初中物理教學中的“轉換法”

高超

摘 要：“轉換法”是初中物理教學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“轉換法”歸納，以及闡述在物理教學中如何具體實施“轉換法”的教學，嘗試改變傳統(tǒng)“重知識與技能，輕過程與方法”的教學。教會學生這種研究方法，有利于學生開展自主研究性學習和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，有利于提高學生的科學素質。

關鍵詞：轉換法；科學素質；自主；創(chuàng)新；研究方法；教學

轉換法是初中物理教學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方法。教會學生“轉換法”充分體現(xiàn)《課程標準》中提出的教師在教學生知識與技能的同時，重視對過程與方法的教學。使學生了解、掌握一些自然科學研究方法，這不僅對學生終身的學習和今后創(chuàng)造性的工作有益，而且對學好中學物理知識也有好處。方法對，學生就學得好而快，方法不對就要走彎路。“轉換法”的學習有利于學生開展自主研究性學習和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，有利于提高學生的科學素質。物理學史上出現(xiàn)許多偉大的科學發(fā)現(xiàn)和科學規(guī)律，并不主要是那些科學家擁有多么博大精深的科學知識，更重要的是他們掌握著很好的科學研究方法。教師在日常的教學過程中要多引導學生采取合適的方法去研究問題并進行歸納總結，以致達到“授之以漁”的目的。

1 “轉換法”的內涵

物理學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，這種方法在科學上叫做“轉換法”。學習“轉換法”有利于學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，增強學生學習興趣和學習信心。

2 初中物理知識中的“轉換法”

初中學生是第一次有系統(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，在實驗探究和學習中學生就覺得茫然。物理教學中就要引導學生將這些無法直接感知或不易觀察到的物理現(xiàn)象轉換成學生可以感知或容易觀察到的現(xiàn)象去探究，這就是“轉換法”。初中物理中有哪些物理知識和現(xiàn)象用到轉換法呢？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，無法提高測量的準確度，這時我們可以根據(jù)物理量之間的定量關系和各種效應把不易測量的物理量轉化成可以（或易于）測量的物理量進行測量，然后再求待測物理量，這種測量方法也是轉換法（或轉換測量法）。

除了表2“轉換法”測量的實例外，還有根據(jù)物理量之間的各種效應進行轉換測量，其中利用電流磁效應的有：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），把待測物理量轉化為指針的偏轉角和鋁盤轉動的圈數(shù)。

再者根據(jù)定量的函數(shù)關系進行轉換測量，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轉換成測量路程和時間，②測量密度利用ρ=m/V轉換成測量質量和體積，③測量電阻利用R=U/I轉換成測量電壓和電流的大小，④測量電功率利用P=UI轉換成測量電壓和電流的大小等等。掌握好這種方法，對今后高中和大學的學習也有很大的啟發(fā)，例如高中的“用單擺測定重力加速度”和大學物理中“密里根油滴法測定電子電荷”等。

3 “轉換法”在物理教學中的具體實施

3.1 首先讓學生了解“轉換法”的基本概念，熟悉和強化“轉換法”的應用

在滬科版的初中物理教材中，第一次很典型地遇到“轉換法”是在“聲音的產(chǎn)生與傳播”中。我進行了如下教學設計：

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：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？

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

教師讓學生上臺分別進行演示相關的實驗，演示結束后教師做如下評價：

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

教學投影：什么是“轉換法”呢？就是物理學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，這種方法在科學上叫做“轉換法”。

教師總結：在第二章中測量曲線的長度時，轉換成細棉線的長度，實際上也利用了“轉換法”。在以后的學習中，我們會經(jīng)常用到這種方法。

在此處的教學中，教師可不對轉換法多做講解，只要讓學生知道物理中有這樣一種重要的科學方法，知道轉換法的概念即可。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。進一步引導學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)象去認識，將不易直接測量的物理量用容易測量的物理量進行間接測量。

3.2 讓學生學會運用“轉換法”進行實驗設計

隨著學生對“轉換法”的熟悉和理解，在學習第七章第l節(jié)中“學會使用量筒和量杯”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：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？

有的學生回答：可以用“轉換法”。

另一學生回答：可以把它浸沒在水中，用量筒測出它排開水的體積。

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

3.3 “轉換法”的訓練與考查

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

[精選訓練1]磁場是一種看不見的特殊物質，我們可以通過磁場對小磁針作用的效果來認識它，這是科學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識它

B、學習電壓——我們可以通過對比水壓來認識它

C、了解電磁鐵磁性的強弱——我們可以通過觀察它吸引大頭針的多少來認識

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來認識

[精選訓練2]分子運動肉眼看不見、摸不著，不便于研究，但我們可以通過研究墨水的擴散現(xiàn)象己來認識它，這種方法在科學上叫“轉換法”，下面四個實例也采用“轉換法”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、電阻關系時，先保持電阻不變去研究電流與電壓的關系；然后再保持電壓不變去研究電流與電阻的關系

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，因為方法的好壞關系到事情的成功和失敗。在實際教學中要培養(yǎng)學生良好思維習慣，在解決問題時要嘗試運用各種物理研究方法，尤其是“轉換法”，變換思維，不鉆牛角尖，不斷地提高科學素質和創(chuàng)新意識，這既是中考熱點也是實現(xiàn)課程改革的目標。