程建清
摘要：等效替代法是初中物理教学中最常用的科学方法之一。在实际教学过程中，正确探索和掌握“等效替代法”处理物理问题的步骤，并将其运用到物理课堂教学中。 ，让学生感受到探究的乐趣，培养学生的创新思维能力。
关键词：等价替代法；体现的经验；探索规则；移民申请
等价替代法是指在保证某些效果（特性和关系）相同的前提下，将实际的、复杂的、抽象的、难以理解的物理问题和物理过程转化为等价的、简单的、易于研究的方法。物理问题和物理过程的科学方法。等价替代法是从等价效应的角度研究物理现象和物理过程的方法。等效效果在不同情况下具有不同的物理内容。
等效替代法是初中物理课堂上常用的一种科学方法。它可以有效解决初中物理教材中概念教学和常规教学的相关问题贝语网校，促进物理课堂由“结论”教学向“过程”教学转变。转化有利于培养学生的探究精神和创新思维能力，提高学生的科学素养。
1 初中物理教材中“等效替代法”内容探索
根据《义务教育物理课程标准（2011年版）》，结合上海科学技术出版社现行初中物理教材内容，对教材中与等值替代法相关的知识点进行总结，如下：表中列出。 1 英寸。
2、使用等价替代法处理物理问题的一般过程
物理定律通常是隐藏的和抽象的。教科书中隐含的物理定律可以用明确的科学方法表达出来，让学生看得清楚、理解。这是等价替换法最重要的功能之一。 ，这也是初中物理教师必须具备的教学技能。
例1：探究电路中电阻的串并联
分析：如图1、图2所示，串联两个电阻R1、R2，其中R1=10Ω，R2=20Ω。此时测得R1、R2两端电压为U，流过电路的电流为I。；用一个R=30Ω的电阻代替电阻R1、R2，控制两端电压为U，发现通过电路的电流也为I。也就是说：电阻R在电路中产生的作用与电路中电阻R1和R2共同作用产生的效果相同。如果用一个电阻R代替两个串联电阻R1、R2接入电路，则电路的状态保持不变，即R两端的电压和流过的电流与原来相同那些。 R称为两个串联电阻R1。 ，R2 的总电阻。
电阻R与R1、R2之间的关系推导如下：
由欧姆定律我们知道
U=IR，U1=I1R1，U2=I2R2
由U=U1+U2，
可用： IR=I1R1+I2R2 因为 I=I1=I2
所以R=R1+R2
以例1为例，我们可以总结出等价替换法处理物理问题的一般流程：
(1)找到原有事物的核心特征
任何可以用等价替代法处理的物理现象都有其核心特征。核心特征是指事物最本质、最主要的特征，是分析物理现象的关键。核心特征帮助我们剖析物理现象。例1的核心特点是保持电路中的U和I不变。
(2)寻找不改变核心功能的替代方案
用另一种使物理问题变得更简单的东西代替原来的东西，是等价替换法的关键。例1中，电阻R与电阻R1、R2分别在电路中产生相同的效果，其核心特性相同，即U、I的值相同，因此可以说：电阻R可代替原电路中的R1、R2。
(3)寻找替代物与被替代物之间的规律
两个可以相互替代的事物之间的规律是一种纽带，它具有普遍性，能够将两个不同的事物紧密地联系在一起，最终形成物理学中的规律和结论。例如，在实施例1中，R＝R1+R2。
(4) 规则的迁移和应用
例1中采用等效替代法解决电阻串联问题。同样初中物理学研究方法，科学的方法也可以转移到电阻的并联上。最终可以得到并联电路中电阻之间的关系：=+。
3 等效替代法在初中物理教学中的应用
（一）体验物理定律教学中的等价替代法
物理定律是指不同物理现象之间的物理变化过程中，在一定条件下必然发生的规律。物理定律反映了不同事物之间的本质联系。物理定律教学是初中物理教学的重要组成部分。等效替代法可以用最简单直观的方式向学生呈现物理定律，提高教学效率，达到事半功倍的效果。
示例 2：重量为 8N 的物体的体积为 。将其放入水中。尝试确定物体静止时的最终状态？
分析：确定物体的最终状态主要是通过分析物体所受的力。显然，当一个物体放入水中时，不可避免地会受到两个力的作用：重力G和浮力F。如果G>F则物体漂浮，反之则物体下沉。若G=F浮，则物体浮或浮；如果G<F浮起来，物体最终会浮在水面上。这个问题的关键是如何解决物体所受的浮力。我们可以假设物体最终静止时完全浸没在水中。根据阿基米德原理：浸在液体中的物体所受的浮力等于该物体排开液体的重量。因此，物体排开的水的重量可等效为物体所受到的浮力初中物理学研究方法，即：F 浮子 = G 位移 = m 位移 g = ρ 水 V 位移 g = 1.0×103kg/m3×103×10- 6m3×9.8N/kg=9.8N，因为G<F是浮动的，所以我们原来的假设是错误的。当物体最终静止时，它的状态是漂浮在水面上。
阿基米德原理在概念上被理解为抽象的。通过本题浮力的计算，学生可以理解当量替代法的内涵，即抽象的、看不见的、无形的重量可以用水重量的直观位移来代替。浮力的大小使问题简单明了，有利于学生理解和吸收。
（二）体验物理实验教学中的等效替代法
