等效替代法（數(shù)理科學適用的方法）

簡介

等效替代法是物理方法既是科學家研究問題的方法，也是學生在學習物理中常用的方法，新課標也要求學生掌握一些探究問題的物理方法。

掌握等效替代法及應用，體會物理等效思想的內涵，有助于提高考生的科學素養(yǎng)，初步形成科學的世界觀和方法論，為終身的學習、研究和發(fā)展奠定基礎。新高考的選拔愈來愈注重考生的能力和素質，其命題愈加明顯地滲透著物理思想、物理方法的考查，等效思想和方法作為一種迅速解決物理問題的有效手段，仍將體現(xiàn)于高考命題的突破過程中。

應用

在探究平面鏡成像規(guī)律的實驗中，有兩處用了等效替代法。第一處用玻璃板替代了平面鏡。為什么這樣替代呢？因為用平面鏡不便于確定虛像的位置，我們用玻璃板替代平面鏡是為了獲得視覺上的等效。

因兩者在成像特征上有共同之處——都能成像，不同之處是玻璃板是透明的，能通過它觀察到玻璃板后面的蠟燭，便于研究像的特點，揭示規(guī)律。第二處用一根沒有點燃的蠟燭放在成像點，來替代所成的像。

等效替代法還可應用于：等效電路圖、物理合力、古代“曹沖稱象”。

運用

運用等效替代法處理問題的一般步驟為：

（1）分析原事物（需研究求解的物理問題）的本質特性和非本質特性。

（2）尋找適當?shù)奶娲铮ㄊ煜さ氖挛铮?，以保留原事物的本質特性，拋棄非本質特性。

（3）研究替代物的特性及規(guī)律。

（4）將替代物的規(guī)律遷移到原事物中去。

（5）利用替代物遵循的規(guī)律、方法求解，得出結論。

主要方法

一、理想模型法（建模法）：

即將抽象的物理現(xiàn)象用簡單易懂的具體模型表示。如用太陽系模型代表原子結構，用簡單的線條代表杠桿等，引入光線、磁感線等。

二、放大法：

將微小的、不易觀察到的物理現(xiàn)象通過實驗手段轉化為明顯可見的實驗效果的物理方法。

三、控制變量法：

自然界發(fā)生的各種現(xiàn)象，往往是錯綜復雜的。決定某一個現(xiàn)象的產生和變化的因素常常也很多。為了弄清事物變化的原因和規(guī)律，必須設法把其中的一個或幾個因素用人為的方法控制起來，使它保持不變，然后來比較，研究其他兩個變量之間的關系，這種研究問題的科學方法就是“控制變量法”。控制變量法是自然科學中最基本的方法歸納法的分支應用。

四、實驗+推理法：

有一些物理現(xiàn)象，由于受實驗條件所限，無法直接驗證，需要我們先進行實驗，再進行合理推理得出正確結論，這也是一種常用的科學方法。如將一只鬧鐘放在密封的玻璃罩內，當罩內空氣被抽走時，鐘聲變小，由此推理出：真空不能傳聲。

五、轉換法

物理中將一些看不見，摸不著的物理現(xiàn)象所直接產生的看得見、摸得著的現(xiàn)象來間接認識它們。如根據(jù)電流的熱效應來認識電流大小，根據(jù)磁場對磁體有力的作用來認識磁場等。

六、類比法：

將幾個具有某些主要共性的新舊物理問題聯(lián)系起來，達到以舊帶新，化簡認知難度的方法稱為類比法。

適用范圍

等效電路圖、物理合力、古代“曹沖稱象”平面鏡成像實驗……