初中物理教學(xué)中的“轉(zhuǎn)換法”

高超

摘 要：“轉(zhuǎn)換法”是初中物理教學(xué)中常用的一種物理研究方法，本文通過對初中物理知識中的“轉(zhuǎn)換法”歸納，以及闡述在物理教學(xué)中如何具體實施“轉(zhuǎn)換法”的教學(xué)，嘗試改變傳統(tǒng)“重知識與技能，輕過程與方法”的教學(xué)。教會學(xué)生這種研究方法，有利于學(xué)生開展自主研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，有利于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)換法；科學(xué)素質(zhì)；自主；創(chuàng)新；研究方法；教學(xué)

轉(zhuǎn)換法是初中物理教學(xué)中常用的物理研究方法，也是有效探索問題和解決問題的科學(xué)方法。教會學(xué)生“轉(zhuǎn)換法”充分體現(xiàn)《課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出的教師在教學(xué)生知識與技能的同時，重視對過程與方法的教學(xué)。使學(xué)生了解、掌握一些自然科學(xué)研究方法，這不僅對學(xué)生終身的學(xué)習(xí)和今后創(chuàng)造性的工作有益，而且對學(xué)好中學(xué)物理知識也有好處。方法對，學(xué)生就學(xué)得好而快，方法不對就要走彎路?！稗D(zhuǎn)換法”的學(xué)習(xí)有利于學(xué)生開展自主研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，有利于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。物理學(xué)史上出現(xiàn)許多偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科學(xué)規(guī)律，并不主要是那些科學(xué)家擁有多么博大精深的科學(xué)知識，更重要的是他們掌握著很好的科學(xué)研究方法。教師在日常的教學(xué)過程中要多引導(dǎo)學(xué)生采取合適的方法去研究問題并進(jìn)行歸納總結(jié)，以致達(dá)到“授之以漁”的目的。

1 “轉(zhuǎn)換法”的內(nèi)涵

物理學(xué)中對一些比較抽象的看不見、摸不著的物理現(xiàn)象或不易直接測量的物理量，用一些非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識或用容易測量的物理量間接測量的一種研究方法，這種方法在科學(xué)上叫做“轉(zhuǎn)換法”。學(xué)習(xí)“轉(zhuǎn)換法”有利于學(xué)生有效探索問題和分析解決問題，使一些抽象的物理知識變得形象直觀，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)信心。

2 初中物理知識中的“轉(zhuǎn)換法”

初中學(xué)生是第一次有系統(tǒng)地接觸到物理知識，對一些物理現(xiàn)象充滿著好奇和探索的渴望，而當(dāng)有些物理現(xiàn)象發(fā)生時，人們的感覺器官往往無法直接感知或不易觀察到，在實驗探究和學(xué)習(xí)中學(xué)生就覺得茫然。物理教學(xué)中就要引導(dǎo)學(xué)生將這些無法直接感知或不易觀察到的物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成學(xué)生可以感知或容易觀察到的現(xiàn)象去探究，這就是“轉(zhuǎn)換法”。初中物理中有哪些物理知識和現(xiàn)象用到轉(zhuǎn)換法呢？本文根據(jù)現(xiàn)行滬科版的物理教材，按照章節(jié)順序做了以下歸納（見表1）。

在實驗中，有很多物理量，由于其自身屬性的關(guān)系，難于用儀器、儀表直接測量，或因條件所限，無法提高測量的準(zhǔn)確度，這時我們可以根據(jù)物理量之間的定量關(guān)系和各種效應(yīng)把不易測量的物理量轉(zhuǎn)化成可以（或易于）測量的物理量進(jìn)行測量，然后再求待測物理量，這種測量方法也是轉(zhuǎn)換法（或轉(zhuǎn)換測量法）。

除了表2“轉(zhuǎn)換法”測量的實例外，還有根據(jù)物理量之間的各種效應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換測量，其中利用電流磁效應(yīng)的有：①用電流表測電流、②用電壓表測電壓、③用電能表測量消耗的電能。這些電表都是利用電流磁場中受力（磁效應(yīng)），把待測物理量轉(zhuǎn)化為指針的偏轉(zhuǎn)角和鋁盤轉(zhuǎn)動的圈數(shù)。

再者根據(jù)定量的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換測量，在初中實驗探究也很常見，例如以下幾個測量性的實驗：①測量平均速度利用v=s/t轉(zhuǎn)換成測量路程和時間，②測量密度利用ρ=m/V轉(zhuǎn)換成測量質(zhì)量和體積，③測量電阻利用R=U/I轉(zhuǎn)換成測量電壓和電流的大小，④測量電功率利用P=UI轉(zhuǎn)換成測量電壓和電流的大小等等。掌握好這種方法，對今后高中和大學(xué)的學(xué)習(xí)也有很大的啟發(fā)，例如高中的“用單擺測定重力加速度”和大學(xué)物理中“密里根油滴法測定電子電荷”等。

