凸顯科學方法滲透科學思維

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通過對2015年上海中考物理試卷的整體分析，可以發(fā)現(xiàn)試卷命題緊扣物理課程標準，體現(xiàn)“從生活走向物理，以物理走向社會”的教育理念，注重科學探究的過程.通過對一些較難試題的賞析，可以發(fā)現(xiàn)運用合理的科學思維方法是解決問題的關(guān)鍵.本文從四個方面探討如何在試題中滲透科學方法教育.

1比較和分類中滲透多維思維

比較和分類是以已有知識為基礎(chǔ)，確定研究對象之間差異點和共同點，然后根據(jù)研究對象的共同點和差異點將對象區(qū)分為不同的一種科學方法.有些中考物理習題具有多值性，是由物理現(xiàn)象和物理過程的復雜性決定的.在遇到這類問題時須用到比較和分類的科學方法進行分類討論.

例1（2015年上海）甲、乙兩物體先后從同地沿同方向做勻速直線運動.甲比乙先運動2 s，甲運動6 s時通過的路程為6 m，此時甲、乙間的距離為2 m.在圖1所示的a、b、c三條圖線中，乙的s-t圖

A.一定是圖線a

B.一定是圖線b

C.可能是圖線bD.可能是圖線c

分析甲比乙先運動2 s，所以此時乙的運動時間為4 s，甲、乙的距離為2 m，但沒有確定是甲在前還是乙在前，運用分類的科學方法，可以確定乙的距離可能為4 m或者8 m.然后通過圖像4 s時的路程分別為6 m、8 m，看出a、c圖像都滿足要求，因此a、c的圖像都可以，故答案選擇選D.

例2（2015年上海）在圖2所示的電路中，電源電壓保持不變，閉合電鍵S電路正常工作.一段時間后，發(fā)現(xiàn)電路中至少有一個電表的示數(shù)變大，故障發(fā)生在電阻R1、R2上，其他元件仍保持完好.（1）用一個完好的小燈替換R2后，小燈（選填“一定發(fā)光”或“可能發(fā)光”）;（2）在原故障電路中，將電流表A與R1位置互換后，電壓表V的示數(shù)不發(fā)生變化，電路中可能存在的故障是.

分析（1）由圖示可知，兩個電阻為串聯(lián)關(guān)系，電壓表測電阻R2的電壓，由題目條件可知，電路中至少有一個電表的示數(shù)變大，則會出現(xiàn)三種情況分類：第一，若僅有電流表示數(shù)變大，則R2短路，用一個完好的小燈替換 R2后，小燈一定發(fā)光;第二，若僅有電壓表示數(shù)變大，則R2斷路，用一個完好的小燈替換R2后，小燈一定發(fā)光;第三，若電壓表和電流表示數(shù)同時變大，則電阻R1短路，用一個完好的小燈替換R2后，小燈一定發(fā)光;所以得出（1）問中填“一定發(fā)光”.將電流表A與R1位置互換后，電壓表V的示數(shù)不發(fā)生變化.通過分析：可能的原因分為三類：R2斷路、R2斷路且R1短路或R1短路.

以上兩道中考試題都運用了比較和分類的科學方法，很多學生往往只求出其中的一種情況，遺漏了別的答案.從思維方式看，是由單一化、直線型的單向思維造成的.但如果對事物進行多角度、多因素、多途徑和多層次的思考，就叫做多維思維.以上兩題凸顯出比較與分類的科學方法同時滲透了多維思維品質(zhì).

2分析和歸納中滲透邏輯思維

分析和歸納的科學方法本質(zhì)是通過分析個別情況推導出一般結(jié)論.這種方法在物理實驗數(shù)據(jù)處理過程中運用較多，通過對個別具體的數(shù)據(jù)進行分析從而歸納得出一般結(jié)論.

例3（2015年上海）在“驗證凸透鏡成像規(guī)律”實驗中，某小組同學利用焦距為10 cm的凸透鏡、高為3 cm的發(fā)光體，光屏和光具座進行實驗，將測得的物距u、像距v以及所成像的高L像分別記錄在表1中.在驗證得到凸透鏡成像的初步規(guī)律后，為了進一步研究，他們進行適量的運算，將結(jié)果分別記錄在表1的后兩列中.

