淺談轉化法在物理教學中的應用

摘 要：在我們的物理學習中，許多學生在學習物理這門學科后，都有這樣一個共同的認識，認為物理學概念抽象，難以去理解物理學當中所蘊含的一些物理意義。一些物理過程較為繁瑣，因此掌握有效研究物理問題的方法就顯得尤為重要，而通常使用到的方法有：控制變量法、對比法、等效替代法、推理法、轉化法等。今天筆者將著重探討轉化法在中學物理教學中的應用研究，從物理學的聲學、能量、電學幾個方面去探討轉化法在物理教學中的實際運用，知道轉化法在物理教學中帶來的輕松便利，并逐步認識到轉化法對我們的物理課程學習和物理實驗大有裨益。

關鍵詞：物理；實驗；轉化法；應用

在物理實驗中，有很多物理量，由于其自身的屬性關系或者由于實驗條件所限制，難于用儀器和儀表直接測量或者難以達到準確的測量，我們此時就根據物理量之間的定量關系或定性關系及各種物理效應把一些不易測量的物理量轉化成可以或容易測量的物理量進行測量，再根據所測到的物理量來研究我們面對的物理問題，這種研究方法就叫轉化法。

一、 轉化法在具體物理教學中的運用

首先，轉化法在聲現象方面的應用：聲源發出聲音的響度大小與聲源的振幅大小有關，但有時有的聲源振幅較小，人們不容易用肉眼直接感觀到，所以我們在上課時可以借助音叉觸及面頰時發麻的感覺去感受發聲體在振動。當然這個實驗在實際教學實驗時，效果不是很明顯，觸及面頰只能學生自己知道，但是讓其他學生也知道的話，我們就可以用激起水花的方法，如圖1所示，但是在平時的教學中只有坐在前排的學生才看得清楚一些，后排的學生看的效果就不是很明顯了，為了讓全部同學都看得清楚，因此此時可將音叉微小振動給予放大，是教學的關鍵環節。因此我們可以在音叉旁懸掛一小球，當用手輕輕敲擊音叉時，小球也隨敲擊而跳動，這樣就可以讓全體學生知道音叉此時在振動。當然我們還可以在讓學生在桌子或鼓面上放上一些輕小物體如圖2，它們就會隨著敲擊桌面、鼓面的振動而跳動。這樣就可以把桌面和鼓面的振動轉化為容易看出的輕小物體的振動上去，這樣讓學生學得輕松，教師教得也輕松。

（1） 實驗中你通過觀察 知道小球的動能的大小， 圖中小球的動能最大。

（2） 實驗中如何使得銅球和鋼球滾到水平面速度相同？ 。

（3） 圖甲和丙，探究動能與 的關系，實驗結論為 。

轉化法在此實驗中的應用：物體運動所具有的動能大小我們不知道，但是可以把小球的動能大小轉化成小球對木塊的做功的多少，即木塊運動距離的大小，木塊運動距離的大小越大，說明小球具有的動能就越大。

例2 如圖4所示電路中，電源電壓為10 V，且保持不變，電阻R1=20Ω，滑動變阻器R2的最大阻值是30Ω，則當滑片P在滑動變阻器上滑動時，電流表、電壓表上示數變化的最大范圍分別是（ ）

通過這個電路圖可以知道電阻R1和滑動變阻器R2串聯，電壓表測量R2兩端電壓；當滑片滑到滑動變阻器a端時滑動變阻器接入電路中的阻值為0，此時電路中電流最大，電壓表示數最?。ǚ峙涞降碾妷簽?）；當滑片滑到b端時，滑動變阻器全部接入（阻值最大相當于一個定值電阻），此時電路中電流最小，電壓最大，就可求出電流表和電壓表示數的最小值和最大值。考查學生對電路圖的認識及歐姆定律的綜合應用，在分析時應注意串聯電路中電阻的分壓與電阻大小是成正比的，即我們把電阻大小和分壓大小進行轉化，在串聯電路中電阻的阻值越大分配的電壓就越大。因此在平時的教學中要經常關注經常給學生進行總結，這樣學生的學習才會更輕松更容易。

二、 轉化法在物理重要實驗中的運用

如圖5所示為探究沙子與水吸熱升溫快慢的實驗裝置。設計實驗方案時，確定以下需控制的變量，其中多余的是（ ）

此實驗要求相同質量的不同物質，并且向每種物質提供相同的熱量，用溫度計分別測出每種物質吸收了相同熱量后升高的溫度值，通過比較溫度值變化的大小，就可以得出物質吸收相同的熱量后，溫度值的變化情況不相同。此實驗在燒杯中，分別放入完全相同的電熱器，加熱時間相同就是讓學生理解加熱相同時間是為了讓水和沙子吸收的熱量相同，進一步理解水和沙子吸收熱量的多少就看加熱時間的長短。如果老師在上此節比熱容內容時運用轉化法，能輕松化解一些讓學生難以理解的知識點，可以讓學生進一步認識到質量相同的不同物質，吸收相同的熱量，升高的溫度是不一樣的。

