鐘文瑜

(深圳大學師范學院附屬中學 廣東 深圳 518000)

曾文峰

(南頭中學 廣東 深圳 518000)

初中學生不僅要學習基本的物理知識，還需要掌握相應的物理研究方法.在學習物理時，學生學會運用相應的物理研究方法，來認識和理解物理概念和物理規(guī)律，培養(yǎng)自己的科學思維方法和習慣，促進物理學科核心素養(yǎng)的形成.在初中物理教學中，常見的物理研究法有控制變量法、等效替代法、比值定義法、實驗推理法、類比法和轉化法等[1].學生掌握轉化法能提高其學習物理的深廣度，影響其有效解決物理問題和靈活運用物理知識[2].

轉化法是指通過一定的方法將不容易直接觀察到的物理現(xiàn)象使人直接看到或感受到.轉化法是將微小轉化為放大，將不可見轉化為可見，將不可測量量轉化為可測量量的方法[3].在聲學中，有些物理現(xiàn)象學生不容易直接觀察或感受到，可以通過一定的方法進行感知，而新課和習題課是學生學習物理知識和科學方法的重要課型.本文嘗試著從新課教學和習題教學中介紹轉化法在聲學中的應用，使教師了解如何向學生滲透轉化法，使學生掌握這一種重要的研究方法.

1 轉化法在新課教學中的呈現(xiàn)

物理研究方法往往隱藏在知識后面，對知識的支配和運用發(fā)揮著重要作用，因此，教師在新課教學中要顯化科學方法的教育.在新課教學中有一些物理現(xiàn)象學生并不能直接觀察或感受到，教師要引導學生通過一定的方法進行感知，并總結歸納這種物理研究方法為轉化法，如圖1所示.在聲學中，研究聲音是由物體的振動產生的，以及探究聲音的響度與振幅的關系時，將微小的振動轉化為放大，都涉及到轉化法的應用.下面以“聲音的產生”新課教學為例，具體介紹如何在新課教學中滲透轉化法.

圖1 新課教學中轉化法的呈現(xiàn)

師：(教師引導學生認識聲音是如何產生的，再演示較難觀察或感受到發(fā)聲體振動的實驗)聲音是由物體的振動產生的，但是所有發(fā)聲體的振動我們都能直接觀察或感受到嗎？比如敲鼓時鼓面的振動，敲擊音叉時音叉的振動，吹玻璃瓶時空氣柱的振動.

生：不能直接觀察或感受到.

師：擊鼓時，我們不容易直接觀察到鼓面的振動，你能用什么方法來感知它？

生：(思考后回答)可以在鼓面上加些小紙屑.

師：(教師在鼓面上加些小紙屑，如圖2所示)在鼓面上加些小紙屑，敲擊鼓面時，從鼓面上紙屑的跳動看出鼓面在振動，將鼓面的振動轉化為紙屑的跳動.

師：人向玻璃瓶內輕輕吹氣時，我們不容易直接觀察到空氣柱的振動，你能用什么方法來感知它嗎？

生：我們向瓶內放些輕的小紙屑，從紙屑的跳動反映出空氣柱的振動.

圖2 紙屑在鼓面上跳動

師：(在玻璃瓶內加些泡沫，如圖3所示)為了更好地反映出空氣柱的振動，我們用輕小的泡沫代替紙屑.在玻璃瓶內加入泡沫，向玻璃瓶內吹氣時，在聽到聲音的同時看到泡沫在跳動，將空氣柱的振動轉化為泡沫的跳動.

圖3 泡沫在玻璃瓶內跳動

師：敲擊音叉使音叉發(fā)聲，我們不容易直接觀察到音叉的振動，你能用什么方法來感知它嗎？

生：(學生思考并回答)將正在發(fā)聲的音叉靠近懸吊的小球，從小球的跳動看出音叉的振動.

師：(教師演示音叉把乒乓球彈開、將音叉放入水中和用手觸摸音叉的實驗，如圖4所示)將乒乓球輕輕靠近正在發(fā)聲的音叉，乒乓球來回跳動.當按住音叉時，乒乓球逐漸停止跳動.我們還可以將正在發(fā)聲的音叉輕輕放入水中，發(fā)現(xiàn)水花四濺，將音叉的振動轉化為水花的跳動.用手碰正在發(fā)聲的音叉，能感受到音叉在振動.通過這些方法我們能直接觀察或感受到音叉在振動.

圖4 音叉振動的演示實驗

師：(教師總結歸納)一些發(fā)聲體的振動，人眼不容易直接觀察到，比如敲鼓時鼓面的振動，敲擊音叉時音叉的振動，吹玻璃瓶時空氣柱的振動，這可以通過一定的方法將發(fā)聲體的振動使人直接看到或感受到，這種方法叫做轉化法.

