1、浅谈转化法在物理教学中的应用 季云树 南京市六合区金陵中学龙湖分校 摘 要： 在我们的物理学习中, 许多学生在学习物理这门学科后, 都有这样一个共同的 认识, 认为物理学概念抽象, 难以去理解物理学当中所蕴含的一些物理意义。 一 些物理过程较为繁琐, 因此掌握有效研究物理问题的方法就显得尤为重要, 而 通常使用到的方法有:控制变量法、对比法、等效替代法、推理法、转化法等。 今天笔者将着重探讨转化法在中学物理教学中的应用研究, 从物理学的声学、 能 量、 电学几个方面去探讨转化法在物理教学中的实际运用, 知道转化法在物理教 学中带来的轻松便利, 并逐步认识到转化法对我们的物理课程学习和物理实验
2、大有裨益。 关键词： 物理; 实验; 转化法; 应用; 作者简介：季云树, 江苏省南京市, 南京市六合区金陵中学龙湖分校。 在物理实验中, 有很多物理量, 由于其自身的属性关系或者由于实验条件所限 制, 难于用仪器和仪表直接测量或者难以达到准确的测量, 我们此时就根据物 理量之间的定量关系或定性关系及各种物理效应把一些不易测量的物理量转化 成可以或容易测量的物理量进行测量, 再根据所测到的物理量来研究我们面对 的物理问题, 这种研究方法就叫转化法。 一、转化法在具体物理教学中的运用 首先, 转化法在声现象方面的应用:声源发出声音的响度大小与声源的振幅大小 有关, 但有时有的声源振幅较小, 人们
3、不容易用肉眼直接感观到, 所以我们在 上课时可以借助音叉触及面颊时发麻的感觉去感受发声体在振动。 当然这个实验 在实际教学实验时, 效果不是很明显, 触及面颊只能学生自己知道, 但是让其 他学生也知道的话, 我们就可以用激起水花的方法, 如图1所示, 但是在平时 的教学中只有坐在前排的学生才看得清楚一些, 后排的学生看的效果就不是很 明显了, 为了让全部同学都看得清楚, 因此此时可将音叉微小振动给予放大, 是教学的关键环节。 因此我们可以在音叉旁悬挂一小球, 当用手轻轻敲击音叉时, 小球也随敲击而跳动, 这样就可以让全体学生知道音叉此时在振动。 当然我们还 可以在让学生在桌子或鼓面上放上一些轻
4、小物体如图 2, 它们就会随着敲击桌面、鼓面的振动而跳动。这样就可以把桌面和鼓面的振动转化为容易看出的轻小 物体的振动上去, 这样让学生学得轻松, 教师教得也轻松。 图1 下载原图 图2 下载原图 例1如图 3所示是探究动能大小与哪些因素有关的实验。 (铜球质量大于钢球) 图3 下载原图 (1) 实验中你通过观察_知道小球的动能的大小, _图中小 球的动能最大。 (2) 实验中如何使得铜球和钢球滚到水平面速度相同?_。 (3) 图甲和丙, 探究动能与_的关系, 实验结论为_。 转化法在此实验中的应用:物体运动所具有的动能大小我们不知道, 但是可以把 小球的动能大小转化成小球对木块的做功的多少,
5、 即木块运动距离的大小, 木 块运动距离的大小越大, 说明小球具有的动能就越大。 例2如图 4所示电路中, 电源电压为10V, 且保持不变, 电阻R1=20, 滑动变 阻器R2的最大阻值是 30, 则当滑片P在滑动变阻器上滑动时, 电流表、电压 表上示数变化的最大范围分别是 () A.0.20.5A, 06V B.0.20.3A, 06V C.0.20.5A, 410V D.0.20.5A, 46V 图4 下载原图 通过这个电路图可以知道电阻R1和滑动变阻器R2串联, 电压表测量R2两端电压; 当滑片滑到滑动变阻器a端时滑动变阻器接入电路中的阻值为0, 此时电路中电 流最大, 电压表示数最小
6、(分配到的电压为 0) ;当滑片滑到b端时, 滑动变阻 器全部接入 (阻值最大相当于一个定值电阻) , 此时电路中电流最小, 电压最 大, 就可求出电流表和电压表示数的最小值和最大值。 考查学生对电路图的认识 及欧姆定律的综合应用, 在分析时应注意串联电路中电阻的分压与电阻大小是 成正比的, 即我们把电阻大小和分压大小进行转化, 在串联电路中电阻的阻值 越大分配的电压就越大。因此在平时的教学中要经常关注经常给学生进行总结, 这样学生的学习才会更轻松更容易。 二、转化法在物理重要实验中的运用 如图5 所示为探究沙子与水吸热升温快慢的实验装置。 设计实验方案时, 确定以 下需控制的变量, 其中多余
7、的是 () 图5 下载原图 A.取相同质量的沙子和水 B.盛放沙子和水的容器相同 C.采用完全相同的加热方式 D.酒精灯里所加的酒精量相同 此实验为了进一步比较水和煤油的吸热能力的大小, 小明设计了如下实验步 骤:A.在两个同样的烧杯中, 分别装入等体积的水和煤油;B.用两支温度计分别 测出水和煤油的初温;C.在烧杯中, 分别放入完全相同的电热器, 加热时间相 同;D.用温度计分别测出水和煤油的末温。 小聪认为: (1) 步骤 A存在的错误是_, 应改为_。 (2) 步骤C, 加 热时间相同是为了使水和煤油_。 (3) 步骤B和D是为了得出水和煤油 的_。 此实验要求相同质量的不同物质, 并且
