淺談轉換法在初中物理學中的應用

左國榮

[摘? ?要]當今社會知識更新迅猛，僅靠學校學習的知識已不能滿足社會發展的需求。在教學過程中，教師應注意方法的滲透，以培養學生的學習能力，為學生的終身學習打下基礎。當我們在研究和處理問題時，難免會遇到一些障礙，此時如果能轉換一下思維方式和處理方法，就會有一種柳暗花明的感覺，問題瞬間迎刃而解。轉換法是貫穿在初中物理中非常重要的方法。學生學會用轉換法來思考和處理問題，大腦就會豁然開朗，進而能更輕松地學好物理，學習的自信心和興趣也就能得到進一步地增強。

[關鍵詞]轉換法;初中物理;應用

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）02-0043-02

教師在初中物理教學中，要著力培養學生的物理素養，培養學生良好的探究習慣和能力及堅忍不拔的探究精神。早在2000多年前，阿基米德在思考如何鑒別王冠的含金量時，從洗澡時從浴缸里的水向外溢的現象中得到啟發，歸納出“浸在液體中的物體受到浮力”的規律，即把物體在液體中受到的浮力轉換成排開液體所受的重力。因此，當我們在直接處理或解決某一問題感到困難時，可以將問題等價地轉換成我們熟悉的另一個問題去解決，如通過轉換思維角度、物理狀態、物理過程、物理對象等，達到化難為易的目的，這其實就是轉換法的思維方式。轉換法是探究物理現象的一種重要的思維方法，教師有必要讓學生養成自覺運用這種方法的習慣。

所謂轉換法，主要是指在保證效果相同的前提下，將不可見、不易見的現象轉換成可見、易見（直觀）的現象;將陌生、復雜的問題轉換成熟悉、簡單的問題;將在有限條件下難以直接測量或測不準的物理量轉換為能夠直接測量或能夠準確測量的物理量的方法。初中物理在研究概念、規律和實驗的過程中都可以采用這種物理方法。

一、轉換法在不可見的現象中的應用

一些看不見、摸不著的微觀現象，要研究它們的規律，可以使之轉換成看得見、摸得著的宏觀現象來認識它們。比如：分子，我們可以轉換成研究墨水的擴散現象、聞香水味去認識它;分子力，我們可以通過將兩鉛塊壓緊時不會落下來或將玻璃板水平從水面拿起時所需拉力大于玻璃板所受的重力等來認識分子引力，可以通過物體難被壓縮來認識分子斥力;電流，可以轉換成電流產生的效應來認識它;磁場，可以轉換成小磁針的有序排列展現出來;地磁場，可轉換成指南針的偏轉來認識的，等等。

二、轉換法在不易見的現象中的應用

在有些實驗中，實驗的現象我們是能看到的，但是效果不明顯，不容易觀察，我們就將產生的效果進行放大，再進行研究。比如音叉、鼓面的振動，我們利用輕小物體反復被彈開，將其振動現象放大。在觀察壓力對玻璃瓶的作用效果時，將玻璃瓶裝滿水，用橡皮塞塞住密封，然后插上一根小玻璃管，用力擠壓玻璃瓶，可看到小玻璃管內液面上升，這里將玻璃瓶的微小形變引起液面的變化放大成小玻璃管內液面的變化。

三、轉換法在認識抽象、陌生、復雜的物理量中的應用

一些物理量比較抽象、陌生、復雜，不容易表示，我們可以轉換為比較直觀、熟悉、簡單的物理量來認識。比如：能（能量）抽象、陌生，功是能的度量，能夠對外做功的物體具有能。我們將小球的動能轉換為小球對木塊做功時木塊被推動的水平距離來認識;將小球的重力勢能轉換為小球對木樁做功時木樁陷入沙槽中的深淺來認識。物體的內能，我們無法直接感知內能的變化，當不考慮物體體積的變化時，我們將物體內能的變化轉換成溫度的變化。比熱容，在探究不同物質的吸熱能力時，液體（水和煤油）吸收熱量的多少轉換成相同功率的電加熱器加熱時間的長短來反映。電功，我們將電功轉換成電動機提升鉤碼時所做的功。電熱，我們可以將電熱的多少轉換成觀察電熱加熱液體時液體吸熱升高溫度的不同。磁場的強弱，我們可以轉換成磁體吸引大頭針數目的多少。

