第三章 研究物体间的相互作用
第三节 力的等效和替代
课前自主预习
1．等效与替代：如果一个力F的 跟另外几个力F1、F2、F3…的共同 相同,那么这个力与另外几个力可以等效和相互替代。等效替代是重要的科学思维方法之一,它可以使复杂问题变成简单问题.
2.合力与分力：一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用的效果相同，则这个力就叫那几个力的 ，而那几个力就叫这个力的 ，合力与分力之间是效果上的等效“替代”关系.
3.力的合成与分解：在物理学中，通常从 相同这一点出发，根据具体情况进行力的替代,称为力的合成与分解。求几个力的合力的过程或求合力的方法叫 ,求一个力的分力叫 .
4. （单选）关于合力与其两个分力的关系，下列说法中正确的是( )
A．合力的大小一定大于小的分力，小于大的分力
B．合力的大小随分力夹角的增大而增大
C．合力的大小一定大于任意一个分力
D．合力的大小可能大于大的分力，也可能小于小的分力
5.（单选）两个大小和方向都确定的共点力，其合力的( )
A．大小和方向都确定 B．大小确定，方向不确定
C．大小不确定，方向确定 D．大小和方向都不确定
【自主学习】参考答案：
1．作用效果，作用效果2.合力，分力3．作用效果，力的合成，力的分解。
4. 解析：根据平行四边形定则可知，两个共点力的合力的大小不一定大于小的分力，如图甲所示，也不一定小于大的分力，如图乙所示；合力的大小也不随夹角的增大而增大，如图丙所示，并且也不一定大于任意一个分力．故选项D正确．
5. 解析：由平行四边形定则可知，当两个分力的大小和方向确定后，则其对角线的大小和方向也确定了，故选项A正确．
答案：A
课堂互动探究
知识点1 力的等效与替代
新知探究
如图3-3-1所示，同样一桶水，一个人提和两个人共同提，感觉是不一样的，一个人把它提起来，感觉很重，给桶施加了 个向上的拉力；两个人共同提起来，感觉很轻松，给桶施加了 个力．一个人提和两个人提都是将桶提了起来，作用效果是 的．
1.合力与分力：一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用的效果相同，则这个力就叫那几个力的合力，而那几个力就叫这个力的分力，合力与分力之间是效果上的等效“替代”关系.
2.力的合成与分解：在物理学中，通常从作用效果相同这一点出发，根据具体情况进行力的替代,称为力的合成与分解。求几个力的合力的过程或求合力的方法叫力的合成,求一个力的分力叫力的分解.
答案：一， 两 相同
重点归纳
对合力与分力的关系的理解
1不同的力作用在同一个物体上，其效果可以是相同的，例如：一辆马车可以用一匹马来拉，也可以用多匹马来拉；一艘小船可以一个人划，也可以两个人划。就拉车而言，如果车以相同的速度前进，一匹马的作用效果和多匹马的作用效果是相同的，也就是等效的，划船的例子中也同样存在力的等效问题。
2.力的替代
（1）力的作用效果：使物体发生形变或改变物体的运动状态。
（2）当不同的力共同作用在同一物体上产生相同的效果时，他们是可以互相替代的。等效替代是非常重要的科学思维方法之一，他可以使复杂问题变成简单问题。
（3）根据具体情况进行力的替代，称为力的合成与分解。
3.合力与分力的定义：如果一个力的作用效果与另外几个力的共同作用效果相同，那么这个力与另外几个力可以等效和相互替代，这个力称为另外几个力的合力，另外几个力称为这个力的分力。
4.合力与分力
（1）合力与分力之间的关系是一种等效替代的关系。
（2）一个力可以有多个分力，即一个力的作用效果可以与多个力的作用效果相同，反过来，多个力的作用效果可由一个力来替代。
[例1] （双选） 关于合力与分力，下列说法正确的是（ ）
A.合力与分力是等效的
B.合力与分力的性质相同
C.合力与分力同时作用在物体上
D.合力与分力的性质不影响作用效果
解析：合力与分力是等效替代关系，合力产生的效果与分力共同作用产生的效果相同，合力和分力能替换作用在物体上，因而合力与分力不是同时作用在物体上,合力与分力的性质不影响作用效果。
答案：AD
触类旁通
1.（双选）关于力的合成，下列说法正确的是( )
A.一个物体受两个力的作用，求出他们的合力，物体便受到三个力的作用
B.如果一个力的作用效果与几个力的作用效果相同，这个力就是那几个力的合力
C.不同性质的力，不能进行合成
D.某力与其他几个力使静止的物体发生形变相同，这个力就是那几个力的合力。
