轉(zhuǎn)換法在初中物理必做實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究

顧宗其

【摘 要】作為物理研究中最常用科學(xué)方法，轉(zhuǎn)換法在初中物理實(shí)驗(yàn)得到廣泛應(yīng)用。轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用不僅對(duì)物理科學(xué)研究?jī)?nèi)容予以體現(xiàn)外，也對(duì)研究方法的指導(dǎo)加以重視，使學(xué)生在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，加深對(duì)相關(guān)物理知識(shí)的科學(xué)認(rèn)知，對(duì)科學(xué)研究方法不斷深入領(lǐng)悟，同時(shí)拓展自身視野。因此，教師應(yīng)加強(qiáng)在物理教學(xué)中轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用，通過(guò)包含的大量科學(xué)研究方法的轉(zhuǎn)換法與實(shí)際教學(xué)活動(dòng)相結(jié)合，對(duì)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中了解科學(xué)方法的運(yùn)用技巧，科學(xué)研究能力不斷提高。本文就此根據(jù)轉(zhuǎn)換法在初中物理實(shí)驗(yàn)中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析和探討。

【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)換法;初中物理實(shí)驗(yàn);應(yīng)用

一、轉(zhuǎn)換法概述

此方法針對(duì)通過(guò)觀察容易識(shí)別和發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象，對(duì)不易識(shí)別和觀察的物理規(guī)律和原理進(jìn)行分析和研究。作為物理中最常用的研究方法之一，其能夠在保證效果相同的情況下，將無(wú)法觀察、難以識(shí)別的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成肉眼可以察覺(jué)的物理現(xiàn)象，將物理中復(fù)雜、難懂以及從未遇到過(guò)的問(wèn)題轉(zhuǎn)換成簡(jiǎn)單、易懂且熟悉的問(wèn)題，將測(cè)量困難或測(cè)量精度無(wú)法保證的物理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為測(cè)量便捷或精度準(zhǔn)確的物理數(shù)據(jù)。此方法不僅可以適用于物理模型研究和方法研究，也可以應(yīng)用于某圖形或某物理量的研究。在初中物理教學(xué)中，普遍應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)中的探究活動(dòng)、物理計(jì)算、測(cè)量工具等方面。

在初中物理實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)教師的有效指導(dǎo)和要求，通過(guò)轉(zhuǎn)換法，學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)物理規(guī)律、物理邏輯、思維角度的轉(zhuǎn)換，根據(jù)物理過(guò)程和物理狀態(tài)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，不僅有利于學(xué)生轉(zhuǎn)換思維的訓(xùn)練，同時(shí)對(duì)學(xué)生觀察能力的提高起到促進(jìn)作用，培養(yǎng)學(xué)生收集信息、處理信息的能力，有助于學(xué)生掌握透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)的思維理念和物理規(guī)律，形成正確的物理概念。另外通過(guò)此方法的應(yīng)用，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量工具的結(jié)構(gòu)、原理等充分了解和掌握，能夠嚴(yán)格按照相關(guān)程序和使用規(guī)則進(jìn)行操作，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能得到有效提高。

二、轉(zhuǎn)換法在物理現(xiàn)象本質(zhì)揭示中的應(yīng)用

轉(zhuǎn)換法引入物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，使學(xué)生通過(guò)將觀察到的物理現(xiàn)象進(jìn)行有效轉(zhuǎn)換，并對(duì)其涵蓋的物理本質(zhì)更深入的了解，對(duì)物理規(guī)律更清晰，使學(xué)生對(duì)于物理知識(shí)有更全面、更深刻的認(rèn)識(shí)。因此在物理實(shí)驗(yàn)中，此方法廣泛應(yīng)用于探究物理現(xiàn)象的活動(dòng)，并對(duì)其中的物理本質(zhì)進(jìn)行揭示。比如對(duì)風(fēng)力大小的判斷，風(fēng)是難以測(cè)量、難以觸摸的物質(zhì)，其中微小的空氣分子，對(duì)于肉眼來(lái)說(shuō)難以觀察和識(shí)別，但利用轉(zhuǎn)換思維方式，人們通過(guò)樹(shù)葉因風(fēng)的流動(dòng)而產(chǎn)生的搖擺現(xiàn)象，就能對(duì)風(fēng)力大小進(jìn)行分析和推斷。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于不易察覺(jué)和識(shí)別的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可通過(guò)此辦法將實(shí)驗(yàn)效果或現(xiàn)象放大，轉(zhuǎn)換成易觀察、易識(shí)別的現(xiàn)象再進(jìn)行研究。另外在進(jìn)行探究活動(dòng)時(shí)，對(duì)于研究對(duì)象進(jìn)行分析和合理選擇，通過(guò)對(duì)研究對(duì)象的合理放大或轉(zhuǎn)換，并通過(guò)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來(lái)間接推斷和分析，能夠較快找到問(wèn)題答案。