四、轉換法在不易測量的物理量中的應用

一些物理量不容易直接測量，可轉換為容易測量的物理量來間接測量。比如：測量不規則固體的體積，可以轉換成為測其排開水的體積。測曲線的長度，可以轉換成測細棉線的長度。測跑道的周長，可以轉換成測自行車輪子的周長乘以圈數。測量滑動摩擦力時，轉換成勻速直線運動時測拉力的大小。測量大氣壓強時，我們轉換成測水銀柱產生的液體壓強。著名的馬德堡半球實驗充分證明了大氣壓強存在，且很大。還有一些物理量不容易直接測量，我們可以根據定義式轉換成直接測得的物理量，再由其定義式計算其值。比如：電阻和電功率，可轉換成測電壓、電流，再利用定義式R = U/I和P =UI（伏安法）計算得到。密度，可轉換成測質量、體積，再利用定義式ρ=m/V計算得到。還有速度、固體壓強等物理量也是利用轉換法測量的。

五、轉換法在測量儀器或工具中的應用

物理中很多測量儀器或工具，應用到了轉換法。比如：溫度計，是將溫度的高低轉換成溫度計內液體熱脹冷縮的體積變化，在粗細均勻的玻璃管內，引起液柱高度的變化。彈簧測力計，將拉力的大小轉換成彈簧的伸長量的多少。U形管壓強計，是將液體壓強的大小轉換成U形管左右兩邊液面的高度差的大小。測電筆，將判斷火線和零線轉換成是否有微小電流通過氖管發光。驗電器，將有無電荷轉換成兩金屬箔片是否張開，電荷量的多少轉換成箔片張開的角度的大小。電流表，利用通電線圈在磁場中發生偏轉，將電流的大小轉換成固定在線圈上的指針偏轉角度的大小。初中物理利用了轉換法的測量儀器或工具還有秒表、托盤天平、密度計、氣壓計、電壓表、電能表等。

六、轉換法在解答物理應用題中的應用

在解答物理習題時，我們經常也要用到轉換法。

[例1]電壓220 V的電源向遠處某工地的一盞標有“PZ 220-60”的電燈供電，由于導線有電阻，燈泡的實際功率為55 W，則導線消耗的功率（）。

A.等于5 W B.大于5 W

C.小于5 W D.不能確定

解析：由于導線電阻未知，無法直接利用Pr=I 2 r計算它消耗的功率。此時可轉換思維角度，導線的功率也等于電源輸出的功率減去燈泡的實際功率。若不計導線電阻，則電源的輸出功率等于燈泡的額定功率，即P = UI = 60（W）。現考慮導線有電阻，則電路中的電阻變大，電流變小，電源的輸出功率P'= UI'< 60 W，而此時燈泡的實際功率為55 W，那么導線消耗的功率應小于5 W。故答案選C。

[例2]大偉同學用一個距離手3 m高的定滑輪拉住重100 N的物體，從滑輪正下方沿水平方向移動4 m，如圖所示。若不計繩重和摩擦，他至少做了多少功（）。

A.200 JB.300 JC.400 JD.500 J

解析：向右拉繩提升物體的過程中，人的拉力方向不是水平的且不斷變化，不能直接運用W = Fs求解。在效果相同的情況下，將拉力做的功轉換為直接提升物體所做的功。根據做功原理，不計繩重和摩擦，有W總=W有用，所以該同學使用定滑輪做的功W總=W有用=Gh=100 N×2 m=200 J。故答案為A。

七、轉換法在解決實際問題中的應用

在生產生活中，為了體現以人為本，更好地把人從繁重復雜的勞動中解放出來，同時又能達到預期的效果，把非電學量轉換成電學量的儀器或工具應運而生。

溫度報警器（熱敏電阻）把溫度信號轉換成電信號;水位報警器把水位信號轉換成電信號;油量表把油量信號轉換成電信號;聲控燈把聲音信號轉換成電信號;光控燈（光敏電阻）把光信號轉換成電信號;地磅（壓敏電阻）把力信號轉換成電信號。風力傳感器、氣敏電阻和磁敏電阻等都應用了轉換法。

總之，轉換法在物理學中有著廣泛的應用，讓學生真正掌握了這種方法，就能更加輕松自由地遨游在浩瀚的物理海洋里，事半功倍地解決生活中碰到的紛繁復雜的物理問題，就更加有興趣去探索更多的物理奧秘。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 王鋼.最新中學物理學習思想方法[M].北京：中國青年出版社，2009.

[2]? 劉世軍.中學物理思想方法教學探索與實踐[M].北京：光明日報出版社，2016.

（責任編輯 易志毅）