3 “轉(zhuǎn)換法”在物理教學(xué)中的具體實施

3.1 首先讓學(xué)生了解“轉(zhuǎn)換法”的基本概念，熟悉和強(qiáng)化“轉(zhuǎn)換法”的應(yīng)用

在滬科版的初中物理教材中，第一次很典型地遇到“轉(zhuǎn)換法”是在“聲音的產(chǎn)生與傳播”中。我進(jìn)行了如下教學(xué)設(shè)計：

演示實驗：敲擊音叉讓它發(fā)聲。

提出問題：音叉為什么會發(fā)聲呢？

學(xué)生猜想：音叉之所以發(fā)出聲音，是由于音叉的振動產(chǎn)生的。

教師引導(dǎo)：既然說音叉的發(fā)聲是由于音叉的振動產(chǎn)生的，怎么沒看到音叉有明顯的振動呢？

學(xué)生討論：甲學(xué)生想用手摸，乙學(xué)生想把音叉放入水中進(jìn)行觀察，丙學(xué)生想用線系好乒乓球靠近音叉進(jìn)行觀察……

教師讓學(xué)生上臺分別進(jìn)行演示相關(guān)的實驗，演示結(jié)束后教師做如下評價：

同學(xué)們的主意都不錯，都能達(dá)到實驗?zāi)康?，但就直觀性來說，乙、丙同學(xué)的實驗更直觀，也容易觀察。同學(xué)們，你們知道嗎？你們剛才把音叉放入水中進(jìn)行觀察和用線系好乒乓球靠近音叉進(jìn)行觀察，這些方法體現(xiàn)了一個重要的物理科學(xué)思想和研究方法，這就是“轉(zhuǎn)換法”。

教學(xué)投影：什么是“轉(zhuǎn)換法”呢？就是物理學(xué)中對一些比較抽象的看不見、摸不著的物理現(xiàn)象或不易直接測量的物理量，用一些非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識或用容易測量的物理量間接測量的一種研究方法，這種方法在科學(xué)上叫做“轉(zhuǎn)換法”。

教師總結(jié)：在第二章中測量曲線的長度時，轉(zhuǎn)換成細(xì)棉線的長度，實際上也利用了“轉(zhuǎn)換法”。在以后的學(xué)習(xí)中，我們會經(jīng)常用到這種方法。

在此處的教學(xué)中，教師可不對轉(zhuǎn)換法多做講解，只要讓學(xué)生知道物理中有這樣一種重要的科學(xué)方法，知道轉(zhuǎn)換法的概念即可。接下來在第四章第1節(jié)探究光在空氣中傳播路徑時，讓光在煙、霧中觀察它傳播路徑。進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生將對一些比較抽象的看不見、摸不著的物理現(xiàn)象，用一些非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識，將不易直接測量的物理量用容易測量的物理量進(jìn)行間接測量。

3.2 讓學(xué)生學(xué)會運(yùn)用“轉(zhuǎn)換法”進(jìn)行實驗設(shè)計

隨著學(xué)生對“轉(zhuǎn)換法”的熟悉和理解，在學(xué)習(xí)第七章第l節(jié)中“學(xué)會使用量筒和量杯”知識后，教師可以拿出一塊形狀不規(guī)則的小石塊。

（教師）提出問題：怎樣測出一塊形狀不規(guī)則的小石塊的體積呢？

學(xué)生討論并提出不同的實驗方案，分析實驗方案的可行性，發(fā)現(xiàn)總是不太滿意。

（教師）引導(dǎo)：形狀不規(guī)則的小石塊的體積直接測量不太容易，物理有什么方法能把它變成容易測量的物理量呢？

有的學(xué)生回答：可以用“轉(zhuǎn)換法”。

另一學(xué)生回答：可以把它浸沒在水中，用量筒測出它排開水的體積。

讓學(xué)生根據(jù)實驗設(shè)計完成實驗探究，體驗成功進(jìn)行實驗探究的成就感，激發(fā)學(xué)生利用科學(xué)的物理研究方法進(jìn)行新探究。

3.3 “轉(zhuǎn)換法”的訓(xùn)練與考查

鑒于新的《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求，學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過程中，不僅要領(lǐng)會物理概念、規(guī)律，而且要重視過程與方法的學(xué)習(xí)，近幾年來各省市的中考試題也加強(qiáng)了對物理研究方法的考查。平時我也精選了一些題目對學(xué)生加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練。

[精選訓(xùn)練1]磁場是一種看不見的特殊物質(zhì)，我們可以通過磁場對小磁針作用的效果來認(rèn)識它，這是科學(xué)研究的一種常用方法，下列研究實例中不是采用這種研究方法的是（ ）

A、比較溫度的高低——我們可以通過液體受熱后體積的變化來認(rèn)識它

B、學(xué)習(xí)電壓——我們可以通過對比水壓來認(rèn)識它

C、了解電磁鐵磁性的強(qiáng)弱——我們可以通過觀察它吸引大頭針的多少來認(rèn)識

D、電路是否有電流——我們通過觀察電路中電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)來認(rèn)識

[精選訓(xùn)練2]分子運(yùn)動肉眼看不見、摸不著，不便于研究，但我們可以通過研究墨水的擴(kuò)散現(xiàn)象己來認(rèn)識它，這種方法在科學(xué)上叫“轉(zhuǎn)換法”，下面四個實例也采用“轉(zhuǎn)換法”的是（ ）

A、利用光線來研究光的直線傳播現(xiàn)象

B、判斷電路中是否有電流時，我們可通過電路中的燈泡是否發(fā)光去確定

C、研究電流與電壓、電阻關(guān)系時，先保持電阻不變?nèi)パ芯侩娏髋c電壓的關(guān)系；然后再保持電壓不變?nèi)パ芯侩娏髋c電阻的關(guān)系

D、研究電流時，將它比做水流

[試題考查]2012年紹興物理中考：15題 用能被感知的現(xiàn)象來表現(xiàn)難以感知或度量的事物、現(xiàn)象，是科學(xué)研究的重要方法。圖1實驗研究與其余三個方法不同的是（ ）

總之，做任何事情，方法是頭等重要的，因為方法的好壞關(guān)系到事情的成功和失敗。在實際教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生良好思維習(xí)慣，在解決問題時要嘗試運(yùn)用各種物理研究方法，尤其是“轉(zhuǎn)換法”，變換思維，不鉆牛角尖，不斷地提高科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新意識，這既是中考熱點也是實現(xiàn)課程改革的目標(biāo)。