初中物理轉(zhuǎn)換思想的應(yīng)用

李晶

【摘要】轉(zhuǎn)換法是初中階段學(xué)生必須要掌握的基本科學(xué)研究方法之一，教學(xué)中不僅是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，本文依據(jù)滬科版初中物理教材和教學(xué)實(shí)例，探討歸納轉(zhuǎn)換思想在初中物理實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中的應(yīng)用。為教師在教學(xué)中滲透轉(zhuǎn)換思想提供參考。

【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)換法 初中物理 實(shí)驗(yàn)探究

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）12-0111-01

相當(dāng)一部分物理量的大小不容易直接用人體感官判斷，又或初中階段沒有學(xué)過測(cè)量這些物理量的專用工具，因此需要用相關(guān)物理規(guī)律將這些量轉(zhuǎn)換成更直觀的現(xiàn)象或能夠直接測(cè)量的量，這種研究問題的方法就是轉(zhuǎn)換法。在初中階段是必須要掌握的科學(xué)研究方法之一，轉(zhuǎn)換思想也利于學(xué)生將來處理問題，但滬科版課本中多次應(yīng)用卻沒有直接介紹該方法，相關(guān)教學(xué)資料也較少結(jié)合實(shí)際教學(xué)情況去總結(jié)歸納。

《物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》課程目標(biāo)要求“在分析問題和解決問題時(shí)嘗試運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和科學(xué)研究方法”、“經(jīng)歷科學(xué)探究過程，具有初步的科學(xué)探究能力，有運(yùn)用研究方法的意識(shí)”。因此，在物理教學(xué)中不僅要幫助學(xué)生結(jié)合必修實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)這種方法，將轉(zhuǎn)換思想滲透入學(xué)生思維，使他們?cè)诮鉀Q問題過程中能夠靈活使用，也是十分重要的。

一、教學(xué)中運(yùn)用轉(zhuǎn)換法的具體情況

轉(zhuǎn)換法在初中階段使用方法，主要有在探究活動(dòng)中將不以觀測(cè)的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換為直觀的或可測(cè)量的；在測(cè)量活動(dòng)中將不易直接測(cè)量的物理量通過公式轉(zhuǎn)換為可以測(cè)量的其他量；在測(cè)量工具中應(yīng)用。轉(zhuǎn)換法中被轉(zhuǎn)換的對(duì)象很多，可以是物理現(xiàn)象也可以是物理量大小。實(shí)際采用轉(zhuǎn)換法時(shí)，往往有以下應(yīng)用思路：

1.微小現(xiàn)象“放大”

例如探究聲音的產(chǎn)生原因，發(fā)聲體的振動(dòng)非常微小，直接用眼觀看看不清振動(dòng)，也無法比較振動(dòng)快慢或幅度，利用聲波可以傳遞能量的特性，將振動(dòng)轉(zhuǎn)換成乒乓球球跳動(dòng)、水花、碎紙片跳動(dòng)等等，這樣發(fā)聲體的微小振動(dòng)就被“放大”成較大物體的振動(dòng)。

探究“力的作用效果使物體發(fā)生形變”實(shí)驗(yàn)中，微小形變不易觀察，如壓力使桌面凹陷，用平面鏡反射光將形變“放大”；擠壓玻璃瓶，玻璃瓶在壓力作用下發(fā)生形變，可以將玻璃瓶密封裝染了紅色的水，在密封膠塞上穿孔插一根玻璃管，將瓶子的形變轉(zhuǎn)換成液面在玻璃管中升高高度。

2.無法觀測(cè)的現(xiàn)象“替代”

需要在探究活動(dòng)中觀察的現(xiàn)象有些是看不見、摸不著的，需要通過另一物體“替代”需要觀察的物體。

“力”是一個(gè)較抽象的概念。從力的定義角度“物體對(duì)物體的作用”，也很難讓學(xué)生有較直觀的想象。雖然人可以感受到力，但如果施力物體與受力物體皆與人無關(guān)，又不易研究力的各種特點(diǎn)了。故在觀察力有關(guān)的現(xiàn)象時(shí)，往往是通過受力物體的形變情況或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變來實(shí)現(xiàn)對(duì)力的現(xiàn)象的觀察。

在“平面鏡成像”實(shí)驗(yàn)中，物體A像的大小、到鏡面的距離，都不可能直接測(cè)量，教學(xué)中用透明玻璃板代替平面鏡，以便可以用另一等大物體B代替物體A的像，這樣將看得見但摸不著的物體A的像轉(zhuǎn)換成實(shí)物體B。

研究磁體磁場(chǎng)分布時(shí)，用鐵粉或小鐵針“替代”，將看不見的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換成鐵屑的分布。而磁場(chǎng)的方向也可以轉(zhuǎn)換為場(chǎng)內(nèi)小磁針的指向。

電流大小也無法觀察，為了讓學(xué)生能夠直觀見到電流的變化，教學(xué)初期采用將電流轉(zhuǎn)換為小燈泡的亮度。

壓強(qiáng)、動(dòng)能、重力勢(shì)能、熱量等物理量在學(xué)習(xí)之初沒有專有測(cè)量工具，而在實(shí)驗(yàn)探究中又需要大致比較其值的大小。將壓強(qiáng)轉(zhuǎn)換成海綿凹陷程度、動(dòng)能轉(zhuǎn)換為推動(dòng)物體的移動(dòng)距離、重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為小桌下陷深度、“研究物質(zhì)吸熱能力”實(shí)驗(yàn)中，熱量轉(zhuǎn)換為加熱時(shí)間長短。

