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“等效替代法”是以效果相同为出发点，对所研究的对象提出一些方案和设想进行一种等效处理的方法。这种方法具有启迪思考、扩大视野、触类旁通的作用，是物理学研究问题常用的方法，常用于将复杂的问题简单化。例如：对物体进行受力分析时的“合力”、研究串、并联电路的“等效电阻”等。在初中物理实验中，等效替代法常用于一些缺少实验器材的物理实验中。没有实验器材测定的物理量，可以由已知的物理量和已有的实验器材用公式或定律通过计算、实验得到来替代它，替代的条件是效果必须相同。
一、测定固体和液体的密度
“用天平和量筒测固体和液体的密度”是初中物理的重要学生实验，其原理是：用天平测出固体和液体的质量 ，用量筒测出固体和液体的体积 V，根据密度的定义：ρ＝mV计算出固体和液体的密度。天平和量筒是实验中重要的测量工具。
1、 不用量筒，只用天平等器材测定液体的密度。
用天平可以测定液体的质量，没有量筒我们无法直接测定出液体的体积，只有用另一种已知密度的液体替代它，替代的条件是等效，即体积相等。通常我们用同一个容器分别装满不同的液体来实现体积相等。
实验步骤：①取一个空瓶，用天平测得其质量为 m0
②将瓶中装满水，用天平测得其质量为m1
③将瓶中的水倒干净，再装满待测液体，用天平测得其质量为m2
则，待测液体的密度 ρ液=m2-m0m1-m0 ·ρ水
解法：由实验步骤可知水的质量m水=m1-m0
液体的质量m液 =m2-m0
水的体积V水=m水ρ水=m1-m0ρ水=V液
待测液体的密度 ρ液 =m液 V液 =m2-m0 m1-m0 ·ρ水
2、不用量筒，只用天平等器材测定固体的密度。
要用体积相等的物体来替换，通常采用“排水法”。（如下图所示）
实验步骤：①将烧杯中盛满水，用天平测得水和烧杯的总质量为m0
②将物体浸没在水中，用天平测得剩余的水和烧杯及物体的总质量为m1
③将物体从水中取出后，用天平测得剩余的水和烧杯的总其质量为m2
则，待测固体的密度ρ固=m1-m2m0-m2·ρ水
解法：由实验步骤可知固体的质量m固=m1-m2
固体排开水的质量m水=m0-m2
排开水的体积V水=m水ρ水=m0-m2 ρ水=V固
则，待测固体的密度ρ固=m固V固=m1-m2m0-m2·ρ水
3、不用天平，只用量筒等器材测定固体的密度。
没有天平，我们无法直接测定固体的质量，只能用一种密度已知的物体替代它，替代的条件是质量相等。通常用水的质量来替代固体的质量。（如下图所示）
实验步骤：①将量筒中装入适量的水，水面升高到的位置为V0
②将固体放入量筒中使其漂浮在水面上（若要下沉，可以做成船一样的空心体），水面升高到的位置为V1
③将固体压入水中浸没时，水面升高到的位置为V2
则，待测固体的密度ρ固=V1-V0V2-V0·ρ水
解法：由实验步骤可知固体的体积V固=V2-V0
固体排开水的体积V水=V1-V0
由阿基米德原理得：F浮=G水=G固
固体排开水的质量m水=ρ水V水=ρ水·（V1-V0）
则，待测固体的密度ρ固=m固V固=V1-V0V2-V0·ρ水
4、不用天平，只用量筒等器材测定液体的密度。（密度计的工作原理）
用一种密度已知的物体替代它，替代的条件是质量相等，通常用水的质量来替代液体的质量（挑选一个漂浮体：能漂浮在水和液体的表面上）。
实验步骤：①将烧杯中装满水，放入物体漂浮后，用量筒测出物体排开水的体积为V1
②将烧杯中的水倒干净，再装满待测液体，放入同一物体漂浮后，用量筒测
出物体排开待测液体的体积为V2
