李晶

【摘要】轉(zhuǎn)換法是初中階段學生必須要掌握的基本科學研究方法之一，教學中不僅是重點也是難點，本文依據(jù)滬科版初中物理教材和教學實例，探討歸納轉(zhuǎn)換思想在初中物理實驗探究活動中的應(yīng)用。為教師在教學中滲透轉(zhuǎn)換思想提供參考。

【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)換法 初中物理 實驗探究

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）12-0111-01

相當一部分物理量的大小不容易直接用人體感官判斷，又或初中階段沒有學過測量這些物理量的專用工具，因此需要用相關(guān)物理規(guī)律將這些量轉(zhuǎn)換成更直觀的現(xiàn)象或能夠直接測量的量，這種研究問題的方法就是轉(zhuǎn)換法。在初中階段是必須要掌握的科學研究方法之一，轉(zhuǎn)換思想也利于學生將來處理問題，但滬科版課本中多次應(yīng)用卻沒有直接介紹該方法，相關(guān)教學資料也較少結(jié)合實際教學情況去總結(jié)歸納。

《物理課程標準（2011年版）》課程目標要求“在分析問題和解決問題時嘗試運用科學知識和科學研究方法”、“經(jīng)歷科學探究過程，具有初步的科學探究能力，有運用研究方法的意識”。因此，在物理教學中不僅要幫助學生結(jié)合必修實驗認識這種方法，將轉(zhuǎn)換思想滲透入學生思維，使他們在解決問題過程中能夠靈活使用，也是十分重要的。

一、教學中運用轉(zhuǎn)換法的具體情況

轉(zhuǎn)換法在初中階段使用方法，主要有在探究活動中將不以觀測的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換為直觀的或可測量的；在測量活動中將不易直接測量的物理量通過公式轉(zhuǎn)換為可以測量的其他量；在測量工具中應(yīng)用。轉(zhuǎn)換法中被轉(zhuǎn)換的對象很多，可以是物理現(xiàn)象也可以是物理量大小。實際采用轉(zhuǎn)換法時，往往有以下應(yīng)用思路：

1.微小現(xiàn)象“放大”

例如探究聲音的產(chǎn)生原因，發(fā)聲體的振動非常微小，直接用眼觀看看不清振動，也無法比較振動快慢或幅度，利用聲波可以傳遞能量的特性，將振動轉(zhuǎn)換成乒乓球球跳動、水花、碎紙片跳動等等，這樣發(fā)聲體的微小振動就被“放大”成較大物體的振動。

探究“力的作用效果使物體發(fā)生形變”實驗中，微小形變不易觀察，如壓力使桌面凹陷，用平面鏡反射光將形變“放大”；擠壓玻璃瓶，玻璃瓶在壓力作用下發(fā)生形變，可以將玻璃瓶密封裝染了紅色的水，在密封膠塞上穿孔插一根玻璃管，將瓶子的形變轉(zhuǎn)換成液面在玻璃管中升高高度。

2.無法觀測的現(xiàn)象“替代”

需要在探究活動中觀察的現(xiàn)象有些是看不見、摸不著的，需要通過另一物體“替代”需要觀察的物體。

“力”是一個較抽象的概念。從力的定義角度“物體對物體的作用”，也很難讓學生有較直觀的想象。雖然人可以感受到力，但如果施力物體與受力物體皆與人無關(guān)，又不易研究力的各種特點了。故在觀察力有關(guān)的現(xiàn)象時，往往是通過受力物體的形變情況或運動狀態(tài)的改變來實現(xiàn)對力的現(xiàn)象的觀察。

在“平面鏡成像”實驗中，物體A像的大小、到鏡面的距離，都不可能直接測量，教學中用透明玻璃板代替平面鏡，以便可以用另一等大物體B代替物體A的像，這樣將看得見但摸不著的物體A的像轉(zhuǎn)換成實物體B。

研究磁體磁場分布時，用鐵粉或小鐵針“替代”，將看不見的磁場轉(zhuǎn)換成鐵屑的分布。而磁場的方向也可以轉(zhuǎn)換為場內(nèi)小磁針的指向。

電流大小也無法觀察，為了讓學生能夠直觀見到電流的變化，教學初期采用將電流轉(zhuǎn)換為小燈泡的亮度。

壓強、動能、重力勢能、熱量等物理量在學習之初沒有專有測量工具，而在實驗探究中又需要大致比較其值的大小。將壓強轉(zhuǎn)換成海綿凹陷程度、動能轉(zhuǎn)換為推動物體的移動距離、重力勢能轉(zhuǎn)換為小桌下陷深度、“研究物質(zhì)吸熱能力”實驗中，熱量轉(zhuǎn)換為加熱時間長短。

3.間接測量物理量

測量活動中轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用相當廣泛。初中階段所學測量工具不多，大部分物理量無法直接測量。