3.間接測(cè)量物理量

測(cè)量活動(dòng)中轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。初中階段所學(xué)測(cè)量工具不多，大部分物理量無法直接測(cè)量。

對(duì)于這些不易測(cè)得的物理量，通過物理公式轉(zhuǎn)換成可以測(cè)量的物理量，也是轉(zhuǎn)換思想的應(yīng)用之一。例如伏安法測(cè)電阻，將無法直接測(cè)量的電阻通過歐姆定律的變形式R=U/I轉(zhuǎn)換成測(cè)量電壓和電流。測(cè)量滑動(dòng)摩擦力實(shí)驗(yàn)中，測(cè)力計(jì)只能測(cè)拉力，所以必須讓物體勻速直線運(yùn)動(dòng)，利用二力平衡條件，將滑動(dòng)摩擦力的大小轉(zhuǎn)換成拉力大小。

二、教學(xué)中滲透轉(zhuǎn)換思想具體策略及意義

在教學(xué)中滲透轉(zhuǎn)換思想，不僅是將運(yùn)用到轉(zhuǎn)換法的實(shí)例直接向?qū)W生說明，如上述列舉的應(yīng)用轉(zhuǎn)換法的情形，還要加以歸納、啟發(fā)和推動(dòng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中通過所掌握的物理規(guī)律運(yùn)用轉(zhuǎn)換法，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。

轉(zhuǎn)換法的運(yùn)用對(duì)學(xué)生能力要求已經(jīng)較高，在初三教學(xué)中有比較多涉及。在教學(xué)中注重讓學(xué)生主動(dòng)提出自己的方案，并加以討論比較，可以極大提高學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。

例如“探究電阻大小影響因素”實(shí)驗(yàn)中，電阻大小無法直接測(cè)量，但在之前學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)知道電阻對(duì)電流有阻礙作用，課堂教學(xué)中教師向?qū)W生提出問題：如何判斷電阻大??？大部分學(xué)生都會(huì)回答用電流表測(cè)電流或比較小燈泡亮度，將兩種方法都進(jìn)行演示，比較各自優(yōu)點(diǎn)，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)運(yùn)用簡單的轉(zhuǎn)換法，還能判斷不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)，培養(yǎng)分析綜合能力以及合作交流能力。

對(duì)不同學(xué)情，滲透轉(zhuǎn)換思想時(shí)要求也不同。例如《科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)》一節(jié)中，需要比較電流產(chǎn)生的熱量，然而熱量無法直接測(cè)量，課本上利用已學(xué)過的熱量與物質(zhì)升高溫度的關(guān)系，將導(dǎo)體浸在煤油中，電流通過導(dǎo)體放出熱量，轉(zhuǎn)換成煤油升高溫度?？梢灾苯咏榻B并采用該方法進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)；也可以只是提示轉(zhuǎn)換法，經(jīng)過多次訓(xùn)練的學(xué)生就有提出用電熱點(diǎn)燃火柴比較點(diǎn)火時(shí)間、加熱水或空氣比較氣壓變化等等讓人驚喜的想法。

滲透轉(zhuǎn)換思想不應(yīng)只局限于課本實(shí)驗(yàn)。物理學(xué)史上大氣壓存在的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)就是轉(zhuǎn)換法的一次精彩應(yīng)用，看不見、不為人所知的大氣壓，將兩個(gè)銅半球緊緊擠壓在一起，用十六匹馬將其拉開，將空氣的力量轉(zhuǎn)換為十六匹馬的拉力，不僅直觀且震撼人心，在科學(xué)史上留下了燦爛的一幕。托里拆利實(shí)驗(yàn)將大氣壓大小轉(zhuǎn)換為水銀柱的高度，奧斯特實(shí)驗(yàn)中利用小磁針偏轉(zhuǎn)“看見”電流的磁效應(yīng)。在教學(xué)中適時(shí)介紹，吸引學(xué)生興趣同時(shí)，轉(zhuǎn)換的思想也慢慢滲透入物理課堂了。

各種各樣測(cè)量工具的原理，其實(shí)也是轉(zhuǎn)換思想的應(yīng)用。例如天平其實(shí)是利用杠桿平衡條件將物體質(zhì)量轉(zhuǎn)換為砝碼質(zhì)量，彈簧測(cè)力計(jì)利用彈簧伸長量與拉力成正比轉(zhuǎn)換力的大小，溫度計(jì)利用液體熱脹冷縮將溫度轉(zhuǎn)換為液體體積，電流表利用磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用將電流大小轉(zhuǎn)換為指針偏轉(zhuǎn)角度；液體壓強(qiáng)計(jì)將液體壓強(qiáng)轉(zhuǎn)換為U形管兩側(cè)液柱高度差，驗(yàn)電器將電荷轉(zhuǎn)換為金屬箔片張開的角度。在教學(xué)中涉及這些測(cè)量工具時(shí)帶著轉(zhuǎn)換思想，向?qū)W生滲透這樣一個(gè)觀念，測(cè)量工具并沒那么神秘莫測(cè)，學(xué)習(xí)了相關(guān)物理規(guī)律后，自己也可以制造不同的測(cè)量工具，將學(xué)生帶入廣闊的應(yīng)用空間，培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力，提高學(xué)習(xí)興趣效果明顯。

在教學(xué)中適時(shí)滲透轉(zhuǎn)換思想，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣，遇到問題不拘泥于表象，能想到利用相關(guān)物理規(guī)律，換一個(gè)角度思考、解決問題。學(xué)生拓寬視野，不斷提高科學(xué)素養(yǎng)，也是實(shí)現(xiàn)課程改革的目標(biāo)。