三、 化無形為有形的體驗轉化法

化不易、不能測量的物理量為可容易直接測量的物理量，在平時物理實驗和探究活動中，我們需要測量一些物理量，但有一些物理量是不容易測量的或者測量不準的。遇到這種情況時，我們可以轉換成其他容易或直接測量、能測量較準的物理量，再通過物理定量公式計算出所要測量物理量的值，即通過轉化后進一步采取間接測量的辦法。

例如：

（1） 對于一些無法直接測量的物理量，如通過ρ=m/V轉化為可以測量的物質質量m和物體體積V。

電功率這個物理量是沒有辦法直接測出的，我們可以通過變通的方法使用電流表、電壓表，用兩表可以分別測出用電器兩端的電壓和通過用電器的電流大小，再通過功率的定義式P=UI即可算出此用電器電功率的大小。

（2） 在測量滑動摩擦力的大小時，因為滑動摩擦力是不容易直接測量得到的，所以在測量滑動摩擦力的大小時，此時彈簧測力計也并不能直接測量摩擦力的大小，但是可以通過二力平衡知識測量滑動摩擦力的大小（用彈簧測力計拉著木塊做勻速直線運動）。通過測力計示數大小等于測力計對木塊的拉力大小來轉化滑動摩擦力的大小，把不易測的滑動摩擦力轉換為彈簧測力計的拉力大小，通過轉化法讓學生輕松理解滑動摩擦力的測量上遇到的難題。

（3） 在探究導體的電阻跟哪些因素有關時，具體實驗時我們可以給燈泡兩端的電壓保持相同，看通過的電流表發生變化情況，即觀察電流表此時的示數變化情況。最后轉化為通過對電流表示數大小的比較來比較電阻的大小，從而將不可見的電阻轉化為直觀的電流表的示數來反映，這是一個非常好的教學策略，更是轉化法在這個地方的精妙運用，比單純的看小燈泡的亮度情況要具體直白。endprint

（4） 物質是由分子組成的，分子體積很小，靠我們肉眼是看不見的，組成物質的分子永不停息地做無規則運動，分子的運動我們肉眼也無法看見，但是分子的運動可以通過一些宏觀的現象表現出來。例如生活中的一些擴散現象，香水瓶打開后，屋子里充滿香味；糖放入水中后，整杯水都變甜了；衣箱里放入衛生球后，衣服充滿了衛生球的味道。我們可以通過轉化法，把一些看不見的微觀現象轉化為我們肉眼能看到的宏觀的現象來說明分子在做無規則運動。當然在實際的教學中，我們在上課時演示在一端封閉的玻璃管中注入水至一半位置，然后再注入酒精至滿，封閉管口，并將玻璃管反復倒置，使水和酒精充分混合，觀察液面的位置，我們可以發現，混合后水與酒精的總體積小于混合前水和酒精的體積之和。這一現象可以充分說明分子間存在間隙。分子間存在間隙，我們是看不見的，但是在實際的教學中我們可以將不能觀察到的物理現象轉化為能看到的物理現象。

（5） “力”是物理學中一個比較難理解的概念，看不見并且摸不著。學生對這個物理概念總感理解較難。雖然力不可以直接感知到，但是我們可以通過力產生作用效果幫助學生去理解力。在實際教學中，大多數老師都是讓學生通過力所產生的作用效果來驗證力是否存在，如果此時物體形狀或體積發生了改變或物體的運動狀態（速度和方向）發生改變，上述兩種情況中只要改變其中一個，我們就可以認為看不見的力確實是客觀存在的。事實上，力的三要素的探究就是利用力所產生的效果來達到目的的。這其實也是轉化法的真實體現。

四、 結束語

綜上所述轉化法在平時物理實際教學中都有十分廣泛運用，且轉化法涉及許多重要物理概念的理解與引入、物理探究活動的深入、物理規律的探尋、物理計算的化解等，也常常與轉化法有密切聯系。但是在實際的教學中運用轉化法需要與其他物理方法有機結合，有的放矢的使用。我們物理教師還要處處留心做一個有心的老師，把握平時有利時機給學生不自覺的滲透轉化法這一重要的學習方法，使學生在物理的學習過程中領悟到轉化法與其他物理方法有機配合，深切體驗或感知到轉化法給解決物理問題帶來的便利，最終掌握轉化法并有效運用。掌握了轉化法對于提升學生思維的深度、廣度、靈活度，以及提高學習能力和解題技能等都大有益處。況且這種物理學研究方法是學生必備的學習方法，對我們的學生今后物理的學習，對物理知識的靈活應用，對解決和處理問題影響都比較大。

參考文獻：

[1] 閻金擇，田世昆.中學物理教學概論[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2] 杜明榮，趙逸庶.初中物理教學策略[M].北京：北京師范大學出版社，2010.

[3] 蘇明義.新版課程標準解析與教學指導（初中物理）[M].北京：北京師范大學出版社，2012.

作者簡介：季云樹，江蘇省南京市，南京市六合區金陵中學龍湖分校。endprint