用转换法进行物理实验探究例谈

1、用转换法进行物理实验探究例谈红安县永河中学 夏桂生 物理新课标对物理探究实验作出了明确的教学要求:“用科学的探究方法,培养学生的实验探究能力,提高学生的综合素质和创新精神.”物理探究实验方法有很多,如控制变量法、类比法、转换法、等效替代法、建立模型法等等。这些探究方法中,转换法是应用最广泛、最具趣味性、也最能锻炼学生的想象能力、创新精神的一种探究方法。转换法,顾名思义,就是以合适的转换对象,进行适度的转换研究,把较难直接观察、不易长时间静态显现的物理现象,或难于直接测量的物理量转换成易于直接观察,能有效显现的现象或便于直接测量的物理量。这种方法的最大好处就是能化难为易,化繁为简,变抽象为具体,

2、便于学生理解和实验操作。它可以单独使用,也可以和其他探究方法同时组合使用，特别是和控制变量法的组合使用.其实,在很多测量工具的使用中,就渗透了这种方法的精髓,如弹力的大小,可以用弹簧的长度变化来显示,温度可用液柱长度的变化来显示,电流、电压、时间、速度、大气压等一类不便直接测量的物理量，可以用相应的表(计)指针偏转的角度来显示.一转换法运用的要点是选择合适的转换对象和测量工具,既要方便探究,又要能切合原意、原旨,必须建立转换量与原有量之间的某种有机联系,使之转换自然、贴切，不能一味只图简单、直观.。例一：蒸发现象进行得比较缓慢，而且难于直接观察，能否运用转换法将此现象直观地演示出来？方法：正确

3、调节、使用投影仪，使屏幕上出现了幻灯片上的文字（或字母）的清晰放大的像。向幻灯片上洒几滴水，屏幕上的像变模糊了。随着水分的慢慢蒸发，像又逐渐变得清晰起来了。点评：这个实验中，把热学现象转换成光学现象，把难以直接看到的蒸发现象转换成清晰可见的光学图片。例二：桌面受到挤压时，会发生形变，但这个形变量太小，不易直接看清。如何确知形变大小与压力的关系呢？方法：在桌面上竖立放置一高一低两个平面镜，桌面中间放置一个小光源，光柱射向较低的平面镜，并经两镜反射后，射到一光屏上成一光斑。用力按压桌面，观察到屏上光斑的移动，可以明显看出桌面受压产生形变的情况。点评：把桌面的微小形变转换成光斑的明显移动，把力学现象

4、转换成光学现象，直观、形象。类似的，还有把音叉的振动转化成被弹开的乒乓球或被激起的水花，把受到挤压的玻璃瓶产生的形变转换成插入水中的细管里的水柱上升程度，把大气压强的变化转换成水气压计中水柱的升降变化，等等。二确定好了转换对象，还要顺着思路，选择器材，精心设计理想的实验探究路线图，以便实验能顺利完成。例三：怎样设计实验来验证重锤对桩面打击力的大小与重锤的质量有关呢？分析：本问题的关键是如何较为准确地测量打击力的大小，因为一般的台秤不容易在瞬间撞击力的作用下准确读数。方法：在光滑平整的地板上，放一张白纸，在白纸上叠放一张复写纸，让排球从纸的正上方一定高度下落，排球打在复写纸上，在白纸上留下打击的

5、复写印迹，记作“印迹1”；换用足球，从同一高度落下，重做上面的实验，得到足球打击的“印迹2”；把“印迹1”放在台秤上，再将排球放在“印迹1”上，用力向下压排球，使排球的形变与“印迹1”重合，读出此时台秤的示数，记为F；用同样的方法测出F。点评：用“印迹”来显示球的形变，当形变与“印迹”重合时，即可用台秤长时间显示打击力的大小了。例四：电流通过导体会发热（电流的热效应），产生热量的多少与哪些因素有关呢?分析：本实验中，猜想产生热量的多少与哪些因素有关并不太难，难的是如何确定或比较产生热量的多少，因为“热量”这个物理量非常难于精确测量。方法：把两段阻值不同的电阻丝串联起来，浸在盛有相同质量、初温相

6、同的煤油的烧瓶中，通电一段时间后，测出两烧瓶中煤油的末温。点评：根据煤油的升温来显示产生热量的多少，这种转换也很酷吧？当然，也可以把电热转换成煤油柱或套在烧瓶口的气球的膨胀程度来显示。这些转换实验都很巧妙吧？其实，在现行物理教材中，还有很多物理实验探究，其转换法的运用都是相当巧妙的。如：电流的大小是根据其产生的各种效应的大小来认识的；磁场是根据其性质对放入其中的磁体产生磁力的作用来认识的；物体动能的大小是由它推动木块的距离远近来比较的；物体重力势能的大小是由它撞击木桩的深浅来比较的；地理海拔高度的变化，可以转换成金属盒气压计指针的移动；压力作用效果可由沙槽中“压力小桌”的陷没程度来显示；把电流表改装成油量表，即可由其示数变化知道深埋在地下的油箱中油面的位置高低了；电磁铁磁性的强弱变化可由其吸引大头针数目的变化来说明。总之，转换法的应用不但广泛（声、光、热、电、力、磁学实验中皆可运用），而且趣味性强，需要设计者有较丰富的想象力和创造力，有较强