专题突破(3)——等效替代法（PPT）-【全效作业本】2022-2023学年高中必修第一册物理（人教版2019）

专题突破(三)——等效替代法 核心素养方法 专题 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 方法解读 典例剖析 小试牛刀 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 一、定义 等效替代法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下，将实际的、陌生的、复杂的物理问题和物理过程用等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程替代来研究和处理的方法。 等效替代法既是科学家研究问题的方法，也是学生在学习物理中常用的方法。比如在研究合力时，一个力与两个力使弹簧发生的形变是等效的，那么一个力就替代了两个力，所以叫等效替代法；在研究串、并联电路的总电阻时，也用到了这样的方法；在平面镜成像的实验中我们利用两个完全相同的蜡烛，验证物与像的大小相同，因为我们无法真正的测出物与像的大小关系，所以我们利用了完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体的大小。 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 二、原则步骤 运用等效替代法处理问题的一般步骤为： 1．分析原事物(需研究求解的物理问题)的本质特性和非本质特性； 2．寻找适当的替代物(熟悉的事物)，以保留原事物的本质特性，抛弃非本质特性； 3．研究替代物的特性及规律； 4．将替代物的规律迁移到原事物中去； 5．利用替代物遵循的规律、方法求解，得出结论。 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 三、分类探究 按等同效果形式的不同，可将其分为模型等效替代、过程等效替代、作用等效替代和本质等效替代等。 1．模型等效替代 在物理学研究问题的过程中，我们常常用简单的、易于研究的模型来替代复杂的物理原型，这种方法称为模型等效替代法。它既包括对各种理想模型的具体应用，也包括利用各种实物模型来模仿、再现原型的某些特征、状态和本质。这种方法并不是对客观存在的物理对象进行研究，而是借助于对模型的研究，达到认识原型的目的。用模型来替代原型的方法是通过抽象、概括等思维过程形成的理想模型，如质点、重心、理想气体、点电荷等，都是在一定条件下、一定的精度范围内对实际客体的一种等效替代。 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 2．过程等效替代 所谓过程等效替代，就是用一种或几种简单的过程来替代一种复杂过程的方法。例如，“平均速度”概念的引入，就是把变速运动等效为匀速运动，从而把复杂的变速运动转化为简单的匀速运动来处理；“平均加速度”概念的引入，是把变加速运动等效为匀加速运动来处理；对于碰撞问题的研究，由于两物体在碰撞过程中，其相互作用力是不断变化的，为了便于对碰撞前后两物体运动规律的研究，可将这一过程等效为作用力恒定不变的过程。如平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 3．作用等效替代 所谓作用等效替代，是指从不同物理事物或同类物理事物的不同形式在某一物理过程中对外界所产生的作用效果相同出发，来研究物理事物的本质和规律，分析和处理物理问题的一种思维方法。在矢量的合成与分解中，“合成”与“分解”概念的建立，实际上就是从作用等同性出发的。如力的合成是用一个力来替代几个力的同时作用，并使其作用效果相同，这个力称为合力；力的分解则是用几个力同时作用的效果来替代一个力的作用效果，这几个力称为分力。 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 4．本质等效替代 所谓本质等效替代，就是不同物理事物或同一物理事物的不同形式以其规律或表述在本质上相同为基础而进行的等效替代的思维方法。例如，热力学第二定律是热力学中一个很重要的宏观规律。开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化。克劳修斯表述：热量不可能自动地从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。可以证明，这两种表述是等价的。开尔文表述的实质是功变热的过程是不可逆的，克劳修斯表述的实质是热传导过程是不可逆的。不管具体的表述方式如何，均具有共同的本质，一切与热现象有关的实际的宏观过程是不可逆的。 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 四、实例说明 等效重力的作用点——重心 学生对重力似乎很熟悉，以为很简单。但仔细一想，不那么简单，物体有无数个微小的组成部分，实际上每个部分都要受到微小的重力，这些微小重力的作用点都各不相同。若是这样来研究重力，复杂得无从下手。物理学的研究方法，就是设想把无数个微小的重力用一个等效的重力来替代，重心就是这个等效重力的作用点。当然，随着条件和要求精度的变化，这些模型也要随之变化，从而