如：在電螺線管的外部磁場(chǎng)方向的探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，磁場(chǎng)方向和分布情況可根據(jù)小磁針靜止時(shí)在磁場(chǎng)中的受力情況進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過(guò)靜止時(shí)小磁針N級(jí)指向和其分布情況予以呈現(xiàn)，利用此方法將不可見(jiàn)的磁場(chǎng)分布情況和方向轉(zhuǎn)換為可看、可觀察的物理現(xiàn)象，并對(duì)其進(jìn)行研究。在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)此方法的應(yīng)用，將虛像的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為實(shí)在的曲線物體進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

在物理現(xiàn)象中，通過(guò)物體振動(dòng)而產(chǎn)生聲音，而細(xì)微的物體振動(dòng)不明顯，較難察覺(jué)和識(shí)別，因此可以通過(guò)此方法的應(yīng)用進(jìn)行轉(zhuǎn)換。利用聲音具有能量，會(huì)對(duì)其他物體產(chǎn)生影響而引起震動(dòng)的原理，進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，如：泡沫塑料粒子、大米、水等出現(xiàn)跳動(dòng)的情景，將物體震動(dòng)效果放大有利于研究的開(kāi)展，也對(duì)學(xué)生主動(dòng)參與探究的學(xué)習(xí)興趣予以有效激發(fā)。

實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中進(jìn)行此方法的應(yīng)用，只要針對(duì)具有抽象性，無(wú)法觀察、無(wú)法觸摸的，或是極細(xì)微的物理變化或規(guī)律，將其有效轉(zhuǎn)換為學(xué)生能夠觀察、能夠識(shí)別，且熟悉的物理現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)學(xué)生思維方式進(jìn)行拓展。

如：在探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素相關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生無(wú)法觀察和比較電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)所產(chǎn)生的熱量，通過(guò)此方法的應(yīng)用，利用煤油吸熱的現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)煤油的溫度變化情況進(jìn)行觀察，進(jìn)而可以推斷出哪個(gè)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量更多。教師可繼續(xù)提出問(wèn)題，如不使用煤油，還可以想到哪些方法用于導(dǎo)體通電后發(fā)熱情況的觀察？以此有效促進(jìn)學(xué)生發(fā)散思維的培養(yǎng)，同時(shí)通過(guò)思維方法的訓(xùn)練，使學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力有效提高。

如：在動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理的探究活動(dòng)中，需要研究按壓桌面時(shí)，桌面受壓后的發(fā)生輕微彈性變化，因此變化難以觀察，利用平面鏡的反射光線以及投射后形成光斑的原理，將受壓變化進(jìn)行放大，從而能夠識(shí)別、觀察和分析，學(xué)生通過(guò)思維角度、物理模型、研究對(duì)象的轉(zhuǎn)換，形成由表及里的思維方式，對(duì)相關(guān)的物理規(guī)律進(jìn)行聯(lián)想和靈活轉(zhuǎn)換，使學(xué)生思維能力和思維方法得到有效培養(yǎng)。

三、轉(zhuǎn)換法在直接測(cè)量中的應(yīng)用

此方法目前在物理實(shí)驗(yàn)的測(cè)量活動(dòng)中廣泛應(yīng)用。對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)中不易測(cè)量的物理值，可根據(jù)相關(guān)的物理知識(shí)將其轉(zhuǎn)換為能夠直接測(cè)量的物理值，再利用相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算，其中包括機(jī)械效率、電功率、密度、電阻、壓強(qiáng)等的測(cè)量;另外在實(shí)際的應(yīng)用中，也可利用此方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。比如利用電流表代替流量表在電子地磅秤中加以應(yīng)用，將被稱物體的重量轉(zhuǎn)換為電流對(duì)應(yīng)的重量刻度，并在電流表的刻度盤(pán)上進(jìn)行顯示;測(cè)量不規(guī)則物體體積替換為排出水的體積測(cè)量;曲線長(zhǎng)短的測(cè)量替代為細(xì)棉線長(zhǎng)度測(cè)量，硬幣直徑的測(cè)量替換為刻度尺的長(zhǎng)度測(cè)量等。