则，待测液体的密度ρ液=V1V2·ρ水
解法：由阿基米德原理得：漂浮在水面上F浮=G水=G物
漂浮在液面上F浮=G液=G物
漂浮体排开水的质量等于排开液体的质量：m浮=m水=ρ水·V1
待测液体的密度ρ液=m液V液=V1V2·ρ水
二、测定未知电阻的阻值
“伏安法测电阻”是初中物理学中测电阻的基本方法：用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，由公式R=UI可以计算出电阻的阻值大小。电压表和电流表是实验中的主要测量工具。
1、不用电流表，只用电压表等器材，测出未知电阻的阻值大小。
没有电流表无法直接知道通过未知电阻的电流大小，只有通过已知阻值大小的电阻的替换，替换的条件是通过两个电阻的电流相同，即：两个电阻串联。（如下图所示）
实验步骤：
①将已知电阻R0、未知电阻Rx、电源、开关用导线连接成一个串联电路。
②将电压表分别并联在已知电阻R0和未知电阻Rx的两端，测出它们两端的电压分别为U0和Ux。
则，未知电阻Rx=UxU0·R0
解法：串联电路中各处的电流都相等：Ix=I0=U0R0
未知电阻Rx=UxIx=UxU0·R0
2、不用电压表，只用电流表等器材，测出未知电阻的阻值大小。
没有电压表无法直接知道电阻两端的电压大小，只有通过已知阻值大小的电阻的替换，替换的条件是两个电阻两端的电压大小相同，即：两个电阻并联。（如右图所示）
实验步骤：
①将已知电阻R0、未知电阻Rx并联在电路中。
②将电流表分别串联在已知电阻R0和未知电阻Rx的两条支路上，分别测出通过它们的电流为I0和Ix。
则，未知电阻Rx=I0Ix·R0
解法：并联电路中各支路两端的电压都相等，即：Ux=U0=I0R0
未知电阻Rx=UxIx=I0Ix·R0
教师在教学时能引导学生在形成设计思路、解答物理问题过程中运用等效替代法，使学生明确在分析和解答物理问题时，抓住实验仪器中的主要矛盾，通过物理量之间的内在联系，多方面、多角度的分析论证，找到替代实验仪器的巧妙方法，并加以提炼、简化，学生就会在学习中逐渐尝试用“等效替代法”开创性地解决遇到的实际问题。
一、测定固体和液体的密度
“用天平和量筒测固体和液体的密度”是初中物理的重要学生实验，其原理是：用天平测出固体和液体的质量 ，用量筒测出固体和液体的体积 V，根据密度的定义：ρ＝mV计算出固体和液体的密度。天平和量筒是实验中重要的测量工具。
1、 不用量筒，只用天平等器材测定液体的密度。
用天平可以测定液体的质量，没有量筒我们无法直接测定出液体的体积，只有用另一种已知密度的液体替代它，替代的条件是等效，即体积相等。通常我们用同一个容器分别装满不同的液体来实现体积相等。
实验步骤：①取一个空瓶，用天平测得其质量为 m0
②将瓶中装满水，用天平测得其质量为m1
③将瓶中的水倒干净，再装满待测液体，用天平测得其质量为m2
则，待测液体的密度 ρ液=m2-m0m1-m0 ·ρ水
解法：由实验步骤可知水的质量m水=m1-m0
液体的质量m液 =m2-m0
水的体积V水=m水ρ水=m1-m0ρ水=V液
待测液体的密度 ρ液 =m液 V液 =m2-m0 m1-m0 ·ρ水
2、不用量筒，只用天平等器材测定固体的密度。
要用体积相等的物体来替换，通常采用“排水法”。（如下图所示）
实验步骤：①将烧杯中盛满水，用天平测得水和烧杯的总质量为m0
②将物体浸没在水中，用天平测得剩余的水和烧杯及物体的总质量为m1
③将物体从水中取出后，用天平测得剩余的水和烧杯的总其质量为m2
则，待测固体的密度ρ固=m1-m2m0-m2·ρ水
