张子欣

高中物理是理科生学习的重点和难点。在高中阶段的物理学习过程中，我发现大部分同学在该学科上都投入了很多精力，收效却甚微，特别是有关力学方面。我在大量的实践练习当中发现：在力学题中应用等效替代思想对解题有事半功倍的效果，如利用作用力的等效替代解题、利用运动过程的等效替代解题、利用物理模型的等效替代解题等。基于此，本文对等效替代思想在高中物理力学解题中的实际应用进行了阐述，希望为广大学者在高中物理力学题目的解题提供参考。

在高中阶段的学习之中，物理是极为重要的一门课程，而力学恰恰是物理学习的基础内容，但在力学习题的练习之中，许多同学无法合理的进行受力分析，自然也就无法良好的解决物理习题，这不仅仅会造成此阶段学习成绩的下降，还会影响到接下来物理知识的学习。因此，为良好的解决物理力学习题，应在解题的过程之中，充分发挥等效替代思想的作用，以便于我们对力学问题进行良好解答。

一、利用作用力的等效替代解题

对于高中阶段的物理学习来说，其与初中的物理知识存在较大的差别，最为明显的便是物理知识的难度提升了很多，就物理力学学习而言，在对相关的题目进行解答时，常常会受困于受力分析上，从而难以将题目良好的解答出来，加之在有些力学题目之中，其受力分析较为复杂，若简单的列方程，则常常会出现解答错误的现象。此时，为对题目进行良好的解答，便应运用等效替代的思想，对合力与分力之间的等效替代关系充分的利用，根据物理力学题目的实际问题分析，若其中存在明确告知的恒力，应先行对该恒力进行计算，使之合并成一个力，这也就是等效替代，可有效将多个力进行简化，此时再对题目进行解答，便会发现解题思路变得清晰许多，此时再利用方程对受力模型进行解答，不仅仅使计算过程变得简便，还有助于提升解题的正确性，有利于我们在对同类型的物理力学题目的解答时，拥有更加清晰明确的解答思路。

例如，在解答图1所示的物理力学题目时，便可充分运用作用力的等效替代来进行解答。如图所示，有一个质量为4kg的质点，其在大小、方向均不同的六个共点力的作用之下，呈现出平衡状态，已知六个作用力之中存在两个相互垂直的作用力，分别为4N和3N，若将这两个作用力撤掉，则质点的加速度是多少？

解答，从图I的受力图及题干的分析可发现，该质点所受到的作用力较多，除需要撤掉的两个作用力外，质点所受其余的作用力没用明确的方向，此时对题目的解答首先应得到除撤出力以外的作用力的合力，如图2所示，将相互垂直的两个力的合力为F甲。此时，对题目进行分析可以发现，作为其余力的合力F乙，其必然与两个撤出力的合力F甲相平衡，也就是说合力F乙与合力F甲效果相同，若撤掉4N和3N这两个作用力，则仅剩合力F乙，此时对质点所受到的合力依照公式F=ma进行计算，可得加速

二、利用运动过程的等效替代解题

在高中阶段的物理学习之中，许多题目之中都会涉及到运动方面的知识，且部分题目之中物体的运动过程通常较为复杂，若仅仅依照相关的公式进行解题，通常会因缺少相应的解题思路，而无法将题目良好的解答出来。此时，为能够在解题之中拥有较为清晰的解题思路，可以将等效替代的思想贯穿于解题的整个过程之中，充分运用合运动与分运动之间所具有的等效性，来对题目之中的运动进行简化分析。

例如，在进行物理题目的解答时，对于水平方向的匀速直线运动与竖直方向上的自由落体运动，可将这两种运动看做是平抛运动的分运动，则平抛运动也就是二者的合运动，依照此类解题思路便可将较为复杂的曲线运动类型的题目，用两个较为简单的直线运动组合题目所代替。而面对自由落体运动及匀速直线运动题目的解答，我们通常能够对解题的知识内容良好的运用，同时也拥有良好的解题思路，能够对题目良好的解答。例如，在图3所示的匀强电场之中，电场强度为E，此时竖直向上发射一枚小球，小球的质量为m，初速度为v0，小球的电量为+q，求小球在运动过程中具有的最小速度。

解答，对图及题干进行分析，可知小球受到重力G及电场力F的作用，且这两个力的合力为F合，由此可知小球做曲线运动。此时如图设置y轴与x轴，并在这两个方向分解V0，则此时Vx=V0sinθ，vy=v0cosθ，在x方向做匀速直线运动，且Vx=V0sin匀减速直线运动，此时便可用上述的等效代替思想进行解题，将之用两个较为简单的直线运动代替。此时，可知当在Y方向上的的Vy=0时，二者之间的和速度最小，此时便是小球在运动过程中具有的最小速度，即Vmin=Vx=V0sinθ=V0。

三、利用物理模型的等效替代解题

在高中阶段的物理学习之中，对大量的物理习题进行总结，可发现在近年来的高考物理试题之中，命题人在出题时对新的创意、背景、过程更加注重，但究其根本其题目所要考察的内容仍然是日常学习之中反复强调的物理模型，其中主要包括单摆模型、弹簧振子模型、子弹射木块模型等较为经典的物理模型，此时在对物理题目进行解答时，应提升自身对模型的认知，并能够透过题目的表象看到其考察的本质。

例如，在图4之中，在一个光滑的水平面内的光滑绝缘板上，竖直固定着一对平行的金属板，其总质量为M=0.3kg，两金属板之间的距离为d=0.04m，在金屬板上加以适当的电压，此时一个质量为m=0.1kg，带电量为q=2.5×10-6C的小球，以大小为v0=10m/s的速度，从右板底部小孔沿绝缘板射入两金属板之间，并恰好能够到达金属板左端（未接触），求两金属板之间所施加的电压U。

解答，对题干进行大致的分析后，可发现其可利用子弹穿木块模型的等效替代思想进行解题，此时设小球到达金属板左端时的速度为V，经由动量守恒便可得到mv0=（M+m）v，而后利用能量守恒进行解代入得U=1.5×106v。

总而言之，在高中阶段的物理学习之中，物理题目所涉及到的受力、运动、模型等方面的知识内容，通常都用较为复杂的方式进行表达，但知识的本质是不变的，只要在解题过程之中充分运用等效替代思维，便能够将复杂的内容有效简化，此时仅利用学过的知识便能够对题目轻松解答。