四、轉(zhuǎn)換法在測(cè)量工具研制上的應(yīng)用

此方法也廣泛應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)的測(cè)量工具中。其中彈簧測(cè)力計(jì)的原理就包含了間接測(cè)量的原理，對(duì)于不能直接度量或不能直接觀察測(cè)量的物理量，可以利用可直接度量的物理量去體現(xiàn)，在彈簧測(cè)力計(jì)中，可以直接觀察和測(cè)量的是彈簧的長(zhǎng)度變化，不能直接觀察的是力的大小，利用彈簧長(zhǎng)度的變化與力的大小之間的聯(lián)系，力的大小度量可以利用彈簧的伸長(zhǎng)量實(shí)現(xiàn)。同理的還包括溫度計(jì)、電壓表、壓強(qiáng)計(jì)、時(shí)鐘、氣壓表、電流表、速度表等。測(cè)量工具轉(zhuǎn)換法如圖一所示。

如：在測(cè)量水平運(yùn)動(dòng)物體所受的滑動(dòng)摩擦力實(shí)驗(yàn)中，直接對(duì)滑動(dòng)摩擦力進(jìn)行測(cè)量的方式還無(wú)法實(shí)現(xiàn)，學(xué)生可利用二力平衡的知識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過(guò)滑動(dòng)摩擦力的大小與彈簧測(cè)力計(jì)彈簧伸長(zhǎng)量的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小，最終根據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)完成滑動(dòng)摩擦力的測(cè)量，利用此轉(zhuǎn)換法，將難以測(cè)量的摩擦力轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單、易識(shí)別的讀數(shù)。

五、轉(zhuǎn)換法在習(xí)題解答中的應(yīng)用

此方法也適用于物理實(shí)驗(yàn)中解決物理難題，學(xué)生在面對(duì)物理習(xí)題時(shí)普遍存在著物理知識(shí)了解但做題卻無(wú)從下手，或者遇到新題就不知所措的情況，主要表現(xiàn)聽(tīng)懂教師傳授的知識(shí)，但和能夠?qū)嶋H運(yùn)用仍存在較大的差距。因此教師應(yīng)從學(xué)生思維途徑的培養(yǎng)，提高學(xué)生對(duì)物理問(wèn)題分析和解決能力著手，加強(qiáng)此方法的科學(xué)應(yīng)用。培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)物理情境，利用對(duì)研究對(duì)象、物理規(guī)律、空間角度、思維角度、參照物等的有效轉(zhuǎn)換，使解題難度有效降低，實(shí)現(xiàn)化繁為簡(jiǎn)、化難為易。通過(guò)此方法的應(yīng)用，使學(xué)生的想象能力、設(shè)計(jì)能力以及創(chuàng)造性思維得以有效培養(yǎng)，使學(xué)生的分析問(wèn)題能力有效提高。

六、結(jié)束語(yǔ)

在初中物理實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)研究方法的指導(dǎo)，在學(xué)生運(yùn)用能力提高方面起著十分重要的作用，有利于學(xué)生科學(xué)思維習(xí)慣的培養(yǎng)，從而有效提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。作為實(shí)驗(yàn)探究中重要的科學(xué)研究方法之一，轉(zhuǎn)換法在初中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，不僅能夠使學(xué)生對(duì)難以觀察和理解的物理現(xiàn)象進(jìn)行更深入的了解，對(duì)物理規(guī)律更清晰，因此教師在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用加強(qiáng)重視，通過(guò)與物理現(xiàn)象、規(guī)律的有效結(jié)合，使學(xué)生對(duì)于物理知識(shí)有更全面、更深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)學(xué)生的轉(zhuǎn)換思維習(xí)慣進(jìn)行有效培養(yǎng)，使教學(xué)的三維目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

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（甘肅省武威市武威第十中學(xué)，甘肅 武威 733000）