解法：由实验步骤可知固体的质量m固=m1-m2
固体排开水的质量m水=m0-m2
排开水的体积V水=m水ρ水=m0-m2 ρ水=V固
则，待测固体的密度ρ固=m固V固=m1-m2m0-m2·ρ水
3、不用天平，只用量筒等器材测定固体的密度。
没有天平，我们无法直接测定固体的质量，只能用一种密度已知的物体替代它，替代的条件是质量相等。通常用水的质量来替代固体的质量。（如下图所示）
实验步骤：①将量筒中装入适量的水，水面升高到的位置为V0
②将固体放入量筒中使其漂浮在水面上（若要下沉，可以做成船一样的空心体），水面升高到的位置为V1
③将固体压入水中浸没时，水面升高到的位置为V2
则，待测固体的密度ρ固=V1-V0V2-V0·ρ水
解法：由实验步骤可知固体的体积V固=V2-V0
固体排开水的体积V水=V1-V0
由阿基米德原理得：F浮=G水=G固
固体排开水的质量m水=ρ水V水=ρ水·（V1-V0）
则，待测固体的密度ρ固=m固V固=V1-V0V2-V0·ρ水
4、不用天平，只用量筒等器材测定液体的密度。（密度计的工作原理）
用一种密度已知的物体替代它，替代的条件是质量相等，通常用水的质量来替代液体的质量（挑选一个漂浮体：能漂浮在水和液体的表面上）。
实验步骤：①将烧杯中装满水，放入物体漂浮后，用量筒测出物体排开水的体积为V1
②将烧杯中的水倒干净，再装满待测液体，放入同一物体漂浮后，用量筒测
出物体排开待测液体的体积为V2
则，待测液体的密度ρ液=V1V2·ρ水
解法：由阿基米德原理得：漂浮在水面上F浮=G水=G物
漂浮在液面上F浮=G液=G物
漂浮体排开水的质量等于排开液体的质量：m浮=m水=ρ水·V1
待测液体的密度ρ液=m液V液=V1V2·ρ水
二、测定未知电阻的阻值
“伏安法测电阻”是初中物理学中测电阻的基本方法：用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，由公式R=UI可以计算出电阻的阻值大小。电压表和电流表是实验中的主要测量工具。
1、不用电流表，只用电压表等器材，测出未知电阻的阻值大小。
没有电流表无法直接知道通过未知电阻的电流大小，只有通过已知阻值大小的电阻的替换，替换的条件是通过两个电阻的电流相同，即：两个电阻串联。（如下图所示）
实验步骤：
①将已知电阻R0、未知电阻Rx、电源、开关用导线连接成一个串联电路。
②将电压表分别并联在已知电阻R0和未知电阻Rx的两端，测出它们两端的电压分别为U0和Ux。
则，未知电阻Rx=UxU0·R0
解法：串联电路中各处的电流都相等：Ix=I0=U0R0
未知电阻Rx=UxIx=UxU0·R0
2、不用电压表，只用电流表等器材，测出未知电阻的阻值大小。
没有电压表无法直接知道电阻两端的电压大小，只有通过已知阻值大小的电阻的替换，替换的条件是两个电阻两端的电压大小相同，即：两个电阻并联。（如右图所示）
实验步骤：
①将已知电阻R0、未知电阻Rx并联在电路中。
②将电流表分别串联在已知电阻R0和未知电阻Rx的两条支路上，分别测出通过它们的电流为I0和Ix。
则，未知电阻Rx=I0Ix·R0
解法：并联电路中各支路两端的电压都相等，即：Ux=U0=I0R0
未知电阻Rx=UxIx=I0Ix·R0
教师在教学时能引导学生在形成设计思路、解答物理问题过程中运用等效替代法，使学生明确在分析和解答物理问题时，抓住实验仪器中的主要矛盾，通过物理量之间的内在联系，多方面、多角度的分析论证，找到替代实验仪器的巧妙方法，并加以提炼、简化，学生就会在学习中逐渐尝试用“等效替代法”开创性地解决遇到的实际问题。