①根據(jù)實驗需要1～6的數(shù)據(jù)，分析比較像距v隨物距u的變化情況及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：凸透鏡成像時，;

②根據(jù)實驗序號1～6的數(shù)據(jù)，分析比較像高L像與v/u的變化情況及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：凸透鏡成像時，;

（3）該小組同學繼續(xù)利用表中的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，分析、歸納得出結(jié)論.

①根據(jù)實驗序號1～3的數(shù)據(jù)，分析比較物距變化量Δu與像距變化量Δv的大小關(guān)系及成像情況，可得出的初步結(jié)論是：;

②根據(jù)實驗序號1～6的數(shù)據(jù)，分析比較物距u變化時，L像、u+v的變化情況，可得出的初步結(jié)論是：.

分析（1）通過對1～6中的像距v和物距u的數(shù)據(jù)分析歸納得出：焦距不變，像距v隨物距u的減小而增大;（2）通過對1～6中像高L像與v/u數(shù)據(jù)的定量分析，可以得出：同一發(fā)光體，像高L像與v/u成正比;（3）①計算1～3中物距變化量Δu和像距變化量Δv，然后分析它們的定量關(guān)系可以得出：同一發(fā)光體經(jīng)過同一透鏡成實像時，當Δu>Δv時，成縮小的像;②通過分析1～6中物距u、L像、u+v數(shù)據(jù)得出：同一發(fā)光體經(jīng)過同一透鏡成實像時，u越小，L像越大，當成縮小實像時，u+v隨u的增大而減小（或者寫當像比物小時，u+v隨u的增大而減小），當成放大實像時，u+v隨u的增大而增大（或者寫當像比物大時，u+v隨u的增大而增大）;

本題目給出了實驗過程中測量和運算過程中的一些數(shù)據(jù)，通過對這些個別數(shù)據(jù)的分析和歸納，可以得出一般結(jié)論.在這個試題中考查了學生分析和歸納的科學方法的能力.同時也滲透著一種借助于概念、判斷和推理等思維形式能動地反映客觀現(xiàn)實的理性認識活動，這種活動稱為邏輯思維能力.

3數(shù)理結(jié)合中滲透抽象思維

數(shù)學不僅僅是較簡潔、深刻表達物理概念、規(guī)律的語言，同時也是解決物理問題的重要工具.運用數(shù)學知識分析和解決物理問題方法稱為數(shù)理結(jié)合法，這種方法在中考物理解題中體現(xiàn)非常明顯.

例4（2015年上海）如圖3所示，均勻圓柱體甲和乙放置在水平地面上，現(xiàn)沿水平虛線切去部分后，使甲、乙剩余部分的高度均為h.若此時甲、乙的剩余部分對地面的壓力相等，則甲、乙原先對地面的壓強p甲、p乙和壓力F甲、F乙的關(guān)系是

A.p甲<p乙，F(xiàn)甲>F乙B.p甲<p乙，F(xiàn)甲<F乙

C.p甲>p乙，F(xiàn)甲>F乙D.p甲>p乙，F(xiàn)甲

分析剩余部分：F′甲=F′乙，剩余部分質(zhì)量：m甲=m乙.

剩余部分體積V甲>V乙.

所以得到材料的密度關(guān)系為ρ甲<ρ乙，

原先的高度h甲<h乙.

由于p甲=ρ甲gh甲，p乙=ρ乙gh乙，

所以得出p甲<p乙.

因為hh甲>hh乙，

又因為F甲hh甲=F乙hh乙，

所以F甲<F乙.

所以本題的答案選擇B.

例5（2015年上海）在圖4所示的電路中，電源電壓保持不變.電阻R1的阻值為20 Ω，現(xiàn)將兩個電流表A1、A2分別串接在電路中，向左移動滑動變阻器R2的滑片P，每次移動滑片P，均使變阻器R2連入電路的電阻減少相同的阻值，兩個電流表的示數(shù)如表2所示.

