论物理学中的等效思想及等效方法.doc
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1、论物理学中的等效思想及等效方法物理思想及研究方法是物理学的灵魂。物理教学过程中,在传授物理知识的同时,进行物理学思想及研究方法的教育,对于提高传授知识的质量、培养学生能力、实施素质教育等是十分有益的。要卓有成效地进行物理思想和研究方法的教育,必须明确物理学中包含的具体物理思想和研究方法。因此,深入研究物理教材,充分挖掘其中蕴含的物理思想和研究方法具有十分重要的意义。本文仅就物理学中等效思想和等效方法作一些探讨。1物理学中的等效思想及其作用所谓等效思想,其实质就是人们研究事物或运动时,从总体出发,重点考查最后的结果,忽略事物发展过程中内部结构的细竹,只要两个不同的事物或运动具有相同的功能和结果,
2、就可使二者相互代替,并视其为等效。物理学中普遍蕴含着等效思想。例如,矢量的合成法则,就是一个矢量的作用效果等效多个矢量的作用效果,矢量的分解法则是用多个矢量的作用效果等效一个矢量的作用效果。又如,求多个电阻串(并)联后的总电阻就包含等效思想,它是利用总电阻在电路中对电源所起的作用等效所有分电阻共同对电源所起的作用。除此之外,还有等效电源、重心(重力的等效作用点)、电容的串(并)联计算等许多问题都包含等效思想。等效思想对物理学研究和物理教学都具有十分重要的意义。首先,应用等效思想研究物理规律,可以使学生加深对物理规律的理解,并从中逐步掌握物理学中的等效方法。如,利用等效思想讲解“重心”概念,就可
3、使学生加深理解重心是重力的等效作用点,物体受到重力,重力作用在物体的所有部分,只是为了研究问题的方便将其看作作用于重心。其次,利用等效思想能够简化实际问题,提供分析问题和解决问题的简便方法。自然界存在的物理问题,一般都要受多种因素的制约,呈现出综合性的复杂现象,直接进行研究时比较困难,甚至无法解决。如果根据等效思想,应用等效方法,对研究的物理问题进行变换,就可以使问题简化,便于研究。例如,实际电源既有电动势E也有内阻r,研究电源对外电路的输出电压、输出功率与外电路总电阻R的关系时,直接研究实际电源比较复杂。如果将电源等效为一个电动势为E的理想电源与电阻r的串联,问题就得到简化,研究也就方便多了
4、。再如,从整体出发研究抛体运动比较复杂,如果将其等效为两个分运动(水平方向的匀速直线运动与垂直方向的匀变速直线运动)的合成,就简化了研究的问题,求解也方便便多了。再次,利用等效思想,能够启发学生思维,使其发现解决问题的有效途径。有些物理问题,初看起来,似乎十分复杂。但是,如果根据等效思想,利用等效方法作适当变换,就可使问题迎刃而解。例如有这样一道题:如图1所示,磁感强度为B的均匀磁场中,有一段不规则导线ACB以速度:在纸而内重直于磁场作匀速运动,求A、B间的电动势EAB是多大,并判断A、B两点哪端电势高(已知AB= L)。如果进行恰当的等效变换就十分容易求解。设想用直导线将A、B连接起来就构成
5、ABCA闭合回路线框。线框运动时穿过闭合回路的磁通量不发生变化。这说明就切割磁感线而言,直导线AB与导线ACB是等效的即EACS= EAB= BLv, A点电势较高.2物理中的等效方法及其表现等效方法是分析物理问题和解决物理问题最常用的思维方法之一,研究物理问题时,如果两个不同的事物和运动对外界产生的功能和结果相同,就可将二者视为等效,用一个去代替另一个,这就是等效方便法。利用等效方法能够将一些复杂的物理问题转化为简单的物理问题,从而使其容易研究和解决。等效方法在物理学中的表现形式多种多样,根据研究物质结构和运动形式的性质分类,在研究物理问题时,等效方法主要表现为物理结构等效、物理运动过程等效
6、和物理运动环境等效三种不同形式。2. 1物理结构等效所谓物理结构等效,是指一种物理结构与另一种物理结构对外界产生的功能和效果相同时,二者就可视为等效并相互并换。利用结构等效进行变换,能够使复杂的物理问题简化,从而使其易于求解。例1 如图2所示,半径为R的大球被内切的挖去半径为R/2的小球O,余下的部分均匀地带有电量Q。今在两球连心线OO,一的延长线上,距大球心O距离为r(r R)处放置一点电荷q,试确定电荷q所受力的大小。分析与解答 设大球的体积为V,则小球O,的体积为V/8,余下部分体积为7/8V,若要求O,与余下部分同样均匀地带电,则其带电量为Q/7,设想在挖去部分同时置入电量为Q/7的正
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- 关 键 词:
- 物理学 中的 等效 思想 方法
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