转化法在声学中的应用

初中学生不仅要学习基本的物理知识，还需要掌握相应的物理研究方法.在学习物理时，学生学会运用相应的物理研究方法，来认识和理解物理概念和物理规律，培养自己的科学思维方法和习惯，促进物理学科核心素养的形成.在初中物理教学中，常见的物理研究法有控制变量法、等效替代法、比值定义法、实验推理法、类比法和转化法等[1].学生掌握转化法能提高其学习物理的深广度，影响其有效解决物理问题和灵活运用物理知识[2].

转化法是指通过一定的方法将不容易直接观察到的物理现象使人直接看到或感受到.转化法是将微小转化为放大，将不可见转化为可见，将不可测量量转化为可测量量的方法[3].在声学中，有些物理现象学生不容易直接观察或感受到，可以通过一定的方法进行感知，而新课和习题课是学生学习物理知识和科学方法的重要课型.本文尝试着从新课教学和习题教学中介绍转化法在声学中的应用，使教师了解如何向学生渗透转化法，使学生掌握这一种重要的研究方法.

1转化法在新课教学中的呈现

物理研究方法往往隐藏在知识后面，对知识的支配和运用发挥着重要作用，因此，教师在新课教学中要显化科学方法的教育.在新课教学中有一些物理现象学生并不能直接观察或感受到，教师要引导学生通过一定的方法进行感知，并总结归纳这种物理研究方法为转化法，如图1所示.在声学中，研究声音是由物体的振动产生的，以及探究声音的响度与振幅的关系时，将微小的振动转化为放大，都涉及到转化法的应用.下面以“声音的产生”新课教学为例，具体介绍如何在新课教学中渗透转化法.

师：(教师引导学生认识声音是如何产生的，再演示较难观察或感受到发声体振动的实验)声音是由物体的振动产生的，但是所有发声体的振动我们都能直接观察或感受到吗？比如敲鼓时鼓面的振动，敲击音叉时音叉的振动，吹玻璃瓶时空气柱的振动.

生：不能直接观察或感受到.

师：击鼓时，我们不容易直接观察到鼓面的振动，你能用什么方法来感知它？

生：(思考后回答)可以在鼓面上加些小纸屑.

师：(教师在鼓面上加些小纸屑，如图2所示)在鼓面上加些小纸屑，敲击鼓面时，从鼓面上纸屑的跳动看出鼓面在振动，将鼓面的振动转化为纸屑的跳动.

师：人向玻璃瓶内轻轻吹气时，我们不容易直接观察到空气柱的振动，你能用什么方法来感知它吗？

生：我们向瓶内放些轻的小纸屑，从纸屑的跳动反映出空气柱的振动.

图2 纸屑在鼓面上跳动

师：(在玻璃瓶内加些泡沫，如图3所示)为了更好地反映出空气柱的振动，我们用轻小的泡沫代替纸屑.在玻璃瓶内加入泡沫，向玻璃瓶内吹气时，在听到声音的同时看到泡沫在跳动，将空气柱的振动转化为泡沫的跳动.

图3 泡沫在玻璃瓶内跳动

师：敲击音叉使音叉发声，我们不容易直接观察到音叉的振动，你能用什么方法来感知它吗？

生：(学生思考并回答)将正在发声的音叉靠近悬吊的小球，从小球的跳动看出音叉的振动.

师：(教师演示音叉把乒乓球弹开、将音叉放入水中和用手触摸音叉的实验，如图4所示)将乒乓球轻轻靠近正在发声的音叉，乒乓球来回跳动.当按住音叉时，乒乓球逐渐停止跳动.我们还可以将正在发声的音叉轻轻放入水中，发现水花四溅，将音叉的振动转化为水花的跳动.用手碰正在发声的音叉，能感受到音叉在振动.通过这些方法我们能直接观察或感受到音叉在振动.

图4 音叉振动的演示实验

师：(教师总结归纳)一些发声体的振动，人眼不容易直接观察到，比如敲鼓时鼓面的振动，敲击音叉时音叉的振动，吹玻璃瓶时空气柱的振动，这可以通过一定的方法将发声体的振动使人直接看到或感受到，这种方法叫做转化法.

教师先列举一些物理现象：敲鼓时鼓面的振动，敲击音叉时音叉的振动，吹玻璃瓶时空气柱的振动，这些物体的振动学生不容易直接观察或感受到，再者教师引导学生通过一定的方法进行感知，最后总结归纳运用了转化法.在“声音的产生”教学中，教师把转化法这一研究方法教育作为教学活动的中心，将方法的教育贯穿整个教学过程.

2转化法在习题教学中的应用

在物理教学中，不仅要在新课教学中突出物理方法教育，而且要在习题教学中将物理方法的教育显化出来[4].教师要引导学生从习题的问题情境中进一步认识知识，若习题中涉及到相应的物理研究方法，还要结合课本或课外习题向学生渗透其中涉及到的研究方法，使学生从习题中理解物理知识、掌握物理规律和培养科学思维方法，如图5所示.

文章来源：《声学学报》 网址: http://www.sxxbzz.cn/qikandaodu/2020/1015/351.html