转换法

物理学术语

转换法是指在创造发明活动中，针对某个对象的探索遇到障碍、挫折而受阻时，或得到的解决问题方案并不理想时，于是改变观察思考问题的角度，改变运用的方法或实施的手段，改变解决问题的途径，或者改变事物内部的结构，从而使问题明确化，求得比较满意结果的一种思维方法。

简介

在物理实验中，很多物理量由于其属性关系无法用仪器直接测量，或不易测量，或难以准确测量，因此常将这些物理量转换为其他物理量进行测量，然后再反过来求出待测物理量，这种方法称为转换法。

使用转换法可将不可测的量转换为可测的量进行测量，也可将不易测准的量转换为可测准的量，提高测量精度。例如我国古代曹冲称象的故事，就是把不可直接称重的大象的质量，转换为可测的石块的质量，包含了转换法的思想方法；而利用阿基米德原理测量不规则物体的体积，则是将不易测准的体积转换为容易测准的浮力来测量，提高了测量精度；还有如通过测量三线摆的周期测刚体的转动惯量、通过落体法测物体下落的时间或转动的角加速度测刚体转动惯量等都是转换法思想方法的体现。由于不同物理量之间存在多种相互联系的关系和效应，所以就存在各种不同的转换测量方法，这正是物理实验最富有开创性的一面。转换测量方法使物理实验方法与各学科的发展关系更加密切，已渗透到各个学科领域。

转换测量方法大致可分为参量转换法和能量转换法。

分类

一、参量转换法

参量转换法利用各物理量之间的变换关系来测量某一物理量，这一方法几乎贯穿于整个物理实验领域。例如在用拉伸法测金属弹性模量实验中，要测量的是弹性模量E，而实际测量的是应力和应变，变换关系是由胡克定律得到的，即

二、能量转换法

能量转换法利用换能器（如传感器）将一种形式的能量转换为另一种形式的能量，从而通过测量另一种物理量来获得待测的物理量。由于电学量测量方便，通常将非电量转换为电学量测量，常见的能量转换有热电转换、压电转换、光电转换和磁电转换。

热电转换就是将热学量转换为电学量的测量，常见的热电传感器有热敏电阻、P-N结传感器和热电偶等，利用温差电动势测量温度，就是通过热电转换，将温度差转换为电势差，通过测量电势差从而得到待测温度。

压电转换就是将压力转换为电学量的测量，扬声器就是常见的换能器，压电转换常用于厚度、速度的测量，实验“声速的测量”就是压电转换的应用。

光电转换就是将光学量转换为电学量的测量，其基本原理是光电效应，常见的换能器有光电管、光电倍增管、光电池、光敏管等，实验“利用光电效应测量普朗克常数”和实验“单缝衍射的光强分布及测量”就是光电转换的应用。

磁电转换就是将磁学量转换为电学量的测量，主要是利用半导体材料的霍尔效应，换能器是霍尔元件，实验“霍尔效应实验”就是磁电转换的应用。

应用

测量仪器：秒表、电流表、电压表、电阻表、弹簧测力计、气压计、微小压强计、温度计、托盘天平、电能表、测电笔……

物理实验：探究声音产生的原因、探究液体压强的特点、探究影响导体产生电热多少的因素、探究压力的作用效果、电磁铁的磁性强弱……

用转换法（卡测法）测量硬币、乒乓球直径、圆锥体高度；

实例

物体发生形变或运动状态改变可证明一些物体受到力的作用；马德堡半球实验可证明大气压的存在；雾的出现可以证明空气中含有水蒸气；影子的形成可以证明光沿直线传播；月食现象可证明月亮不是光源；奥斯特实验可证明电流周围存在着磁场；指南针指南北可证明地磁场的存在；铅块实验可证明分子间存在着引力；运动的物体能对外做功可证明它具有能；可以通过电磁铁吸引铁钉的多少来显示电磁铁的磁性强弱；可以通过敲动音叉所引起的乒乓球的弹开来说明一切发声体都在振动等。

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