對于這些不易測得的物理量，通過物理公式轉(zhuǎn)換成可以測量的物理量，也是轉(zhuǎn)換思想的應(yīng)用之一。例如伏安法測電阻，將無法直接測量的電阻通過歐姆定律的變形式R=U/I轉(zhuǎn)換成測量電壓和電流。測量滑動摩擦力實驗中，測力計只能測拉力，所以必須讓物體勻速直線運動，利用二力平衡條件，將滑動摩擦力的大小轉(zhuǎn)換成拉力大小。

二、教學中滲透轉(zhuǎn)換思想具體策略及意義

在教學中滲透轉(zhuǎn)換思想，不僅是將運用到轉(zhuǎn)換法的實例直接向?qū)W生說明，如上述列舉的應(yīng)用轉(zhuǎn)換法的情形，還要加以歸納、啟發(fā)和推動學生在學習中通過所掌握的物理規(guī)律運用轉(zhuǎn)換法，培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)。

轉(zhuǎn)換法的運用對學生能力要求已經(jīng)較高，在初三教學中有比較多涉及。在教學中注重讓學生主動提出自己的方案，并加以討論比較，可以極大提高學生設(shè)計實驗的能力。

例如“探究電阻大小影響因素”實驗中，電阻大小無法直接測量，但在之前學習中，學生已經(jīng)知道電阻對電流有阻礙作用，課堂教學中教師向?qū)W生提出問題：如何判斷電阻大??？大部分學生都會回答用電流表測電流或比較小燈泡亮度，將兩種方法都進行演示，比較各自優(yōu)點，學生不僅學習運用簡單的轉(zhuǎn)換法，還能判斷不同方法的優(yōu)缺點，培養(yǎng)分析綜合能力以及合作交流能力。

對不同學情，滲透轉(zhuǎn)換思想時要求也不同。例如《科學探究：電流的熱效應(yīng)》一節(jié)中，需要比較電流產(chǎn)生的熱量，然而熱量無法直接測量，課本上利用已學過的熱量與物質(zhì)升高溫度的關(guān)系，將導體浸在煤油中，電流通過導體放出熱量，轉(zhuǎn)換成煤油升高溫度?？梢灾苯咏榻B并采用該方法進行演示實驗；也可以只是提示轉(zhuǎn)換法，經(jīng)過多次訓練的學生就有提出用電熱點燃火柴比較點火時間、加熱水或空氣比較氣壓變化等等讓人驚喜的想法。

滲透轉(zhuǎn)換思想不應(yīng)只局限于課本實驗。物理學史上大氣壓存在的馬德堡半球?qū)嶒灳褪寝D(zhuǎn)換法的一次精彩應(yīng)用，看不見、不為人所知的大氣壓，將兩個銅半球緊緊擠壓在一起，用十六匹馬將其拉開，將空氣的力量轉(zhuǎn)換為十六匹馬的拉力，不僅直觀且震撼人心，在科學史上留下了燦爛的一幕。托里拆利實驗將大氣壓大小轉(zhuǎn)換為水銀柱的高度，奧斯特實驗中利用小磁針偏轉(zhuǎn)“看見”電流的磁效應(yīng)。在教學中適時介紹，吸引學生興趣同時，轉(zhuǎn)換的思想也慢慢滲透入物理課堂了。

各種各樣測量工具的原理，其實也是轉(zhuǎn)換思想的應(yīng)用。例如天平其實是利用杠桿平衡條件將物體質(zhì)量轉(zhuǎn)換為砝碼質(zhì)量，彈簧測力計利用彈簧伸長量與拉力成正比轉(zhuǎn)換力的大小，溫度計利用液體熱脹冷縮將溫度轉(zhuǎn)換為液體體積，電流表利用磁場對通電導體有力的作用將電流大小轉(zhuǎn)換為指針偏轉(zhuǎn)角度；液體壓強計將液體壓強轉(zhuǎn)換為U形管兩側(cè)液柱高度差，驗電器將電荷轉(zhuǎn)換為金屬箔片張開的角度。在教學中涉及這些測量工具時帶著轉(zhuǎn)換思想，向?qū)W生滲透這樣一個觀念，測量工具并沒那么神秘莫測，學習了相關(guān)物理規(guī)律后，自己也可以制造不同的測量工具，將學生帶入廣闊的應(yīng)用空間，培養(yǎng)動手實踐能力，提高學習興趣效果明顯。

在教學中適時滲透轉(zhuǎn)換思想，培養(yǎng)學生良好的思維習慣，遇到問題不拘泥于表象，能想到利用相關(guān)物理規(guī)律，換一個角度思考、解決問題。學生拓寬視野，不斷提高科學素養(yǎng)，也是實現(xiàn)課程改革的目標。