浅谈转换法在初中物理学中的应用

左国荣

[摘   要]当今社会知识更新迅猛，仅靠学校学习的知识已不能满足社会发展的需求。在教学过程中，教师应注意方法的渗透，以培养学生的学习能力，为学生的终身学习打下基础。当我们在研究和处理问题时，难免会遇到一些障碍，此时如果能转换一下思维方式和处理方法，就会有一种柳暗花明的感觉，问题瞬间迎刃而解。转换法是贯穿在初中物理中非常重要的方法。学生学会用转换法来思考和处理问题，大脑就会豁然开朗，进而能更轻松地学好物理，学习的自信心和兴趣也就能得到进一步地增强。

[关键词]转换法;初中物理;应用

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2019）02-0043-02

教师在初中物理教学中，要着力培养学生的物理素养，培养学生良好的探究习惯和能力及坚忍不拔的探究精神。早在2000多年前，阿基米德在思考如何鉴别王冠的含金量时，从洗澡时从浴缸里的水向外溢的现象中得到启发，归纳出“浸在液体中的物体受到浮力”的规律，即把物体在液体中受到的浮力转换成排开液体所受的重力。因此，当我们在直接处理或解决某一问题感到困难时，可以将问题等价地转换成我们熟悉的另一个问题去解决，如通过转换思维角度、物理狀态、物理过程、物理对象等，达到化难为易的目的，这其实就是转换法的思维方式。转换法是探究物理现象的一种重要的思维方法，教师有必要让学生养成自觉运用这种方法的习惯。

所谓转换法，主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见（直观）的现象;将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题;将在有限条件下难以直接测量或测不准的物理量转换为能够直接测量或能够准确测量的物理量的方法。初中物理在研究概念、规律和实验的过程中都可以采用这种物理方法。

一、转换法在不可见的现象中的应用

一些看不见、摸不着的微观现象，要研究它们的规律，可以使之转换成看得见、摸得着的宏观现象来认识它们。比如：分子，我们可以转换成研究墨水的扩散现象、闻香水味去认识它;分子力，我们可以通过将两铅块压紧时不会落下来或将玻璃板水平从水面拿起时所需拉力大于玻璃板所受的重力等来认识分子引力，可以通过物体难被压缩来认识分子斥力;电流，可以转换成电流产生的效应来认识它;磁场，可以转换成小磁针的有序排列展现出来;地磁场，可转换成指南针的偏转来认识的，等等。

二、转换法在不易见的现象中的应用

在有些实验中，实验的现象我们是能看到的，但是效果不明显，不容易观察，我们就将产生的效果进行放大，再进行研究。比如音叉、鼓面的振动，我们利用轻小物体反复被弹开，将其振动现象放大。在观察压力对玻璃瓶的作用效果时，将玻璃瓶装满水，用橡皮塞塞住密封，然后插上一根小玻璃管，用力挤压玻璃瓶，可看到小玻璃管内液面上升，这里将玻璃瓶的微小形变引起液面的变化放大成小玻璃管内液面的变化。

三、转换法在认识抽象、陌生、复杂的物理量中的应用

一些物理量比较抽象、陌生、复杂，不容易表示，我们可以转换为比较直观、熟悉、简单的物理量来认识。比如：能（能量）抽象、陌生，功是能的度量，能够对外做功的物体具有能。我们将小球的动能转换为小球对木块做功时木块被推动的水平距离来认识;将小球的重力势能转换为小球对木桩做功时木桩陷入沙槽中的深浅来认识。物体的内能，我们无法直接感知内能的变化，当不考虑物体体积的变化时，我们将物体内能的变化转换成温度的变化。比热容，在探究不同物质的吸热能力时，液体（水和煤油）吸收热量的多少转换成相同功率的电加热器加热时间的长短来反映。电功，我们将电功转换成电动机提升钩码时所做的功。电热，我们可以将电热的多少转换成观察电热加热液体时液体吸热升高温度的不同。磁场的强弱，我们可以转换成磁体吸引大头针数目的多少。

