高超
摘 要:“转换法”是初中物理教学中常用的一种物理研究方法,本文通过对初中物理知识中的“转换法”归纳,以及阐述在物理教学中如何具体实施“转换法”的教学,尝试改变传统“重知识与技能,轻过程与方法”的教学。教会学生这种研究方法,有利于学生开展自主研究性学习和创新能力的培养,有利于提高学生的科学素质。
关键词:转换法;科学素质;自主;创新;研究方法;教学
转换法是初中物理教学中常用的物理研究方法,也是有效探索问题和解决问题的科学方法。教会学生“转换法”充分体现《课程标准》中提出的教师在教学生知识与技能的同时,重视对过程与方法的教学。使学生了解、掌握一些自然科学研究方法,这不仅对学生终身的学习和今后创造性的工作有益,而且对学好中学物理知识也有好处。方法对,学生就学得好而快,方法不对就要走弯路。“转换法”的学习有利于学生开展自主研究性学习和创新能力的培养,有利于提高学生的科学素质。物理学史上出现许多伟大的科学发现和科学规律,并不主要是那些科学家拥有多么博大精深的科学知识,更重要的是他们掌握着很好的科学研究方法。教师在日常的教学过程中要多引导学生采取合适的方法去研究问题并进行归纳总结,以致达到“授之以渔”的目的。
1 “转换法”的内涵
物理学中对一些比较抽象的看不见、摸不着的物理现象或不易直接测量的物理量,用一些非常直观的现象去认识或用容易测量的物理量间接测量的一种研究方法,这种方法在科学上叫做“转换法”。学习“转换法”有利于学生有效探索问题和分析解决问题,使一些抽象的物理知识变得形象直观,增强学生学习兴趣和学习信心。
2 初中物理知识中的“转换法”
初中学生是第一次有系统地接触到物理知识,对一些物理现象充满着好奇和探索的渴望,而当有些物理现象发生时,人们的感觉器官往往无法直接感知或不易观察到,在实验探究和学习中学生就觉得茫然。物理教学中就要引导学生将这些无法直接感知或不易观察到的物理现象转换成学生可以感知或容易观察到的现象去探究,这就是“转换法”。初中物理中有哪些物理知识和现象用到转换法呢?本文根据现行沪科版的物理教材,按照章节顺序做了以下归纳(见表1)。
在实验中,有很多物理量,由于其自身属性的关系,难于用仪器、仪表直接测量,或因条件所限,无法提高测量的准确度,这时我们可以根据物理量之间的定量关系和各种效应把不易测量的物理量转化成可以(或易于)测量的物理量进行测量,然后再求待测物理量,这种测量方法也是转换法(或转换测量法)。
除了表2“转换法”测量的实例外,还有根据物理量之间的各种效应进行转换测量,其中利用电流磁效应的有:①用电流表测电流、②用电压表测电压、③用电能表测量消耗的电能。这些电表都是利用电流磁场中受力(磁效应),把待测物理量转化为指针的偏转角和铝盘转动的圈数。
再者根据定量的函数关系进行转换测量,在初中实验探究也很常见,例如以下几个测量性的实验:①测量平均速度利用v=s/t转换成测量路程和时间,②测量密度利用ρ=m/V转换成测量质量和体积,③测量电阻利用R=U/I转换成测量电压和电流的大小,④测量电功率利用P=UI转换成测量电压和电流的大小等等。掌握好这种方法,对今后高中和大学的学习也有很大的启发,例如高中的“用单摆测定重力加速度”和大学物理中“密里根油滴法测定电子电荷”等。
3 “转换法”在物理教学中的具体实施
3.1 首先让学生了解“转换法”的基本概念,熟悉和强化“转换法”的应用
在沪科版的初中物理教材中,第一次很典型地遇到“转换法”是在“声音的产生与传播”中。我进行了如下教学设计:
演示实验:敲击音叉让它发声。
提出问题:音叉为什么会发声呢?
学生猜想:音叉之所以发出声音,是由于音叉的振动产生的。
教师引导:既然说音叉的发声是由于音叉的振动产生的,怎么没看到音叉有明显的振动呢?
