转换法在初中物理中的应用.pdf

方法是人类从知识学习到能力发展的 中间环节 是沟通知识和能力的桥梁 科学 方法是科学问题解决的重要保证 既是科 学家研究问题的方法 也是同学们学习物 理的常用方法 转换法 是其中最基本 最 重要的思想方法之一 所谓 转换法 主要是指在保证效果 相同的前提下 将一些平常不可见 不易见 的现象转换成可见 易见的现象 将难以直 接测量或测准的物理量转换为能够测量或 测准的物理量 我们把这种将陌生 复杂的 问题转换成熟悉 简单的问题的思想方法 叫转换法 一 转化法 在声学中的应用 在做 声音是由于物体振动产生 的演 示实验时 轻敲音叉 可听到悦耳的声音 靠近音叉 仔细观察 也可以观察到音叉在 振动 但是 面对全班同学 由于距离的原 因 大部分同学观察不清音叉的振动 因而 误以为物体不振动也能够发出声音 因此 让全班同学看清楚音叉微小的振动是本实 验目的达成的关键 我们把音叉放置于水 面 如图1 即可看到振动的音叉溅起许多 水花 通过看到溅起的水花说明音叉在振 动 当水花不再产生时 即音叉也停止了振 动 同时声音也停止产生 如图2 还可以在 音叉旁挂一小球 当我们轻敲音叉时 小球 也随之而跳动 由此可知音叉也在振动 如 图3 也可以在鼓面放置一些小纸屑 当我 们轻敲鼓面的时候 我们也可以看到小纸 屑随之而振动 且有声音传出 说明声音是 由物体的振动产生的 本实验巧妙地将不易观察的音叉的微 小振动转化为易观察的清晰的振动 用这些 容易观察的现象把不容易观察的现象或抽 象的事物转化过来 从而提高实验的可见 度 降低了学习的难度 提高了学习的积极 性和学习效率 二 转化法 在力学中的应用 力 是一个抽象的概念 不少同学对 此概念总感到难以理解 它看不见 摸不着 虽然可以直接感知 但若产生作用力的两 个物体与人无关 就不好感知了 教材是通 过力的作用效果来判断力的存在的 如使 物体发生形变 或使物体的运动状态发生 改变 两种情况中只要出现一个 就可以认 为该力是存在的 因为摩擦力不易直接观察 和测量 在研究 滑动摩擦力的大小跟哪些 因素有关 时 摩擦力大小测量是实验成功 许国良 图1图2图3 物 理 方 法 专 题 讲 座 63 物 理 方 法 专 题 讲 座 之关键因素 如图4 教材并不是直接测量 摩擦力的大小 而是利用二力平衡条件的 关系 通过测量物体匀速运动时对弹簧测 力计的拉力大小来反映摩擦力的大小 巧 妙地把不易测量的摩擦力转换为容易测量 的弹簧测力计的拉力 从而使正确得出 滑 动摩擦力的大小跟哪些因素有关 的结论 成为可能 这些其实都是转换法的体现 液体压强也是非常抽象的物理量 教 材在研究液体对容器底部或侧壁的压强 时 通过观察容器上的橡皮膜向外突出的 程度来直观反映液体压强大小 如图5 液 体内部压强规律探究是通过U形管压强 计来进行的 在橡皮膜上用手施压 让同 学们了解液体内部压强的大小可通过U 形管两侧有色水位高度差大小来显示 U 形管两侧有色水位高度差越大 金属盒承 受的压强越大 同样也说明金属盒在液体 中承受的压强越大 这样 通过实验器材将 抽象的 微观的 不易观察的现象显示出 来 帮助同学们形成鲜明的表象 降低学 习的难度 在 研究动能的大小与哪些因素有 关 的实验中 物体动能大小是无法直接 看出 的 也无法用仪器测量 本实验设 计首先要解决的就是怎样 看出 动能的 大小 怎么办呢 教材利用能量与做功的关 系 把物体动能的大小转换为它能够对外 做功的大小反映出来 如图6 在同一平面 上 木块受到的摩擦力相等 当木块被撞 得越远 木块克服摩擦力做功越多 小车 具有的能量即动能就越大 通过转换法的 运用 把不可度量的动能 转换成可测量 的距离 这就大大降低了理解的难度 使 同学们更专注地通过观察木块被撞的距 离远近来判断小车动能的大小 从而探究 出实验结论 三 转化法 在热学中的应用 在学习蒸发现象的有关知识时 对于 酒精 水等无色透明的气态物质 其蒸发 过程无法用肉眼直接观察到 只能通过其 效果或气味来感知 我们把水的蒸发转换 为其他可见的现象 如湿衣服中的水蒸发 后 其效果是水不见了 而衣服变干 酒精 蒸发后 能在空气中闻到酒精的味道 这 样 同学们就能真切地感受到液体蒸发了 在 探究物质的吸热本领与哪些因素 有关 时 如图7 同学们首先猜想可能与 物质种类 物质的质量和升高的温度有关 接着 在制订计划与设计实验时应用控制 变量法让其中两个量保持不变 改变一个 量 看吸热多少 但这里遇到了一个困难 就是物体吸热的多少既看不出来 也没有 什么仪器来测量 这时 