解析：合力与分力是根据力的作用效果来替代，不是合力与分力同时作用在物体上的，力的合成与力的性质无关，故选B、D
答案：BD
知识点2 合力的大小
新知探究
情景：小明在前面拉斗车，小丽在后面推斗车，在他们两个的共同作用下可以拉动斗车做匀速直线运动，大力士自己去拉斗车，他一个人即可轻松拉动斗车做匀速直线运动。小明与小丽的合力使得斗车做匀速直线运动，所以小明与小丽的合力应该 斗车与水平地面间的摩擦力；大力士单独作用于斗车的力也是使得斗车做匀速直线运动，故大力士单独作用于斗车的力 斗车与地面间的摩擦力。所以大力士单独作用于斗车的力 小明和小丽共同作用于斗车的合力。这两个过程中大力士的力叫小明与小丽共同作用的 ，小明和小丽的两个力分别叫大力士的 。
答案：等于，等于，等于，合力，分力
重点归纳
对合力的大小的理解
1．当分力和的夹角变化时，合力F的大小和方向都发生变化。
2.两分力同向时合力最大，。
3.两分力反向时，合力最小，，其方向与较大的一个分力方向相同。
4.合力的取值范围：。
5.夹角越大，合力就越小。
6.合力可能大于某一分力，也可能小于某一分力，还可能等于某一个分力的大小。
[例2]（双选）有两个力，一个3N，另一个5N，则它们的合力的大小可能是（ ）
A.2N B.1N C.6N D.9N
解析：3N和5N这两个力的合力，最大值为8N，最小值为2N，而2N、6N刚好在其范围内，1N、9N超出范围。
答案：AC
触类旁通
2. （单选）同一平面内的三个力，大小分别为4N、6N、7N,若三个力同时作用在某物体上 则该物体所受的三个力的合力最大值和最小值分别为（ ）
A．17N、3N B．17N、0
C．9N、0 D．17N、11N
解析：三个力合力最大为三者相加，所以4N、6N、7N,的合力最大值为17N ,因为4N、6N、这两个力的最大值为10N，最小值为2N, 而7N,刚好在这两个力的范围内，也就当4N、6N、的合力为7N时，三个力的合力为0。
答案：B
方法技巧易错易混实验透视
实验透视
1. 寻找等效力
【实验目的】
1. 探究求分力与合力的关系
【实验原理】
1.等效法：使一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果相同，都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，所以一个力F′就是这两个力F1和F2的合力，作出力F′的图示．再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示，比较F和F′的大小和方向是否都相同。
【实验器材】
方木板、弹簧测力计两个、白纸、橡皮条一段、细绳套两个、图钉(若干)、三角板、刻度尺、铅笔
【实验步骤】
1.将一根橡皮筋的一端固定在木架上，另一端与两根细绳相连。
2.如图3-3-3甲图所示，分别在细绳下悬挂等量的钩码，使橡皮筋与细绳的结点伸长至点O，将画有间隔相等同心圆的纸片置于橡皮筋与细绳的后面，其圆心与点O重合。在纸的边缘记下两绳与纸边的交点C、D，同时记录两绳上悬挂钩码的数值。
3. 如图3-3-3已图所示，直接用一个弹簧测力计去拉牺牲套，同样使结点伸长至点O，记下弹簧测力计的读数以及细绳与纸边的交点J。
4.取下纸片，连接OC、OD、OJ，用力的图示法作出三个力（如图3-3-3丙图所示）。
5.改变钩码的数量，重复上述实验步骤。
【实验结论】
在力和的的方向上各作各作线段OA和OB，根据选定的标度，使它们的长度分别表示力和的大小。以OA和OB为邻边作平行四边形OACB。量出这个平行四边形的对角线OC的长度，可以看出，根据同样的标度，合力F的大小和方向可以用对角线OC表示出来。
改变力和的大小和方向，重做上述实验，可以得到同样的结论。
【注意事项】
1．同一实验中的两只弹簧秤的选取方法是：将两只弹簧秤勾好后对拉，若两只弹簧秤在拉的过程中，读数相同，则可选，若不同，应另换，直至相同为止，使用时弹簧秤与板面平行．
2．在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差．
3．画力的图示时，应选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力．
4．在同一次实验中，橡皮条拉长的结点O位置一定要相同．
5．由作图法得到的F和实验测量得到的F′，不可能完全符合，但在误差允许范围内可认为F和F′相等.