①求電源電壓U;

②若變阻器R2連入電路中的阻值為50 Ω時，求干路的電流I;

③請通過計算說明電流表A2串接在電路中的位置.

解析①電源電壓U=I1R1=20 Ω×0.6 A=12 V;

②通過滑動變阻器的電流為

I2=UR2=12 V50 Ω=0.24 A，

所以干路中的電流為

I=I1+I2=0.6 A+0.24 A=0.84 A.

③電流表串接在電路中的位置有兩種可能：測量R2的電流或者干路電流.假設(shè)串接在R2的這條支路上，根據(jù)R2=UI2，U=12 V，將I2=0.9 A、1.0 A、1.2 A、1.8 A分別代入得到R2的值分別為13.33 Ω、12 Ω、10 Ω、6.67 Ω.它們的電阻差值并非等間隔，所以推出電流表A2串接在干路上.

以上兩個試題都運用數(shù)學推導來解決問題，是一種典型的數(shù)理結(jié)合方法.雖然數(shù)學推導是一種抽象思維活動，但有些定量的物理問題運用這種方法可以快速正確的解決，同時也達到了訓練學生抽象思維能力.

4實驗操作方法中滲透動作思維

實驗操作方法是指人為創(chuàng)設(shè)情境來觀察、研究自然條件下難以出現(xiàn)的或難以考查的自然現(xiàn)象的方法.物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，所以實驗操作方法是研究物理的一種重要科學方法.物理中考實驗題命題也滲透著這種方法的考查.

例6（2015年上海）小華做“測定小燈泡的電功率”實驗，實驗器材齊全且完好，電源的電壓有2、4、6、8、10和12 V六檔，滑動變阻器有A、B兩個（A標有“10 Ω 1 A”字樣、B標有“20 Ω 2 A”字樣），待測小燈標有“2.5 V”字樣.小華選用電源的電壓為6 V檔，并選取一個變阻器進行實驗.他正確連接電路且實驗步驟正確，閉合電鍵時，發(fā)現(xiàn)小燈發(fā)光較亮，電壓表、電流表的示數(shù)分別如圖5甲、乙所示.

（1）測定小燈的額定功率需要測量和記錄的物理量是，判定該小燈正常發(fā)光的方法是.

（2）小華在實驗中，選用的變阻器是（選填“A”或“B”）.

（3）若要測出該小燈的額定功率，小華可采用的方法有：方法一，方法二.

分析（1）根據(jù)實驗的原理：P=UI，所以需要測量和記錄的物理量為：額定電壓、額定電流.在實驗的操作過程中，判斷小燈正常發(fā)光的方法為：電壓表示數(shù)為額定電壓“2.5 V”

（2）由圖中讀出電壓表的示數(shù)U=2.8 V，

U滑=U總-U=6 V-2.8 V=3.2 V，

讀出電流表的示數(shù)I=0.32 A，

R滑=U滑I=3.2 V0.32 A=10 Ω，

所以，選擇A滑動變阻器.

（3）因為電路中電流偏大，若要測出該小燈的額定功率，方法一是更換B滑動變阻器;方法二是更換4 V檔電源.

本題是一道測量小燈泡電功率的實驗題，考查了實驗過程中需要測量的物理量，器材的選擇以及測量方法.在考試的過程中能正確快速解出本題與平時親身操作實驗是完全分不開的.只有平時實驗過程中的動手操作才有考場上輕車熟路.這種直接與動作相聯(lián)系，在操作、行動中進行的思維，叫做動作思維.可以看出這道試題凸顯出實驗操作方法，滲透著動作思維品質(zhì).

通過對2015年上海部分中考物理試題的賞析，可以發(fā)現(xiàn)在解題過程中凸顯一些科學方法，同時滲透著相應的思維能力.這些為以后的教學工作提供了一定導向，作為初中物理教師，在平時的物理教學中應注重對學生科學思維方法的指導和訓練，掌握它在解答物理問題中的運用，從而全面發(fā)展學生的思維能力.