若能巧妙地将研究 的物理量进行转换 把隐性的物理量转换 图4 图5 图6 图7 64 成显性物理量 那么复杂问题就会化难为 易 迎刃而解 我们可以用两个相同的 酒精 灯 对其加热 通过比较加热时间的长短来 比较吸热的多少 四 转化法 在电磁学中的应用 电流是电荷的定向移动形成的 但是电 荷本身无法直接看见 不像 水流 车流 人流 那么直观 由于导体有电流通过时会 产生一定的效应 化学效应 热效应 磁效 应 因此 教材通过小灯泡发光来判断电 流的存在与否 同样 在 探究导体的电阻跟 哪些因素有关 时 因为在电压一定的条件 下 电阻发生变化时 会导致电路中的电流 发生变化 从而引起小灯泡的亮度变化 所 以 通过小灯泡亮度的比较来比较电阻的 大小 是将不可见的电阻转换为直观的亮 度来反映 在 探究电流通过导体时 产生的热量 与那些因素有关 的实验中 如图8 电流通 过导体时产生的热量无法直接观测和比 较 教材将比较导体产生的热量多少转换 为比较煤油吸热多少 观察同质量煤油温 度变化情况 比较同质量煤油吸热多少 从 而判断哪个导体产生的热量多 实验后 再 思考问题 该实验能否不用煤油而改用其 他方式来观察电阻通电后的发热情况 这 样 可促使转换的思维方法得到进一步训 练 提高实验探究的能力 在学习电磁知识时 将不可见的磁场 转换为铁屑的分布 通过受磁场作用力的 铁屑的分布情况来反映磁场的分布情形 从而建立磁场的理想模型 磁感线 在探 究电磁铁的磁性强弱时 将电磁铁的磁性 强弱转换为电磁铁对大头针的吸引的数 目 数目越大 磁性越强 还有 对很抽象的 电流的磁场 通过通电导线旁小磁针的偏 转来说明电流周围存在着磁场 磁场的方 向与电流的方向有关等 五 转化法 在解题中的应用 1 转换研究对象 在实际问题解决过程中 首先要选择 合适的研究对象 我们一般选取与所求量 有直接关系的物体为研究对象 但有一些 问题 这样思考下去困难重重 如果活用转 换法 将研究对象合理转换 问题就会得到 简捷解答 例1木块A漂浮在容 器 中 的 水 面 上 它上面放一石块B 如图9 此时 木块 A排开水的体积为V1 若将石块B从木块A 上取下 放入水中静止时 A和B排开水的体 积为V2 已知V1 V2 2dm3 木块A体积为4dm3 石块B的密度为3 103kg m3 g 10N kg 则 容器底对石块B的支持力为 A 10NB 20NC 30ND 40N 解析按常规方法 应分别选木块A 和石块B为研究对象 分析它们的受力情 况及力的变化 这样 无疑是较复杂的 若 能把A和B视为整体 巧以整体为研究对 象 即可速解 1 当石块B在木块A上时 整体处于 漂浮状态 有 图8 图9 65 1 D2 B3 B4 C5 C6 B 7 C8 C9 B 10 反射 虚 折射 虚 11 浅 水 空气 折射 上 12 40 60 B13 平面镜 凸透镜 发 生光的折射 倒立 放大 实 f u 2f 14 直线传播 虚 折射 实 折射 上 方 高 高 折射 虚 15 远些 放大镜 虚 16 倒立 缩小 2017 凸 实像 18 10 照相机19 凸 凸 乙 甲 20 21 22 23 24 1 15 2 上 3 c投 影 仪 幻灯机 放映机 25 1 u 2f2f v f 2 变大也大26 1 f f 2 右 或 透镜 3 大 第四讲仿真测试参考答案 物 理 方 法 专 题 讲 座 F浮1 GA GB 即 水gV1 GA GB 2 当B放在水中静止时 研究对象A 呈漂浮状态 研究对象B沉于容器底部 有 F浮A GA F浮B GB F支 F浮2 F浮A F浮B GA GB F支 即 水gV2 GA GB F支 由 两式相减 得 F支 水g V1 V2 20N 故选B 2 转换思维角度 不论在物理实验 还是在综合应用 中 转换法都有独特妙用 同学们要克服思 维定势 培养灵活的思维模式 利用题目 中的对应关系 隐含的条件 在不同的物 理量之间运用转换思想进行自由切换 为 解决问题提供新思维 新方法 新途径 例2把两个标有 6V3W 和 6V 4 5W 字样的小灯泡串联后 接在8V电源 上 在ts内电流通过它们所做的功分别 为W1 W2 然后把它们并联起来接在4V 电源上 在相同时间ts内电流通过它们所 做的功分别为W1 W2 则 A W1 W1 W2 W2 B W1 W1 W2 W2 C W1 W1 W2 W2 D W1 W1 W2 W2 解析按常规方法 须先分别算出两 灯的电阻 然后分别算出两灯串 并联时 各自消耗的电功率 才能比较两种情况下 两灯各自电功的大小关系 这