8、向每种物质提供相同的热量, 用温度计 分别测出每种物质吸收了相同热量后升高的温度值, 通过比较温度值变化的大 小, 就可以得出物质吸收相同的热量后, 温度值的变化情况不相同。 此实验在烧 杯中, 分别放入完全相同的电热器, 加热时间相同就是让学生理解加热相同时 间是为了让水和沙子吸收的热量相同, 进一步理解水和沙子吸收热量的多少就看加热时间的长短。 如果老师在上此节比热容内容时运用转化法, 能轻松化解一 些让学生难以理解的知识点, 可以让学生进一步认识到质量相同的不同物质, 吸收相同的热量, 升高的温度是不一样的。 三、化无形为有形的体验转化法 化不易、 不能测量的物理量为可容易直接测量的物理
9、量, 在平时物理实验和探究 活动中, 我们需要测量一些物理量, 但有一些物理量是不容易测量的或者测量 不准的。遇到这种情况时, 我们可以转换成其他容易或直接测量、能测量较准的 物理量, 再通过物理定量公式计算出所要测量物理量的值, 即通过转化后进一 步采取间接测量的办法。 例如: (1) 对于一些无法直接测量的物理量, 如通过 =m/V转化为可以测量的物质质 量m和物体体积 V。 电功率这个物理量是没有办法直接测出的, 我们可以通过变通的方法使用电流 表、电压表, 用两表可以分别测出用电器两端的电压和通过用电器的电流大小, 再通过功率的定义式 P=UI即可算出此用电器电功率的大小。 (2) 在
10、测量滑动摩擦力的大小时, 因为滑动摩擦力是不容易直接测量得到的, 所以在测量滑动摩擦力的大小时, 此时弹簧测力计也并不能直接测量摩擦力的 大小, 但是可以通过二力平衡知识测量滑动摩擦力的大小 (用弹簧测力计拉着 木块做匀速直线运动) 。 通过测力计示数大小等于测力计对木块的拉力大小来转 化滑动摩擦力的大小, 把不易测的滑动摩擦力转换为弹簧测力计的拉力大小, 通过转化法让学生轻松理解滑动摩擦力的测量上遇到的难题。 (3) 在探究导体的电阻跟哪些因素有关时, 具体实验时我们可以给灯泡两端的 电压保持相同, 看通过的电流表发生变化情况, 即观察电流表此时的示数变化 情况。 最后转化为通过对电流表示数
11、大小的比较来比较电阻的大小, 从而将不可 见的电阻转化为直观的电流表的示数来反映, 这是一个非常好的教学策略, 更 是转化法在这个地方的精妙运用, 比单纯的看小灯泡的亮度情况要具体直白。 (4) 物质是由分子组成的, 分子体积很小, 靠我们肉眼是看不见的, 组成物质 的分子永不停息地做无规则运动, 分子的运动我们肉眼也无法看见, 但是分子 的运动可以通过一些宏观的现象表现出来。 例如生活中的一些扩散现象, 香水瓶 打开后, 屋子里充满香味;糖放入水中后, 整杯水都变甜了;衣箱里放入卫生球 后, 衣服充满了卫生球的味道。 我们可以通过转化法, 把一些看不见的微观现象 转化为我们肉眼能看到的宏观的
12、现象来说明分子在做无规则运动。 当然在实际的 教学中, 我们在上课时演示在一端封闭的玻璃管中注入水至一半位置, 然后再注入酒精至满, 封闭管口, 并将玻璃管反复倒置, 使水和酒精充分混合, 观察 液面的位置, 我们可以发现, 混合后水与酒精的总体积小于混合前水和酒精的 体积之和。这一现象可以充分说明分子间存在间隙。分子间存在间隙, 我们是看 不见的, 但是在实际的教学中我们可以将不能观察到的物理现象转化为能看到 的物理现象。 (5) “力”是物理学中一个比较难理解的概念, 看不见并且摸不着。学生对这个 物理概念总感理解较难。 虽然力不可以直接感知到, 但是我们可以通过力产生作 用效果帮助学生去
13、理解力。 在实际教学中, 大多数老师都是让学生通过力所产生 的作用效果来验证力是否存在, 如果此时物体形状或体积发生了改变或物体的 运动状态 (速度和方向) 发生改变, 上述两种情况中只要改变其中一个, 我们 就可以认为看不见的力确实是客观存在的。 事实上, 力的三要素的探究就是利用 力所产生的效果来达到目的的。这其实也是转化法的真实体现。 四、结束语 综上所述转化法在平时物理实际教学中都有十分广泛运用, 且转化法涉及许多 重要物理概念的理解与引入、物理探究活动的深入、物理规律的探寻、物理计算 的化解等, 也常常与转化法有密切联系。 但是在实际的教学中运用转化法需要与 其他物理方法有机结合,
14、有的放矢的使用。 我们物理教师还要处处留心做一个有 心的老师, 把握平时有利时机给学生不自觉的渗透转化法这一重要的学习方法, 使学生在物理的学习过程中领悟到转化法与其他物理方法有机配合, 深切体验 或感知到转化法给解决物理问题带来的便利, 最终掌握转化法并有效运用。 掌握 了转化法对于提升学生思维的深度、广度、灵活度, 以及提高学习能力和解题技 能等都大有益处。 况且这种物理学研究方法是学生必备的学习方法, 对我们的学 生今后物理的学习, 对物理知识的灵活应用, 对解决和处理问题影响都比较大。 参考文献 1阎金择, 田世昆.中学物理教学概论M.北京:高等教育出版社, 2003. 2杜明荣, 赵逸庶.初中物理教学策略M.北京:北京师范大学出版社, 2010. 3苏明义.新版课程标准解析与教学指导 (初中物理) M.北京:北京师范大学 出版社, 2012.