物理学是一门以实验为基础的学科，实验蕴含着大量的科学方法。物理实验是教师有目的、有计划地利用仪器设备，在人为控制的条件下，反复再现物理现象，进行观察和研究的科学实践活动。新课标初中物理教材包含了大量的演示实验、科学探究、实践活动、迷你实验等，将科学方法与实验紧密结合，让教师更好地“教”，学生更好地“学”。重要的是，通过实验，学生可以体验科学方法并进行探索。自然科学的奥秘就在于体验学习物理的乐趣。
等效替代法是探索物理定律最常用、最有效的科学方法之一。
例3.制作一个水气压计并用它来观察气压的变化
分析：首先要明确的是，测量的对象是大气压力，每平方米大气压力的压力约为10N。如果要做一个自制的装置来直接测量大气压力的值大气压下，这将是非常困难的。为了解决这个问题，我们可以使用等价替换法。
我们可以从托里切利的实验中得到启发：将一根装满水银的1米长玻璃管倒置插入水银罐中。稳定后，玻璃管内的水银高度仅为76cm，表明玻璃管内的水银受到内外压力。相等，且此时玻璃管上方存在真空，因此76cm高的水银产生的压力与大气压相等。托里拆利实验融入了一个很好的科学方法，就是等价替代法。排除其他因素（水银上方是真空，没有气压），水银稳定后，水银产生的压力就代替了大气压。
实验设备：普通硬塑料瓶、小水槽、固定支架、小秤
实验步骤：
①在小水槽中放入适量的水，然后将四分之三的水倒入硬质塑料瓶中，用手盖住瓶口，然后将其倒置放入小水槽中，使瓶口被淹没。浸入水下，然后移开双手。
②保持硬塑料瓶位置不变，用固定支架固定硬塑料瓶。
③在硬塑料瓶上贴上小秤。
（三）在创新思维过程中体现等价替代法
现代物理教学过程也是培养学生创新思维的过程。科学方法渗透到物理教学中，打破了原有的重“结论”而忽视“过程”的教学方法，充分发挥学生的创造、创新思维能力，给学生更自由的想象空间，不受教师影响。科学方法。影响力，其创新的思维方式会在不知不觉中体现出科学方法。
例4.利用光的反射探索平面镜的成像时，将玻璃板垂直放置在纸上，在玻璃板的一侧放置点燃的蜡烛，并在另一侧观察蜡烛的图像透过玻璃板；将光幕置于图像位置，无需透过玻璃板，直接观察光幕上是否有图像；将同一支未点燃的蜡烛放在图像的位置，观察图像与蜡烛的大小关系；用尺子测量蜡烛和图像到玻璃板的距离。
分析：这是课本上探讨平面镜成像特性的实验。同样未点燃的蜡烛被放置在图像的位置。科学的方法是等价替代法。使用未点燃的实际蜡烛来代替玻璃板中看到的蜡烛的虚像。以此为基础，探讨平面镜的成像特性。 。因此，如何准确找到蜡烛在玻璃板中的图像是探索平面镜成像特性的关键，也是本次研究课的成败。
问题：如何才能更准确地定位玻璃板中蜡烛的图像？
我们先讨论一下，由于玻璃板的另一面没有水银层，所以呈现出来的蜡烛的图像不是很清晰。当确定图像的位置时，未点燃的蜡烛通常不容易与玻璃板中的蜡烛的图像对齐。总重叠。
其次，平面镜中显示的图像非常清晰，但另一面有一层水银层。通过平面镜看不到另一边蜡烛的虚像。当然，用未点燃的蜡烛来代替镜子中的图像是不可能的。
有同学问：能否结合玻璃板和平面镜的两个特点，让我们既能透过玻璃板看到清晰的蜡烛像，又能准确找到虚像的位置？
经过激烈的讨论和思想碰撞，一名学生想出了一个创新的解决方案：每隔2厘米刮掉平面镜另一侧的部分水银层，使其看起来像交通路口的斑马线，如图如图3所示。事实证明，通过这种自制的半平面镜和半玻璃板装置，不仅可以清晰地看到蜡烛的虚像，而且还可以非常方便、准确地找到图像的位置。
4 应用等价替代法时应注意的两点
（一）注重当量替代法与其他科学方法的有机结合
物理教学中的科学方法除了等价代入法外，还包括控制变量法、理想模型法、推理法、比例法、类比法、换算法、形象法等。科学方法有不同的科学思维能力和科学观察角度。科学方法在物理教学过程中的应用不应该是单一的、独立的、与其他科学方法割裂开来的，也不应该为了应用而应用，所有科学方法应该有机地结合在一起，共同服务于物理教学理念。 。
（二）注意等价替代法的渗透不能依赖信息技术
信息技术教育的发展在一定程度上丰富了物理课的教学方法，增加了物理课的信息量，通过信息技术教育让抽象的物理知识和物理现象变得具体、直观。例如：在讲“看不见的运动”时，可以通过动画、视频介绍等方式向学生展示分子的运动理论，使学生更容易理解和接受。信息技术可以用来展示物理现象的过程，但不能用信息技术代替思维过程和探究过程。等效替代法在物理教学过程中的渗透，实际上是思想和思维的渗透。物理课堂呈现的是一个探究过程，这是任何信息技术都无法替代的，否则只会本末倒置，回到重“结论”轻“过程”的旧模式。等效替代法以及其他科学方法都是如此。
综上所述，等效替代法在物理教学中的应用实际上是科学方法和思维的渗透。这样，教师就应该培养学生正确的学习方法和思维方式，提高自身的学习能力。获得认知的乐趣，让学生通过运用科学方法不断提高科学素质，为终身学习打下坚实的基础。
参考：
[1] 张先奎，秦晓文。物理科学方法教育理论与实践[M]．北京：北京师范大学出版社，2015：72-75。
[2] 严金铎，郭玉英．中学物理教学概论[M].北京：北京师范大学出版社，2016：107-138。
中学科学园2017年第3期
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