教師先列舉一些物理現(xiàn)象：敲鼓時鼓面的振動，敲擊音叉時音叉的振動，吹玻璃瓶時空氣柱的振動，這些物體的振動學生不容易直接觀察或感受到，再者教師引導學生通過一定的方法進行感知，最后總結歸納運用了轉化法.在“聲音的產生”教學中，教師把轉化法這一研究方法教育作為教學活動的中心，將方法的教育貫穿整個教學過程.

2 轉化法在習題教學中的應用

在物理教學中，不僅要在新課教學中突出物理方法教育，而且要在習題教學中將物理方法的教育顯化出來[4].教師要引導學生從習題的問題情境中進一步認識知識，若習題中涉及到相應的物理研究方法，還要結合課本或課外習題向學生滲透其中涉及到的研究方法，使學生從習題中理解物理知識、掌握物理規(guī)律和培養(yǎng)科學思維方法，如圖5所示.

圖5 習題教學中轉化法的呈現(xiàn)

在聲學習題中，常常涉及到一些看不見或感受不到的物理現(xiàn)象，或者一些難于測量的物理量，需要轉化為看得見或聽得見的物理現(xiàn)象，或者將其轉化為容易測量的物理量，這樣學生運用轉化法來解決問題更加容易.下面以兩道典型的習題為例，具體談轉化法在聲學習題中的應用.

(1)將不易觀察的現(xiàn)象轉化為能直接觀察的現(xiàn)象

有一些物理現(xiàn)象是學生不容易看見或感受到的，教師要引導學生從看得見或聽得見的現(xiàn)象中獲取相關信息，運用轉化法來解決物理問題.

【例1】小明為了“看”到自己的聲音，將一個飲料瓶去掉瓶蓋和瓶底，在飲料瓶的一端蒙上膠膜，小明對飲料瓶另一端說話(不接觸飲料瓶).為了更好地看出說話時膠膜在振動，他在膜上粘有一小塊平面鏡，將小手電筒發(fā)出的光照射在平面鏡上，會看到墻上反射的光斑在晃動.小明從______(填觀察到的現(xiàn)象)看出飲料瓶上膠膜的振動，從而“看”到自己的聲音.

除了用在膠膜上粘平面鏡的方法，你再想一種方法，你能看到說話時膠膜在振動，從而“看”到自己的聲音______.

解析:聲音能聽到但難于看見，人對飲料瓶說話時聲波引起飲料瓶上膠膜的振動，而這膠膜的振動不容易直接觀察，通過反射到墻上的光斑在晃動，看出飲料瓶上膠膜的振動；還可以在膠膜前懸掛一個輕質小球，從小球的跳動顯示出膠膜的振動，從而“看”到自己的聲音，這采用了物理上的轉化法.

可見，將不容易看到或感受到的現(xiàn)象，轉化為看得見或感受到的現(xiàn)象，使學生在運用物理知識時更加靈活.

(2)將難于測量量轉化為易于測量量

一些物理量是學生用現(xiàn)有實驗儀器難于進行測量的，教師要引導學生運用轉化法，將這些難于測量量轉化為易于測量量.

【例2】噪聲是一種嚴重的環(huán)境污染，小明想比較毛衣、報紙、棉花、泡沫塑料的隔音性能，來選擇一種隔音性能好的材料做耳罩的填充物，實驗器材有待檢測的材料、音叉、鬧鐘和鞋盒.小明將聲源放入鞋盒內，在其四周塞滿待測材料，再蓋上盒蓋，請你協(xié)助小明設計一種實驗方案，來比較不同材料的隔音性能[5].

解析:不同材料的隔音性能比較難直接進行測量，而響度和長度我們是能用現(xiàn)有實驗儀器進行測量的.可以將材料的隔音性能轉化為在相同位置聲音的響度設計方案，也可將材料的隔音性能轉化為從聽不見聲音處到鞋盒的距離的測量出發(fā)，設計實驗方案，故設計的方案如下.

方案A：讓人站在距鞋盒一定距離外，用分貝儀測量此處所聽見聲音的響度并進行比較，測得此處聲音的響度越小的材料隔音效果越好.

方案B：讓人一邊聽聲音一邊后退，直至聽不見聲音為止，比較此處距鞋盒的距離，測得此處距鞋盒的距離越小的材料隔音效果越好.

可見，將不容易測量量轉化為容易測量量，這樣使學生在解決和處理物理問題時顯得更加簡單.

3 思考與建議

科學方法是連接物理知識和物理現(xiàn)象的紐帶，是物理認識活動的中介[6].教師不僅要向學生滲透控制變量法、類比法、等效替代法等物理研究方法，而且要加強學生對轉化法的理解與應用.在新課教學中，教師要外顯隱藏在物理知識后面的科學方法，引導學生總結歸納其中涉及到的科學方法.

在習題中，有些物理問題學生需要用到轉化法才能更容易解決，此時教師要外顯習題中支配和應用知識的科學方法，讓學生體會到轉化法給解決物理問題帶來的便利.教師要重視在新課和習題課中向學生滲透轉化法，突出轉化法在聲學及其他領域的重要應用.