí)和研究物理現(xiàn)象、過(guò)程、規(guī)律的一種方法[2]。在初中物理教學(xué)中，通過(guò)使用等效替代法可以將復(fù)雜的物理現(xiàn)象和過(guò)程轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的、等效的問(wèn)題，使得人們對(duì)物理現(xiàn)象更加容易熟悉和理解，便于對(duì)物理問(wèn)題的處理和研究。

將等效替代法融入初中物理問(wèn)題分析與解決過(guò)程中，既有利于疑難復(fù)雜的物理現(xiàn)象和問(wèn)題的簡(jiǎn)單化，又對(duì)于學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的靈活性、解決問(wèn)題技能的遷移性等具有積極作用。在初中物理教學(xué)中，逐步培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的等效替代思維，可以有效促進(jìn)學(xué)生能夠更加明確和深刻的理解物理實(shí)質(zhì)，對(duì)于初中物理教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有顯著效果。此外，應(yīng)用等效替代法還有助于學(xué)生綜合素質(zhì)能力的提升以及科學(xué)思維方法的培養(yǎng)，對(duì)于后期學(xué)生各方面的學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、等效替代法在初中物理教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用

等效替代法中心思想是保持效果相等，因此在初中物理教學(xué)中等效替代法的應(yīng)用實(shí)例較多，下面列舉幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明，具體有：

1.在浮力教學(xué)中應(yīng)用

初中物理教學(xué)關(guān)于浮力教學(xué)中，以“曹沖稱(chēng)象”為典型案例（如圖1所示），這其中就是利用了等效替代法原理。曹沖之所以采用這種方法對(duì)大象進(jìn)行稱(chēng)重，主要是由于當(dāng)時(shí)稱(chēng)量工具量程不夠，因此其利用了等效、化整為零的原理，通過(guò)控制住水的密度和船的吃水深度，使用石頭替代大象，測(cè)量出石頭的重量即為大象的體重。

圖1 ?“曹沖稱(chēng)象”示意圖

2.在平面鏡成像中應(yīng)用

在解決平面鏡成像問(wèn)題中，采用等效替代方法[3]，將原先的平面使用玻璃板替代（如圖2所示），既可獲得與平面鏡基本相近的成像效果，又可以透過(guò)玻璃板同時(shí)觀察到A蠟燭的成像與B蠟燭。通過(guò)平面鏡成像實(shí)驗(yàn)，可以比較物和像的大小位置等，巧妙地解決了確定像的位置和大小的問(wèn)題。

在平面鏡成像中使用等效替代方法的巧妙之處在于利用兩個(gè)完全相同的蠟燭，探究物與像的大小相同。這其中利用了一個(gè)完全相同的另一根蠟燭來(lái)等效替代像的大小，巧妙地解決了像和物的大小關(guān)系。

圖2 ?平面鏡成像示意圖

3.在長(zhǎng)度測(cè)量中應(yīng)用

對(duì)于直線長(zhǎng)度通常可以直接采用直尺進(jìn)行測(cè)量，而對(duì)于曲線的長(zhǎng)度受檢測(cè)工具只有直尺影響，無(wú)法實(shí)現(xiàn)直接測(cè)量，必須通過(guò)采取等效替代方法（如圖3所示）[4]。例如，在對(duì)鐵路長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于鐵路通常呈現(xiàn)出曲線形狀，利用等效替代原理，采用彎曲的棉線與鐵路軌道完成吻合。使用棉線丈量結(jié)束后，將棉線拉直，再使用直尺對(duì)棉線長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，即可以得出鐵路長(zhǎng)度。

圖3 ? ?曲線等效替代法測(cè)量示意圖

4.在電阻測(cè)量中應(yīng)用

初中物理教材中關(guān)于電阻測(cè)量方法以伏安法為主，而若相關(guān)測(cè)量器材不足，則無(wú)法有效的測(cè)量電阻[5]?；诖?，采用等效替代法原理可以對(duì)電阻實(shí)現(xiàn)有效測(cè)量。

