化繁為簡的物理思維方法:等效替代

生活中等效替代的例子很多。比如現在汽車的數量是越來越多了,汽車修理保養也是越來越快捷。以前多是“修”,把損壞的部件修理好重新讓它回到工作崗位。現在多是“換”,出故障的部件馬上下崗,更換新的部件。汽車修理工的技術現在更體現在能否迅速知道那個部件損壞了,該換了。這個更換部件,讓汽車再次正常工作的過程在物理學上就叫等效替代。

化繁為簡的物理思維方法:等效替代

再比如電器維修,我們更換電子元件就是等效替代。電子元件最好是同型號,不同型號的也是可以等效替代的,查查表就能找到了。人體器官損壞了多能自我修復或者帶病工作,實在不行了也可以器官移植。這些都是生活中常見的等效替代。

化繁為簡的物理思維方法:等效替代

化繁為簡的物理思維方法:等效替代

在物理學中,作用效果相同才能進行替代。比如的力的作用在物體上,效果一般為三種:加速度,形變,力矩。如果分別作用在某個物體上幾個力產生的效果是一樣的,比如加速度相同,則這幾個力就可以相互替代。在驗證平行四邊形定則的實驗中,我們就通過橡皮條的形變程度相同來判斷分力和合力的作用效果相同的。

化繁為簡的物理思維方法:等效替代

我們做受力分析,目的就是通過合力與分力的等效替代得到力的作用效果。

化繁為簡的物理思維方法:等效替代

分析電路時,我們可以通過電阻和電容等串、並聯進行電路簡化,通過等效替代獲得理想電錶與等效電源。

化繁為簡的物理思維方法:等效替代

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化繁為簡的物理思維方法:等效替代

替代法也是我們實驗中測電阻的一種很好的方法。用變阻箱替代實際電阻,變阻箱調節到與實際電阻工作時電路的電學參數相同,就可以知道待測電阻的阻值與變阻箱的阻值相等。

化繁為簡的物理思維方法:等效替代

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交流電的有效值也是通過交流電和直流電的熱效應相同來定義的。那個1.414的比值是個奇妙的數字。

化繁為簡的物理思維方法:等效替代

再比如變壓器副線圈的負載若是純電阻,變壓器和副線圈整體也可以等效為一個電阻直接接在電源上。

化繁為簡的物理思維方法:等效替代

化繁為簡的物理思維方法:等效替代

我們在力學和電學裡胡亂舉了幾個高中物理學常用的等效替代的模型,其他等效的例子還有很多。等效替代思想的核心就是關注作用效果,通過替代操作化繁為簡。


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