巧用等效法解决高中物理问题

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摘要：等效法作为一种重要的思维方法，在高中物理的众多科学研究方法中占了举足轻重的地位。从高中物理第一课中质点的引入，再到重心、合力与分力、和运动与分运动、类抛体运动、等效重力场、等效电路、等效电阻……等效法贯穿始终。本文将分类解析等效法运用的技巧与方法。

关键词：等效法；高中物理

中图分类号：G634.7 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2011) 18-0000-01

Using Way of Equivalent to Solve Problems High School Physics

Hu Xinyue

(NO.1 Middle School Affiliated to Central China Normal University,Wuhan 430200,China)

Abstract:As an important follow such thinking,many in high school physical science methods accounted for a pivotal position.From the first lesson in particle physics high school introduction to the center of gravity,together with pitch,and movement and sub-movement,like projectile motion,the equivalent gravitational field,the equivalent circuit,the equivalent resistance...etc.to follow through to the end.This article will follow the example of the use of classification analysis and other techniques and methods.

Keywords:Way of equivalent;High school physics

一、质点

例：北京时间2008年3月9日凌晨，在第12届瓦伦西亚室内田径世界锦标赛60米栏的决赛中，中国飞人刘翔以7秒46的成绩夺得冠军，这是刘翔的第一个个人室内赛世界冠军头衔，也是中国室内田径世锦赛历史上的首枚男子金牌，对于下列说法中正确的是：

A.刘翔在飞奔的60米中，可以看做是质点

B.教练为了分析其动作要领，可以将其看做质点

C.无论研究什么问题，均不能把刘翔看做质点

D.能否把刘翔看做质点，取决与我们所研究的问题

解析：这是一道基础题，在高中物理课程中作为第一课知识点引入。物体能否简化为质点，要考虑物体的大小形状、物体的运动及研究的问题等因素。当物体的形状和大小对研究问题的影响可以忽略时，物体课看作质点，故可知AD正确。本题虽然简单，但却揭示了等效法运用的一个要点，即在运动学中注意运用等效法的前提条件，要依据具体情况具体分析，切不可滥用。

二、力的等效

例：如图所示，质点的质量为2kg，受例题1：如图所示，质点的质量为2kg，受到六个大小、方向各不相同的共点力的作用处于平衡状态，今撤去其中的3N和4N的两个互相垂直的力，求质点的加速度？

解析：本题中各力的方向都没有明确标定，撤去两个力后合力是什么方向一时难于确定。但从力的作用效果分析，其他（7N、6N、2N、6.2N）四个力的合力F甲一定与这两个力（3N、4N）的合力F乙平衡，如图所示，也就是说F甲与其他（7N、6N、2N、6.2N）四个力的作用效果相同，而F乙与这两个力（3N、4N）的作用效果相同。因此，撤掉3N和4N的两个力，质点受到的合力可以认为只有F乙，故 方向沿3N和4N两个力的对角线的反方向。

三、等效电阻

在恒定电流这一章中，电路分析与计算是一个比较重要的内容，应用等效电阻把电路简化，是一个大家必须掌握的技巧。

例：如图所示，电源的电动势为6V，内阻为 ，电阻 ，要在变阻器 上消耗最大功率， 应调到________ ，这时 消耗的功率为_______W；若 上获得最大功率，则 应调为_______ ，这时 上消耗的电功率为________W。

解析：将 等效为电源内阻的一部分，则电源内阻为 作为外电路的电阻，当外电路的电阻等于电源内阻时，外电路获得最大的输出功率，所以当 时， 上获得最大电功率

若要 上获得最大的电功率，由于 是定值电阻，通过它的电流越大，它消耗的电功率越大，根据闭合回路的欧姆定律可知，当 时， 上可获得最大的电功率

本题在求解变阻器上消耗的最大电功率就利用了等效法。若按常规解法，电阻器的电阻变大，电路中电流减小，由功率 来确定是相当繁琐的。由于电路中的 为一定值电阻，因此可将 和电源内阻一起等效为电源的内阻，从而使变阻器上消耗的电功率变为外电路上消耗的电功率，这样就能利用外电路上获得最大电功率的条件而求出变阻器获得最大功率的条件。在运用等效法时一定要注意，本题中的 是定值电阻才能这么做；而要求 上获得的最大功率，由于 不是定值电阻，就不能应用求 上消耗最大电功率的方法来求，如果那样求， 上消耗的电功率为 ，显然比8W小，是不正确的，因此一定要注意等效法在此题中应用的条件。

同学们可以在学习中逐渐尝试用等效法开创性地解决问题，你就会发现等效法时一把通向物理神奇殿堂的钥匙，但同时要注意等效思维具有一定的灵活性和技巧性，必须在认真分析物理特征的基础上，进行合适的等效变换，才能获得简捷的求解方法。以上为个人总结的一些方法，希望对大家解答物理题有所帮助。