如圖4所示電阻，其組成為單刀雙擲開(kāi)關(guān)為S，電阻箱R，定值電阻為R0，測(cè)量的電阻為Rx。根據(jù)Rx與R0關(guān)系，在同等電源電壓下，若電流值相同，則其電阻值也相同。可見(jiàn)，保持電源電壓值不變，改變R0，使電流值I相同，依據(jù)電阻值公式R=U/I，其中U、I相同時(shí)，則電阻R也相同。

結(jié)合圖4所示，根據(jù)圖示將實(shí)物進(jìn)行連接，調(diào)節(jié)電阻箱的電阻值至最大，通過(guò)開(kāi)關(guān)S，與a、b兩點(diǎn)連接，在a點(diǎn)時(shí)，對(duì)電流表顯示值I進(jìn)行記錄;在b點(diǎn)時(shí)，對(duì)電阻箱進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其電流表顯示值為I，同時(shí)對(duì)電阻箱的顯示值R進(jìn)行記錄，此時(shí)R的顯示值即為Rx的電阻值。

圖4電阻等效替代法測(cè)量示意圖

5.在不規(guī)則固體密度測(cè)量中應(yīng)用

在現(xiàn)實(shí)中常常存在著一些不規(guī)則固體物質(zhì)，安裝規(guī)則固體密度測(cè)試方法無(wú)法對(duì)不規(guī)則固體物質(zhì)密度進(jìn)行測(cè)試和計(jì)算?；诖耍梢圆扇〉刃娲ㄔ?，按照?qǐng)D5所示裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)不規(guī)則固體物質(zhì)進(jìn)行密度測(cè)試。

圖5不規(guī)則固體密度等效替代法測(cè)量示意圖

具體方法：首先，將兩個(gè)已調(diào)好零刻度的彈簧測(cè)力計(jì)懸掛在鐵架臺(tái)下，將一溢水杯和另一空杯用細(xì)線拴在測(cè)力計(jì)下，向溢水杯中加入一定量的水，使水滿(mǎn)過(guò)溢水口流入空杯中;其次，若水不再溢出時(shí)，記錄彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)G1和G2;再次，將不規(guī)則固體物質(zhì)使用細(xì)線拴住放入溢水杯中，確保固體全部被浸沒(méi)，使用另一水杯將溢出水接住，若水不再流出時(shí)，記錄彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)G3和G4;最后，利用溢出水的體積替代不規(guī)則固體物質(zhì)的體積，通過(guò)固體密度公式直接算出不規(guī)則固體物質(zhì)密度。

三、應(yīng)用等效替代法注意事項(xiàng)

在初中物理教學(xué)中，應(yīng)用等效替代法可以簡(jiǎn)化諸多復(fù)雜問(wèn)題，但是其也存在著一定不足，因此應(yīng)用過(guò)程中需注意幾點(diǎn)，主要包括[6]：（1）等效替代的實(shí)現(xiàn)必須是在對(duì)物理定義全面理解的基礎(chǔ)上開(kāi)展;（2）處理部分復(fù)雜物理問(wèn)題時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格對(duì)物理問(wèn)題進(jìn)行審題，避免出現(xiàn)條件疏忽，導(dǎo)致等效替代錯(cuò)誤。

總而言之，等效替代法在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用，對(duì)于簡(jiǎn)化復(fù)雜物理問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生思維判斷能力和提升教學(xué)質(zhì)量與效果具有顯著作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙法強(qiáng)，初中物理教學(xué)中等效替代法的應(yīng)用[J].中學(xué)生數(shù)理化，2015年第3期：68

[2]王建蘋(píng)，初中物理教學(xué)中等效替代法的應(yīng)用[J].中學(xué)物理，2014年6月，44-45

[3]黃國(guó)保，透析等效替代法在平面鏡成像實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用[J].湖南中學(xué)物理，2013年07期

[4]錢(qián)小平，等故眷代法在而中物理鮮題中的啟用[J].數(shù)理化解題研究，2015年7月下，第14期：50

[5]吳廣春，湯明庚，“等效替代法”在物理學(xué)習(xí)中的應(yīng)用[J].初中生世界，2011年，Z3期

[6]朱和鵬，邱明武，等效替代法在物理學(xué)習(xí)中的應(yīng)用[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)，2013年第4期：24