[例3] （双选）当两个力夹角为时，两力的合力为2N；当两力的夹角为时，其合力为10N，则下列说法正确的是（ ）
此合力大小的变化范围在2N和14N之间变化。
此合力大小的变化范围在2N和10N之间变化。
两力的大小分别是2N和8N
两力的大小分别是6N和8N
解析：设这两个力为和，则夹角为时，，夹角为时，，则则这两个力的合力范围为2~14N。
答案：AD
触类旁通
3.（单选）如图3-3-4所示，重力为100 N的物体在水平面上向右运动，物体和平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时，物体受到一个水平向左的力F＝20 N的作用，则物体受到的合力是( )
A．0 B．40 N，水平向左
C．20 N，水平向左 D．20 N，水平向右
解析：物体向右运动，受向左的滑动摩擦力为：
又外力F水平向左，故物体所受合力为：，方向水平向左，故B正确．
答案：B
随堂练习
一、单项选择题
1．关于合力和分力，以下说法正确的是 ( )
A．合力就是分力的代数和
B．合力总比某一分力大
C．分力与合力的方向总是不一致的
D．合力等于某一分力是可能的
解析：合力是分力的矢量和，而不是代数和，所以A错误；合力介于两分力代数和与两分力代数差的绝对值之间，所以B错误，D正确；当两分力方向相同时，合力与分力方向相同，所以C错误．
答案： D
2．．两个大小和方向都确定的共点力，其合力的( )
A．大小和方向都确定 B．大小确定，方向不确定
C．大小不确定，方向确定 D．大小和方向都不确定
解析：由平行四边形定则可知，当两个分力的大小和方向确定后，则其对角线的大小和方向也确定了，故选项A正确．
答案：A
3．关于合力与其两个分力的关系，下列说法中正确的是( )
A．合力的大小一定大于小的分力，小于大的分力
B．合力的大小随分力夹角的增大而增大
C．合力的大小一定大于任意一个分力
D．合力的大小可能大于大的分力，也可能小于小的分力
解析：根据平行四边形定则可知，两个共点力的合力的大小不一定大于小的分力，如图3-3-6甲所示，也不一定小于大的分力，如图3-3-6乙所示；合力的大小也不随夹角的增大而增大，如图3-3-6丙所示，并且也不一定大于任意一个分力．故选项D正确．
答案：D
二．双项选择题
4.关于共点力，下列说法中正确的是 ( )
A．作用在一个物体上的两个力，如果大小相同，方向相反，这两个力是共点力
B．作用在一个物体上的两个力，如果是一对平衡力，则这两个力是共点力
C．作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用点不在同一点上，则这几个力一定不是共点力
D．作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用线可以汇交于一点，则这几个力是共点力
解析：作用在一个物体上的几个力，如果作用在物体的同一点，或者虽不作用在物体的同一点，但力的作用线汇交于一点，则这几个力是共点力，所以C错误，D均正确；大小相同，方向相反的力不一定作用在同一点，但一对平衡力必在同一直线上，是共点力，所以A错误，B正确．
答案： BD
5.两个共点力和，其合力为F，则( )
A．合力一定大于任一分力
B．合力有可能小于某一分力
C．分力增大，而不变，且它们的夹角不变时，合力F一定增大
D．当两分力大小不变时，增大两分力的夹角，则合力一定减小
解析：本题可采用特殊值法分析：若F1＝2 N，F2＝3 N，则其合力的大小范围是1 N≤F≤5 N，故选项A错误，B正确．当F1与F2反向时，F＝F2－F1＝1 N，若增大F1至F1′＝3 N，则F＝F2－F1′＝0，合力反而减小，故选项C错误．当F1与F2间夹角为0°时，合力最大，为5 N；当F1、F2间的夹角增大为180°时，合力最小为1 N，说明随着F1与F2间的夹角的增大，其合力减小，故D正确．
答案：BD
课后巩固提升
一、单项选择题
1．下列哪个因素不影响力的作用效果（ ）
A．力的大小 B．力的方向
