浅谈变通等效思维在物理学中的应用

在高中物理教学中，不仅要重视物理知识的教学，还要重视物理思想和物理方法的教学，如培养学生的分析、概括、抽象、推理等思维能力和应用数学解决物理问题的能力。这些思维和方法包括：观察实验法、理想化法、等效思维处理法、极值法、近似处理法等。只有领会了物理思想，掌握物理学方法，才能把物理知识学到手，才能会应用这些知识来解决问题，在这里将浅谈变通等效思维在物理学中的应用。

例1.如图l所示，物体在四个共点力的作用下处于静止状态，若

把F4的方向逆时针转过90°，而保持大小不变，其余三个的大小和方向均保持不变，则此时物体所受四个力的合力大小为：（ ）

A 2F4 ；B F4 ；C 2 F4；D 不能确定.

解析：此题按照通常思维，须按平行四边形定则将变化后的四个力逐个合成而求合力，但本题每个分力大小和力与力之间的夹角未给出，无法求解。所以须运用变通等效的思维求解.先假设将F4去掉，那么其它三个力F1、F2、F3的合力大小将等效于F4大小且与F4 方向相反，而F4没有去掉，只是逆时针转过90°，所以物体可以等效看作受两个F4作用且两个力互相垂直（如图2），那么，F合= 2 F4，选A答案。

例2.六根互相绝缘的导线，在同一平面内组成四个相等的正方形，导线中通以大小相等的电流，方向（如图3）所示，在这四个正方形中指向纸面的磁通量最大的区域是：

A I； B Ⅱ； C Ⅲ； D Ⅳ。

解析：由于六根导线通相同的电流强度，而且互相平行的三根导线的电流方向相同，所以六根导线在该四个区域产生的磁场等效为一根方向与水平面成45°角，通过Ⅱ、Ⅳ两个正方形对角线并通过O（中心点）的通电导线所产生的磁场，（如图4）虚线所示，由右手安培定则可以断定I区域内磁场方向是垂直于纸面进去的，Ⅲ区域是垂直纸面出来的，Ⅱ、IV中磁通量Φ为0，A正确。

例3.一个金属环，若把它截去一小段（如图5），将剩下的环放在一火炉上烤，使其温度升高，请问缺口是变大还是变小？

解析：此题以环为对象来研究不好判断其缺口变大还是变小，但我们可以变通地考虑去掉的那一小段金属的变化情况，它的变化等效缺口变化。若其变大，则环缺口变大，反之亦然。根据“热胀冷缩”原理。很容易判断出去掉的一小段金属的温度升高后会变长，从而可知环的缺口变大。

由以上例题可以看出，运用的思维方式不同解题的难易程度也就不同，所以在现代的教学手段中，不应仅局限于知识点的教学，还应将物理思维和物理方法运用到实际的问题中，使学生从枯燥的知识点中解脱出来，轻松的去学习物理，学好物理。