“转化法”在解题中的应用

转化法就是把要解决的问题变换成另一个与之有关系的问题去解答，从而达到化难为易、化繁为简的目的。它是在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象，转化成可见、易见的现象；将陌生、复杂的问题转化成熟悉、简单的问题；将难以测量或难以测准的物理量转化为能够测量或能准确测量的方法。

例 （2007年江苏省无锡市）

37.如图1是小明设计的一种测定风力的装置，它可以根据电压表的读数反映风力大小，该装置的迎风板与一轻弹簧的一端相接，穿在光滑的金属杆上，弹簧是用绝缘材料制成的，原长为0.5m，受到压力后会缩短，其缩短的长度L与它所受的压力F的关系如图2所示。迎风板面积为0.5m2，工作时总是正对着风吹来的方向。电路中左端导线与金属杆M端相连，右端导线接在N点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆接触户好。金属杆粗细均匀，有一定的电阻，每10cm长的金属杆其电阻为0.1Ω。电路中电阻R1的阻值为1.5Ω，电源电压为9V。

（1）合上开关S，没有风吹时，弹簧处于原长。此时电压表的示数是多少？

（2）由于风力的作用，迎风板向左压缩弹簧，从而使电压表读数为7.5V，此时作用在迎风板上的风力多大？

（3）若风速为20m/s，那么每分钟内有多少千克的空气冲击迎风板？（ρ空气＝1.3kg/m3）

解析迎风板在没有风吹时，弹簧处于原长，此时连入电路的金属杆长0.5m，根据题设条件知道金属杆电阻Ro′= ×0.1Ω=0.5Ω，再根据串联电路的特点，求得电压表的示数。

当电压表示数为7.5V时，由欧姆定律和电路的相关特点可算出R1中的电流，金属杆两端的电压，进而知道金属杆的电阻、金属杆的使用长度、弹簧被压缩的长度，再通过图象知道风力的大小。

L=0.5m-0.3m=0.2m

由图像可知此时作用在迎风板上的风力为260N

(3)V=st=svt=0.5m2×20m/s×60s=600m3

m=PV=1.3kg/m3×600m3=780kg

点评由迎风板、弹簧、金属杆、电池、开关、电阻、电压表等组成如图电路，把迎风板接受到的风力大小转化为电压表的示数变化，把机械和电路有机的组合在一起，让学生了解这一装置的设计过程。本题以多个知识点为载体，要求学生分析多个物理现象中所遵从的物理规律和实质，考查学生的分析问题、理解公式（或定律）和计算的能力。学生应仔细分析各个过程和现象中所满足的规律和条件，列出方程，从而解出结果。

本题信息量大、综合性强、涉及的知识点多而难，在题型功能上要求学生有创造性思维能力，这就要求考生具有较宽的知识面和运用多个知识点综合应用解决实际问题的能力，能够体现出考生严谨的物理思维过程，它是反映考生综合素质与能力的好载体。

本题向学生渗透“转化”的思想，把现实当中很难直接测量的物理量转化为易于操作、便于测量、能方便读数的物理量，再运用物理定律揭示出它们之间的内在联系和变化规律，通过分析计算得出结果。

在解决物理问题的过程中，许多地方都要用到转化法，有时是多个方法并用，学生应掌握多种方法，灵活运用，以提高自身解决问题的能力。

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”