学生讨论:甲学生想用手摸,乙学生想把音叉放入水中进行观察,丙学生想用线系好乒乓球靠近音叉进行观察……
教师让学生上台分别进行演示相关的实验,演示结束后教师做如下评价:
同学们的主意都不错,都能达到实验目的,但就直观性来说,乙、丙同学的实验更直观,也容易观察。同学们,你们知道吗?你们刚才把音叉放入水中进行观察和用线系好乒乓球靠近音叉进行观察,这些方法体现了一个重要的物理科学思想和研究方法,这就是“转换法”。
教学投影:什么是“转换法”呢?就是物理学中对一些比较抽象的看不见、摸不着的物理现象或不易直接测量的物理量,用一些非常直观的现象去认识或用容易测量的物理量间接测量的一种研究方法,这种方法在科学上叫做“转换法”。
教师总结:在第二章中测量曲线的长度时,转换成细棉线的长度,实际上也利用了“转换法”。在以后的学习中,我们会经常用到这种方法。
在此处的教学中,教师可不对转换法多做讲解,只要让学生知道物理中有这样一种重要的科学方法,知道转换法的概念即可。接下来在第四章第1节探究光在空气中传播路径时,让光在烟、雾中观察它传播路径。进一步引导学生将对一些比较抽象的看不见、摸不着的物理现象,用一些非常直观的现象去认识,将不易直接测量的物理量用容易测量的物理量进行间接测量。
3.2 让学生学会运用“转换法”进行实验设计
随着学生对“转换法”的熟悉和理解,在学习第七章第l节中“学会使用量筒和量杯”知识后,教师可以拿出一块形状不规则的小石块。
(教师)提出问题:怎样测出一块形状不规则的小石块的体积呢?
学生讨论并提出不同的实验方案,分析实验方案的可行性,发现总是不太满意。
(教师)引导:形状不规则的小石块的体积直接测量不太容易,物理有什么方法能把它变成容易测量的物理量呢?
有的学生回答:可以用“转换法”。
另一学生回答:可以把它浸没在水中,用量筒测出它排开水的体积。
让学生根据实验设计完成实验探究,体验成功进行实验探究的成就感,激发学生利用科学的物理研究方法进行新探究。
3.3 “转换法”的训练与考查
鉴于新的《课程标准》要求,学生在学习物理过程中,不仅要领会物理概念、规律,而且要重视过程与方法的学习,近几年来各省市的中考试题也加强了对物理研究方法的考查。平时我也精选了一些题目对学生加强这方面的训练。
[精选训练1]磁场是一种看不见的特殊物质,我们可以通过磁场对小磁针作用的效果来认识它,这是科学研究的一种常用方法,下列研究实例中不是采用这种研究方法的是( )
A、比较温度的高低——我们可以通过液体受热后体积的变化来认识它
B、学习电压——我们可以通过对比水压来认识它
C、了解电磁铁磁性的强弱——我们可以通过观察它吸引大头针的多少来认识
D、电路是否有电流——我们通过观察电路中电流表的指针是否偏转来认识
[精选训练2]分子运动肉眼看不见、摸不着,不便于研究,但我们可以通过研究墨水的扩散现象己来认识它,这种方法在科学上叫“转换法”,下面四个实例也采用“转换法”的是( )
A、利用光线来研究光的直线传播现象
B、判断电路中是否有电流时,我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定
C、研究电流与电压、电阻关系时,先保持电阻不变去研究电流与电压的关系;然后再保持电压不变去研究电流与电阻的关系
D、研究电流时,将它比做水流
[试题考查]2012年绍兴物理中考:15题 用能被感知的现象来表现难以感知或度量的事物、现象,是科学研究的重要方法。图1实验研究与其余三个方法不同的是( )
总之,做任何事情,方法是头等重要的,因为方法的好坏关系到事情的成功和失败。在实际教学中要培养学生良好思维习惯,在解决问题时要尝试运用各种物理研究方法,尤其是“转换法”,变换思维,不钻牛角尖,不断地提高科学素质和创新意识,这既是中考热点也是实现课程改革的目标。