“轉換法”在初中物理學習中的應用

張伏文

初中物理學習奠定了學生今后學習物理的基礎，而對于初中的物理教師而言，物理教學面臨著諸多的困境，主要是由于初中生的思維限制，多數學生厭倦物理解題，因此，只有找到良好的教學方法和學習方法，才能提高學生對物理學習的興趣.本文旨在例談“轉換法”在初中物理中的應用.

所謂轉換法，指物理學中有許多由于物質自身屬性的原因，很難用儀表或儀器直接測量的物理量，還有是因為受條件限制而難以提高測量準確度的物理量，需要按照物理量間的定量關系與各種效應，把難測量的物理量轉化為簡單測量的物理量實施測量，然后再測量需要測量的物理量的量值.如：無法用儀器測量和觀察分子的運動及其運動的快慢，需要運用轉換法，找兩個同樣大小的量杯，杯中倒入不同溫度，但相同刻度的水，分別滴入一滴墨水，透過量杯觀察墨水在水中的擴散程度，因為墨水是由分子組成，如此就可以輕松的研究分子的運動.轉換就是事物在發生、發展和變化過程中所彰顯出來的表面特征和外部形式，以便做出一個物理過程中難于發現的運動規律和演變本質的推論.簡單來說，轉化法就是在保證效果相同的基礎上，把難見的現象轉化為易見的現象；把復雜、陌生的問題轉化為簡單、熟悉的問題；把難測量或難測準的物理量轉化為易測量或易測準的物理量的方法.

1.轉換法在難觀察的現象中的應用

于初中學生而言，能看見的、具體的宏觀的現象容易被了解與掌握，但一些看不見、摸不著的抽象的物質的微觀現象，若要使它們被學生了解與認識，必須將其轉化為學生能看見、能摸著且熟悉的宏觀現象.

轉換法在觀察難以理解的現象中的應用有：看不見、摸不到的空氣、電流、磁場等.首先，對空氣的認識，可以轉換為空氣流動所產生的作用來認識；對電流的認識，對電路中是否存在電流和電流的大小，可以通過觀察連接在電路中的小燈泡是否發光，發光則存在電流，反之則不存在，電流的大小可通過燈泡的亮度來判斷，燈泡越亮電流越大，反之則電流較小；最后，對磁場的認識，可將一個指向南北方向的小磁針放置在一個條形磁體的旁邊，由于磁力的影響，小磁針會向磁場的方向發生偏轉，其靜止時，所指方向不是南北方向.此外，還有壓力、聲波等，也可運用轉換法.

2.轉換法在測量工具原理中的應用

一部分實驗測量工具就利用了轉換法，就是把那些不能直接測量或觀察的量用可直接量度的量間接表現出來.

初中物理中的彈簧測力計、溫度計、微小壓強計就是轉換法的應用.彈簧測力計的制作原理，在彈性限度之內，彈簧的拉力越大其伸長就越長，我們可以直接觀察與測量彈簧的長度變化，對于看不見也摸不著的力的大小正與彈簧長度變化相關，因此力的大小便可以用彈簧長度的變化來量度；溫度計的原理，其制作原理源于液體的熱脹冷縮，溫度的高低是無法看到的，而液體體積的膨脹卻是可以用眼睛觀察到的，液體體積的熱膨脹與溫度的變化存在直接關系，因此溫度的高低可以用液體體積的膨脹表現出來；微小壓強計的制作原理，其是利用U型管左右兩側液柱的高低來衡量液體壓強的變化.[HJ1.45mm]

3.轉換法在測量中的應用

初中物理教材中有些引導學生進行一些物理量的測量，通常會遇到一些不能直接測量或不易測量的物理量，需要將不能或不易測量的物理量轉換為可直接或能簡單測量的物理量.例如：一，不規則小石塊體積的測量實驗中，將小石塊的體積轉換成排開水的體積，是變不易直接測量的量轉換為能夠直接測量的量；二，在特殊測量的教學中，有一項關于車輪周長的測量，其可利用轉換法做一個標記在車輪上，把車輪從標記出開始沿直線在地面上推動其前進至一周，用刻度尺量出線段的長度即為車輪的周長；三，測量大氣壓為多少的實驗，大氣壓的值是不能直接被測出的，而大氣壓與水銀柱間存在直接的關系，大氣壓的大小可以通過水銀柱高度所產生的壓強來判斷；四，研究影響滑動摩擦力大小因素的實驗，可利用二力平衡的原理，沿水平方向拉動木塊，保持木塊直線勻速運動狀態，就可以將摩擦力大小的測量轉換為拉力大小的測量；五，對于電阻與電熱關系的研究，無法直接測量或比較電流經過阻值不同的兩根電阻絲所產生的熱量，則可通過轉換為煤油吸熱，觀測煤油溫度的變化得出電阻的放熱量.

4.轉換法在實驗顯示器的應用

部分初中物理的實驗，科學儀器顯示設備能夠進行更準確的測量，將未知的測量信息轉換為能通過儀器顯示出的數據信息，便于對物理規律的探究.例如：電路中的電流分為大小電流，可以通過電流表指針偏轉的大小得知電路中電流的大小；對物體重量的準確測量，可運用天平的平衡砝碼來測量，天平的左右盤中的物體重量同等，砝碼即為物體的重量；測量被測區域內溫度時，可用溫度計的液體膨脹來確定溫度的高低等.

5.轉換法在物理應用題中的應用

運用物理科學方法的轉換法，可以使章節課后的難題更容易和簡單地解決.例如：彈力章節后，有一道關于“用手捏加厚玻璃杯子，玻璃杯會變形嗎？”的彈力題，面對這一題，多數學生會選擇回答“不會”，那么，教師可通過一個小實驗來驗證學生的回答是否正確.首先在玻璃瓶內加滿水，用一個帶孔的橡皮塞封住玻璃瓶的瓶口，然后拿一個可通過橡皮孔的細玻璃管插入玻璃瓶中，最后用手輕捏玻璃瓶，觀察細玻璃管內的水是否會上升，結論是玻璃管內水面上升，證明用手捏玻璃瓶其會發生變形.這個簡單的小實驗向我們證明看不見的物理量轉化為易見的物理量，能容易解釋與講解，更能為學生所接受.

轉換法通常分為轉換空間角度、轉換研究對象和轉換參照物三種類型.轉換空間角度，即將立體空間的問題轉化為平面的問題，把正面的圖形轉換為側面的圖形，初中物理的解題能力可以通過靈活多變的空間轉換得以提升.轉換研究對象，通常以求解的量為中心，選擇與之相關的對象作為研究對象，但這樣進行思考困難較多，若采用轉換法，把研究對象進行轉換，解決問題就變得十分簡單.在一些問題中，參照物的選擇很重要，合適的參照物能夠更輕松的解決問題.總之，初中物理解題中常用的轉換法，不僅很大程度上提高了學生的解題能力，還增加了學生對物理課程學習的興趣.