C．力的作用点 D．力的单位
解析：力的三大要素：力的大小、方向、作用点是影响力的作用效果的。力的单位不影响力的作用效果，故选D．
答案：D
2．关于合力与分力的说法中，错误的是（ ）
A．合力的作用效果跟几个分力共同作用产生的效果相同
B．合力与分力同时作用在物体上
C．合力的作用可用几个分力来替代
D．求几个力的合力可用平行四边形法则
解析：合力与分力是一种等效替换关系，“等效”指的是合力和分力的效果相同，“替换”指的是合力和分力能替换作用在物体上。
答案：B
3．两个大小和方向都确定的分力，其合力的（ ）
A．大小和方向都确定
B．大小确定，方向不确定
C．大小不确定，方向确定
D．大小和方向都不确定
解析：根据平行四边形定则，分力的大小与方向确定，做出的平行四边形的对角线也是确定的，即合力的大小和方向是确定的，所以选A。
答案：A
4．将一个力F分解为两个力F1 和F2 ，那么下列说法中错误的是（ ）
A．F是物体实际受到的力
B．F1和F2不是物体实际受到的力
C．物体同时受到F和F1、F2三个力的作用
D．F1和F2共同作用的效果与F作用的效果相同
解析：合力与分力是按效果来替代，而不是同时作用在物体上。C错。
答案：C
二、双项选择题
5. 下列关于力的合成的说法正确的是（ ）
A．几个力的合力就是这几个力的代数和
B．几个力的合力一定大于这个力的任何一个
C．几个力的合力可能小于这几个力中最小的力
D．几个力的合力可能等于这几个力中最大的力
解析：合力与分力遵循平行四边形定则，根据平行四边形定则，分力的夹角不同，合力也不同，合力可能大于分力也可能小于分力。
答案：CD
6．用两根绳子吊起一重物，使物体保持静止，若逐渐增大两绳子间的夹角（小于），则下列说法正确的是（ ）
A．绳子的拉力不变
B．绳子的拉力增大
C．绳子的拉力减小
D．绳子的拉力的合力不变
解析：两绳子的拉力的合力等于重力，重力不变，所以D 答案正确。由于合力不变，两分力的夹角增大时，根据平行四边形定则，可确定两分力会增大，B正确。
答案：BD
7．关于两个力的合力，下列说法中正确的是( )
A. 两个力的合力一定大于每个分力；
B．两个力的合力可能小于较小的那个分力；
C．两个力的合力一定小于或等于两个分力；
D．当两个力大小相等时，它们的合力可能等于分力大小。
解析：合力可能大于任何一个分力，也可能小于任何一个分力，当两个力大小相等，夹角为1800时，它们的合力等于分力，
答案：BD
8．两个力F1和F2的合力为F, 则下列说法中正确的是（ ）
A. F1、F2和F是同时作用在物体上的三个力
B．F1、F2和F是同种性质的力
C．F的作用效果与F1、F2同时作用在物体上的共同效果相同
D．F1和F2可能是作用在两个不同物体上的力
解析：合力的作用效果与分力的共同作用效果是相同的，合力与分力可以等效替代，不是同时作用在物体上。合力与分力性质是相同的．选B、C
答案：BC
9．有三个力F1=2N，F2=6N，F3=8N，则下列说法正确的是（ ）
A．F1不可能是F2和F3的合力
B．F2可能是F1和F3的合力
C．F3可能是F1和F2的合力
D．以上说法都不正确
解析：F1和F2的合力最大值为8N，最小值为4N，所以选B、C。
答案：BC
三．非选择题
10. 将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计．当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图3-3-7所示．这时弹簧测力计的读数可从图中读出．
(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为______N和______N．(只需读到0.1 N)
(2)在方格纸(如图(b)所示)上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力．
