等效法在高中物理教学中的应用

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  【中图分类号】G633.7
  在高中物理教与学的过程中很多地方要用到等效法或等效思想的渗透,所以有必要将其整理出来,望其对教学有所帮助,下面我将一些具体实例列举出来.
  一、 力的等效
  力的等效即合力与分力的等效.如图1所示.力F1与F2作用在一个物体上,那么这两个力的效果可以用一个力F来等效代替.
  F= 方向:
  二﹑运动等效代替
  1﹑匀变速运动可以等效代替匀变速运动.由匀变速运动的特点可知,故匀变速运动可以等效为这段时间内以的以中间时刻的瞬时速度的匀速直线运动.
  例1:做匀加速直线运动的质点,在第5秒末的速度为10m/s,则前10s内物体的位移是多少?
  由
  2﹑多体运动等效为一体运动.在有些情况下可以将多个物体在不同时间内的运动等效为一个物体在这段时间内的运动,从而可以简单的解决问题.
  例2:有若干个相同的小球,从斜面上的某一位置每隔0.1s无初速释放1颗,在连续释放若干颗小球后,对准斜面上正在滚动的部分小球拍摄到如图2所示的照片,测得阿爸=15cm,BC=20cm.求拍摄照片时B球的加速度和速度。
  分析:图中各球虽然是不同小球在相隔0.1s时的位置,
  但由匀变速直线运动可知,将不同小球的位置可以等效看作
  是一个球在连续相隔0.1s时它的位置,故Δx=aT2
  三﹑有关摆的等效
  1﹑在求双线摆的周期时可以将双线摆等效为单摆.如图3所示,一悬挂在水平横梁上的双线摆,摆线长为L,摆线与水平横梁成夹角θ.则其振动周期为
  其中Lsinθ为双线摆的等效摆长.
  2﹑单摆等效加速度问题. 在 中,g与单摆所处物理环境有关,g为等效加速
  度.例如将单摆放到竖直升降机中,升降机加速度为a,则 单摆超重时取"+",失重时取"-".一般情况下,无论悬点如何运动还是受别的力,等效g的取值总是单摆不振动时,摆线的拉力与摆球质量的比值.
  例如:一单摆放在光滑斜面上,摆长为L,求其周期.
  解:小球静止在斜面上时,其受力如图4所示.
  则F=mgsinφ=mg0,
  ,可见Φ越大,周期越小,当Φ=0时,
  单摆停摆,当Φ=90°时,周期最小,单摆摆动越快。
  四﹑电路等效
  1﹑电阻的等效。
  串联电阻的等效。如图5所示。
  R等效=R1+R2+R3+...+Rn
  并联电阻的等效。如图6所示。
  .利用电阻的等效
  关系可以很方便的解决电流,电功率以及电工维修
  等问题。
  2﹑电路等效。
  如图7所示由5个1Ω的电阻连成的电路,导线的电阻
  不计,求 AB 之间的电阻.
  将电势相等的各点看成一个点,画处等效
  电路图8即可求解。
  则RAB=0.5Ω
  五﹑交流电的等效。交流电的有效值:跟交变电流的热效应等效的恒定电流值。
  例:如图9所示为交流电的电流随时间而变化的图像,求此交流电的有效值。
  由热效应等效可知:
  又以上实例可以看出,等效法在物理中应用很多,
  因此在平时的教学只我们有意识的应用等效法,引导
  学生应用等效法,对于提高学生分析问题,解决问题的能力有很重要的作用.
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