發(fā)布時(shí)間：2014-11-28所屬分類：教育職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 論文摘要：除了在過程以及電路相關(guān)題目中可以應(yīng)用到等效思維之外,在模型類題目以及相關(guān)的題目類型中,也可以應(yīng)用到等效替換的思維模式.如題目條件為先讓單擺在與紙平面保持垂直狀態(tài)的條件下進(jìn)行擺動(dòng),而后再讓單擺在紙平面內(nèi)擺動(dòng)。 引言 對(duì)過程進(jìn)行等效思維,不
論文摘要：除了在過程以及電路相關(guān)題目中可以應(yīng)用到等效思維之外,在模型類題目以及相關(guān)的題目類型中,也可以應(yīng)用到等效替換的思維模式.如題目條件為“先讓單擺在與紙平面保持垂直狀態(tài)的條件下進(jìn)行擺動(dòng),而后再讓單擺在紙平面內(nèi)擺動(dòng)。本文選自：《高壓物理學(xué)報(bào)》辦刊宗旨是反映并刊登高壓物理學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的國內(nèi)外科研及技術(shù)成果，以促進(jìn)國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流，發(fā)現(xiàn)與培養(yǎng)我國從事高壓物理專業(yè)研究的中青年科技人才，推進(jìn)我國高溫高壓物理學(xué)科研究工作的發(fā)展。讀者對(duì)象為從事高壓物理專業(yè)以及相鄰專業(yè)(如爆炸力學(xué)、地球物理、天體物理、材料科學(xué)等)的科學(xué)研究人員、工程技術(shù)人員、研究生以及大專院校師生等。
引言
對(duì)過程進(jìn)行等效思維,不僅能有效提高學(xué)生的解題效率,同時(shí)還有可能簡(jiǎn)化相應(yīng)的運(yùn)算.以改編自蘇教版高中物理教材相關(guān)內(nèi)容的一道題目為例.如果將圓桶甲和圓桶乙放置在一個(gè)水平面上,并且將桶內(nèi)裝滿水,兩只水桶之間由管道K作為連接,現(xiàn)已知,兩只圓桶的底面積均為S,且兩只桶水面的高度分別是H1和H2,H1>H2,如果把連接在兩只水桶之間K的閥門打開,使得圓桶甲里的水流向圓桶乙,直到兩只桶里的水面高度到達(dá)平衡,請(qǐng)問:(1)在這一過程中,大氣中的壓力在對(duì)水在做功嗎?(2)這一過程中,水的內(nèi)能是增加了還是減少了?利用等效思維對(duì)對(duì)這一題進(jìn)行分析可以看出,當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到水面平衡的狀態(tài)時(shí),水桶甲和水桶乙之間的水面高度必定一樣,在水流從甲到乙的過程中只有流向乙的那一部分發(fā)生了變化,而其他各處的水并沒有發(fā)生任何變化,水流動(dòng)的過程中,相應(yīng)的體積并未變化,因此大氣壓強(qiáng)并不對(duì)水做功;由于水位變低了,相應(yīng)的重力則會(huì)做正功,即重力勢(shì)能減少進(jìn)而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,所以水的內(nèi)能增加了.等效思維在解決類似題目時(shí)的還原功能對(duì)于題目解決的有效性來說是有極大的,任何一種表象看起來復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上都可以利用等效思維進(jìn)行有效的簡(jiǎn)化.
(一)模型中的等效替換
除了在過程以及電路相關(guān)題目中可以應(yīng)用到等效思維之外,在模型類題目以及相關(guān)的題目類型中,也可以應(yīng)用到等效替換的思維模式.如題目條件為“先讓單擺在與紙平面保持垂直狀態(tài)的條件下進(jìn)行擺動(dòng),而后再讓單擺在紙平面內(nèi)擺動(dòng),問:求兩種情況下單擺相應(yīng)的周期”.在遇到這類問題的時(shí)候,首先應(yīng)對(duì)題目條件進(jìn)行分析:這是一個(gè)雙線擺的模型,對(duì)于學(xué)生來說可能較為生疏,但是如果運(yùn)用等效思維,將雙線擺用單擺來進(jìn)行等效替換的話,其實(shí)不難發(fā)現(xiàn),只是單擺相應(yīng)的擺長發(fā)生了改變而已.
(二)電路相關(guān)題目中的等效思維教學(xué)
除了上文中提及的“過程”題目可以利用等效思維進(jìn)行有效的還原從而提高相應(yīng)的教學(xué)效果之外,同時(shí)在一些與電路相關(guān)題目的解答過程中,也可以利用等效思維對(duì)相關(guān)運(yùn)算進(jìn)行簡(jiǎn)化.與電路相關(guān)的題目中,主要的對(duì)象為外接電路或者可以稱為未變化電路中電流、電壓以及功率三個(gè)部分的內(nèi)容,對(duì)其進(jìn)行等效處理的主要目的實(shí)際上就是簡(jiǎn)化相關(guān)電路,從而簡(jiǎn)便運(yùn)算,使得結(jié)果更易求.下面結(jié)合具體題目進(jìn)一步地闡述.一串聯(lián)電路中,R1是定值電阻,R2是變值電阻,E為整個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì),r為整個(gè)電源的內(nèi)阻,請(qǐng)問,當(dāng)R2阻值達(dá)到多少的時(shí)候,R2所消耗的功率達(dá)到最大?可以看到,當(dāng)整個(gè)電源的內(nèi)阻保持不變的情況下,整個(gè)電源輸出的功率不呈單調(diào)變化,因此,只有當(dāng)外電阻的值與電源的內(nèi)阻值達(dá)到一致的條件下,整個(gè)電路輸出的功率才有可能達(dá)到最大.通過對(duì)題目進(jìn)行分析可知,R2并不是外電阻,因此不能用這一原理直接得出結(jié)論,但是如果將原來的電源和R1進(jìn)行等效串聯(lián)可以發(fā)現(xiàn),原電源已經(jīng)成為一個(gè)新的電源,而R2恰巧就是這個(gè)新電源的外阻,相應(yīng)電源的內(nèi)阻就變成R1+r,此時(shí),R2的消耗功率就是等效電源輸出的功率最大值。