解析：测力计的读数要按题目要求读，注意有效数字的位数．本题考查弹簧测力计的读数及用力的图示法求合力．从图中知，弹簧测力计最小刻度为0.1 N，因此竖直向下的弹簧测力计读数为2.5 N，水平向右的弹簧测力计读数为4.0 N．因为读数2.5 N、4.0 N均是0.5 N的整数倍，因此，选方格纸中一个小方格的边长表示0.5 N，应用平行四边形定则，即可画出两个力以及它们的合力，如答图3-3-7所示．
答案：(1)2.5 N 4.0 N (2)见答图3-3-7
11．两人在河两岸用绳子拉小船使其在河流中行驶，甲的拉力是200 N，方向与航向间的夹角为60°，乙的拉力是200 N，若是小船能在河流中间沿直线行驶，那么乙用力的方向如何？小船受到两拉力的合力是多少？
解析：如图3-3-8所示，小船能在河流中间沿直线行驶，则小船所受力在垂直河岸方向的合力应该为零，即代入数据解得α＝30°，即与前进方向成30°角．
根据平行四边形定则：
答案：乙用力与前进方向成30°角 小船受到的合力是400 N
12．当颈椎肥大压迫神经时，患者需要用颈部牵拉器牵拉颈部，以缓解神经压迫症状．如图图3-3-9所示的颈部牵拉器牵拉颈椎肥大患者颈部的示意图．图中牵拉细绳为跨过3个小滑轮的同一根绳子，牵拉绳分别为水平、竖直方向，牵拉物P的质量一般为3 kg，求牵拉器作用在患者头部的合力大小．(取g＝10 m/s2)
解析：对P物体受力分析，由二力平衡可得：牵拉细绳的拉力F＝mg＝30 N. 分析患者头部的受力如答图3-3-9所示，因此患者头部所受牵拉器的合力
答案：67.1 N
3.3 力的等效和替代
【学习目标】
【知识和技能】
1．知道力的图示和力的示意图。
2．知道什么是力的等效与力的替代。
3、学会寻找等效力。
【过程和方法】
1．类比力的等效与替代，自己分析、讨论，培养自己的自学能力．
2．运用数学工具(图象)的能力．
【情感、态度和价值观】
教学中重视严谨的科学推理过程，培养脚踏实地的作风，形成良好的学习习惯
【学习重点】
力的图示和力的示意图，力的等效与替代
【知识要点】
力的作用效果：
（1）、静力的效应：①物体的形变。②物体的平衡。
（2）、动力的效应（本章暂不涉及）：①瞬时效应产生加速度。牛顿第二定律。 ② 时间上的累积效应、冲量、动量定理。③空间上的累积效应、功、动能定理。
3、力的三要素与力的图示
影响力的作用效果的是力的大小，方向和作用点这三个因素，称为“力的三要素”。我们用有向线段可以把极抽象的力具体化：有向线段的长短表示力的大小，有向线段的指向表示力的方向，有向线段的箭头或箭尾表示力的作用点。力的方向所沿的直线叫力的作用线。这种表示力的方法，叫做力的图示。
4、力的分类：
（1）、按力的性质分类，如重力，弹力，摩擦力等；
（2）、按力的效果分类，如拉力，压力，支持力，动力，阻力等。
效果不同的力性质可以相同；性质不同的力，效果可以相同。
【问题探究】
给你两个量程为5N的轻弹簧秤，一个带有小钉子的平板，几张白纸，将橡皮筋结在小钉子上，白纸平铺在木板上，探究下面两个问题：
1．用一个弹簧秤将橡皮筋拉到某点O，用两个弹簧秤同时以不同的角度拉橡皮筋是否也能将橡皮筋拉到O点？即两种方法的效果是否可以相同？
2．用一个弹簧秤将橡皮筋拉到某点O的作用力与用两个弹簧秤同时以不同的角度拉橡皮筋到O点的作用力有什么关系？
解析：1．用一个弹簧秤将橡皮筋拉到某点O，用两个弹簧秤同时以不同的角度拉橡皮筋也能将橡皮筋拉到O点．
2．记下用一个弹簧秤拉到O点时的力的大小和方向，并用力的图示法将这个力表示出
来，并计为F；记下用两个弹簧秤同时以不同的角度拉到O点时两弹簧秤的示数及方向，并用力的图示法将这两个力表示出来，并计为F1、F2．
3．多次重复步骤2，发现有一个共同的特点：F是以F1、F2为邻边构成的平行四边形的对角线．
点评：试题从问题情景出发，让学生通过实验探究真切地认识到力是可以等效和替代的，同时让学生从感性上认识分力和合力，并能初步发现合力和分力的关系，为下一节的学习打下基础，也能够培养学生探究和发现问题的能力．该题也给教材“实践与拓展”栏目中问题的解决提供了思路．
【典型例题】
