力的合成 备课资料 备课资料 11.科学的思维方法——等效替代法等效替代就是相互替代的效果相同.利用等效法，不仅可以使非理想模型变为理想模型，使复杂问题变成简单问题，而且可以使感性认识上升到理性认识，使一般理性认识升华到更深层次.用“等效法”来研究问题，如我们初中学过的阿基米德原理.阿基米德巧妙地用溢流杯把溢出的水收集起来再倒入阿基米德金属桶，得到物体所受到的浮力等于物体排开水的重力，这就是实验中常用的一种“等效替代法”.在中学物理中，合力与分力、合运动与分运动、平均速度、重心、热功当量、交流电的平均值和有效值；几何光学中的三条特殊光线、虚像等，都是根据等效思想引入的.如果在物理概念的理解、解答物理习题过程中运用等效法，使学生明确在分析和解答物理问题时，一般需要将生活语言转化为物理语言，精炼成数学语言，需要将复杂的问题通过等效法，提炼、简化，找出问题的本质，使学生在学习中用等效法开创性地解决问题.我们在中学阶段即将学习的重力场（引力场）、电场和磁场，如果空间同时存在多个场，为研究方便我们常把几个场合成，用一个场等效替代.例如为了形象地描述电场，总是画出假想的电场线；如果空间有多个电荷，我们总是用一个合电场等效替代这些电荷的电场，所画的电场线就是这个合电场的电场线.由于重力场和匀强电场性质很相似，所以有时空间同时存在一个匀强电场和一个重力场，我们也可用一个场来等效替代，但这个场的性质就无法讲了，不妨暂且称它为“等效重力场”吧!当然由于放入电荷的电性、电荷量不同，等效重力场强度也就不同.例如一单摆摆长为 l，摆球质量为 m，带正电且电荷量为 q，放在竖直向下的匀强电场中，场强为 E，求此单摆做简谐运动时的周期.这里同时存在两个场，摆球在摆动过程中受到两个竖直向下的力:重力和电场力，它们的沿切线方向的合力都提供回复力，相当于重力增大了，所以我们用一个等效重力场代替.再如交流电的有效值，就是用交流电与直流电在热效应里产生的“等效作用”来确定的.物理实验中常用的“替代法”也是一种“等效法”，不少学生掌握了这种实验方法，就能克服实验仪器的不精确或实验原理的不完善带来的系统误差.如有的学生“用一架不等臂天平称物体质量”除通常用“复称法”称量外，还自己设计一种“替代法”称量，他的方法是:把要称的物体放在天平的一只盘上，在另一盘加沙粒，直到天平平衡为止，然后把物体拿下，代之以砝码，使天平再次平衡（另一盘...