四、转换法在不易测量的物理量中的应用

一些物理量不容易直接测量，可转换为容易测量的物理量来间接测量。比如：测量不规则固体的体积，可以转换成为测其排开水的体积。测曲线的长度，可以转换成测细棉线的长度。测跑道的周长，可以转换成测自行车轮子的周长乘以圈数。测量滑动摩擦力时，转换成匀速直线运动时测拉力的大小。测量大气压强时，我们转换成测水银柱产生的液体压强。著名的马德堡半球实验充分证明了大气压强存在，且很大。还有一些物理量不容易直接测量，我们可以根据定义式转换成直接测得的物理量，再由其定义式计算其值。比如：电阻和电功率，可转换成测电压、电流，再利用定义式R = U/I和P =UI（伏安法）计算得到。密度，可转换成测质量、体积，再利用定义式ρ=m/V计算得到。还有速度、固体压强等物理量也是利用转换法测量的。

五、转换法在测量仪器或工具中的应用

物理中很多测量仪器或工具，应用到了转换法。比如：温度计，是将温度的高低转换成温度计内液体热胀冷缩的体积变化，在粗细均匀的玻璃管内，引起液柱高度的变化。弹簧测力计，将拉力的大小转换成弹簧的伸长量的多少。U形管压强计，是将液体压强的大小转换成U形管左右两边液面的高度差的大小。测电笔，将判断火线和零线转换成是否有微小电流通过氖管发光。验电器，将有无电荷转换成两金属箔片是否张开，电荷量的多少转换成箔片张开的角度的大小。电流表，利用通电线圈在磁场中发生偏转，将电流的大小转换成固定在线圈上的指针偏转角度的大小。初中物理利用了转换法的测量仪器或工具还有秒表、托盘天平、密度计、气压计、电压表、电能表等。

六、转换法在解答物理应用题中的应用

在解答物理习题时，我们经常也要用到转换法。

[例1]电压220 V的电源向远处某工地的一盏标有“PZ 220-60”的电灯供电，由于导线有电阻，灯泡的实际功率为55 W，则导线消耗的功率（）。

A.等于5 W B.大于5 W

C.小于5 W D.不能确定

解析：由于导线电阻未知，无法直接利用Pr=I 2 r计算它消耗的功率。此时可转换思维角度，导线的功率也等于电源输出的功率减去灯泡的实际功率。若不计导线电阻，则电源的输出功率等于灯泡的额定功率，即P = UI = 60（W）。现考虑导线有电阻，则电路中的电阻变大，电流变小，电源的输出功率P'= UI'< 60 W，而此时灯泡的实际功率为55 W，那么导线消耗的功率应小于5 W。故答案选C。

[例2]大伟同学用一个距离手3 m高的定滑轮拉住重100 N的物体，从滑轮正下方沿水平方向移动4 m，如图所示。若不计绳重和摩擦，他至少做了多少功（）。

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

解析：向右拉绳提升物体的过程中，人的拉力方向不是水平的且不断变化，不能直接运用W = Fs求解。在效果相同的情况下，将拉力做的功转换为直接提升物体所做的功。根据做功原理，不计绳重和摩擦，有W总=W有用，所以该同学使用定滑轮做的功W总=W有用=Gh=100 N×2 m=200 J。故答案为A。

七、转换法在解决实际问题中的应用

在生产生活中，为了体现以人为本，更好地把人从繁重复杂的劳动中解放出来，同时又能达到预期的效果，把非电学量转换成电学量的仪器或工具应运而生。

温度报警器（热敏电阻）把温度信号轉换成电信号;水位报警器把水位信号转换成电信号;油量表把油量信号转换成电信号;声控灯把声音信号转换成电信号;光控灯（光敏电阻）把光信号转换成电信号;地磅（压敏电阻）把力信号转换成电信号。风力传感器、气敏电阻和磁敏电阻等都应用了转换法。

总之，转换法在物理学中有着广泛的应用，让学生真正掌握了这种方法，就能更加轻松自由地遨游在浩瀚的物理海洋里，事半功倍地解决生活中碰到的纷繁复杂的物理问题，就更加有兴趣去探索更多的物理奥秘。

[   参   考   文   献   ]

[1]  王钢.最新中学物理学习思想方法[M].北京：中国青年出版社，2009.

[2]  刘世军.中学物理思想方法教学探索与实践[M].北京：光明日报出版社，2016.

（责任编辑 易志毅）