例：关于力的下列说法正确的是：（ ）
A、只有相互接触的物体，才有力的作用。
B、任何物体受到力的作用后运动状态都将发生改变。
C、影响力的作用效果的因素有力的大小，方向和作用点。
D、力是物体对物体的作用，所以施力物体也是受力物体。
解析：相互接触的物体，不一定是有力的作用，如两物体轻触但不相互挤压。而有力的作用的物体不一定是直接接触。力的作用效果是使物体发生形变或改变物体的运动状态，两者不一定同时发生，但两者必居其一，物体受到平衡力，运动状态不改变。力的作用是相互的所以施力一物体对其它物体施加力的同时，一定受到其他物体对它的作用力，所以施力物体同是也是受力物体,所以C、D两项正确。
【规律总结】
本节研究问题的方法主要是通过实验探究，利用等效替代的科学思维方法，并结合力的图示法来研究分力和合力的关系，让学生通过实验寻找合力与分力的关系．
通过实验探究，发现两个力的合力不一定比每个分力大，随着它们夹角的增加，合力逐渐变小．合力最大为两个力同方向时两力大小之和，最小为两个力反方向时两力大小之差．
【当堂反馈】
1.关于合力的下列叙述中正确的是 ( )
A．合力的性质同原来的两个力的性质相同 B．合力是原来几个力的等效代替
C．合力也有施力物体与受力物体 D．合力随两个力之间夹角的增大而减小
2.两个共点力的大小分别为Fl=15 N，F2=9N，它们的合力可能为 ( )
A．9 N B．25 N C．5 N D．21 N
3.从匀速上升的气球上抛出一个重为G的物体，若气球所受的浮力f不变，则抛出物体后气球所受的合力大小为( )
A．f B．G C．0 D f+G：
4.如图3-22所示，是两个共点力的合力，跟它的两个分力之间的夹角θ的关系图象，则这两个力的大小分别是 ( )
A．1 N和4 N B．2 N和3 N C．1 N和5 N D．2 N和4 N
5．如图3—23所示，A、B分别为甲、乙两位同学在做本实验时得到的结果，可以断定其中___________同学的实验结果比较符合实验事实，理由是________________
6．将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计．当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图3-24所示，这时弹簧测力计的读数可从图中读出：
(1)由图中可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为______N和________N(只须读到0.1 N)．
(2)在本题的虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力．
【参考答案】
1、B 2、AD 3、B 4、B
5、甲 F‘与橡皮筋在同一条直线上
6.2.5 4.0
【反思】
收
获
疑
问
【阅读资料】
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，阿基米德巧妙的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、虚物等，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代替这些电荷的电场，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代替，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“用一架不等臂天平秤物体质量”除通常用“复称法”测量外，还自己设计一种“替代法”测量，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（另一盘砂粒不能变动），这时盘上砝码质量就是等于物体的质量．
总之，等效替代法是物理学中研究问题的一种重要方法，同学们要通过一些实例，开动脑筋，认真领会
课件38张PPT。第三章 研究物体间的相互作用
