讓學(xué)生體驗一些重要的科學(xué)思想方法

“學(xué)生聽懂科學(xué)知識與解答科學(xué)問題間還隱藏著什么東東?”“科學(xué)課我聽聽都能聽懂，可一做題目卻困難重重”“科學(xué)題目我平時做過的數(shù)量不少，但一碰到新題卻又不知所措”

“現(xiàn)行科學(xué)教學(xué)模式與提高科學(xué)素養(yǎng)的要求還有哪些差距？”讓學(xué)生體驗一些重要的科學(xué)思想方法我國舊版初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)“科學(xué)課程的分目標(biāo)，包括四個方面：科學(xué)探究（過程、方法與能力），科學(xué)知識與技能，科學(xué)態(tài)度、情感與價，科學(xué)、技術(shù)與社會的關(guān)系。探究能力：觀察現(xiàn)象和提出問題的能力，……提出猜想和形成假設(shè)的能力……；制定計劃、進行簡單的實驗設(shè)計和手腦并用的實踐能力，……；收集信息和處理信息的能力……；科學(xué)知識與技能：了解或理解基本科學(xué)事實、概念、原理和規(guī)律，學(xué)會或掌握相應(yīng)的基本技能。能用所學(xué)知識解釋生活和生產(chǎn)中的有關(guān)現(xiàn)象，解決有關(guān)問題。”

一、學(xué)生困難教師深思(一)典型難題例1、安裝照明電路時，為檢測電路安裝是否正確，在接通電源前將火線上的保險絲取下，換成一個額定電壓為

220

V的白熾燈泡，同時斷開所有用電器的開關(guān)，接通

電源后發(fā)現(xiàn)燈泡正常發(fā)光。由此可以判定電路（

）

A．安裝正確

B．安裝不正確，某處有短路C．安裝不正確，某處有斷路D．還無法判斷思想方法：分析一段電路的結(jié)構(gòu)（明確研究對象，建立模型），等效轉(zhuǎn)換電路（認(rèn)知方面：掌握短路有關(guān)知識）例2、如圖所示，物體甲靜止在水平桌面上，當(dāng)物體乙輕放到甲上后，下列現(xiàn)象不可能發(fā)生的（）A．甲相對于桌面保持靜止，而乙相對于甲也靜止

B．甲相對于桌面保持靜止，而乙相對于甲沿斜面滑下C．甲相對于桌面向右運動，而乙相對于甲沿斜面滑下D．甲相對于桌面向右運動，而乙相對于甲靜止甲與桌面摩擦力較小甲與桌面摩擦力較大甲與乙之間摩擦力較小甲與乙之間摩擦力較大乙相對斜面靜止，甲不動。A發(fā)生乙沿斜面向下滑動，甲不動。B發(fā)生乙沿斜面向下滑動，甲向右動。C發(fā)生如何判斷？方法③：既然甲和乙保持相對靜止，我們可以把兩者整體看作一個研究對象，如圖所示，這個研究對象只受到二個豎直力作用！它不會從靜止開始運動?；蛘邚膶嶋H生活中尋找事實依據(jù)。方法④：從能量角度分析：甲和乙如果開始加速，那么動能從何而來？思想方法：分析運動狀態(tài)、建立“情景和模型”，隔離分析和整體綜合，從多個不同角度分析問題，聯(lián)系周圍實際、科學(xué)事實（認(rèn)知：彈力摩擦力等分析）例3．（2012?寧波得分最低題）實驗室中有一樣品，已知是由氧化亞鐵和氧化銅組成，小科把樣品均分成兩份，根據(jù)學(xué)過的知識進行如下實驗：步驟一：將其中一份樣品加入過量鹽酸得到溶液A步驟二：將另一份樣品在加熱條件下與過量一氧化碳充分反應(yīng)得到粉末B；步驟三：將溶液A、粉末B混合，結(jié)果產(chǎn)生無色氣體0.5克，并得到不溶于物32克和不含Cu2+的強酸性溶液．（1）溶液A的溶質(zhì)中，除生成的氯化亞鐵和氯化銅外，還含有_________.（2）計算原樣品中氧化銅的質(zhì)量；（3）計算粉末B中鐵的質(zhì)量；（4）原樣品中氧化亞鐵和氧化銅的質(zhì)量比為多少？(2)由于鐵比銅活潑，可以和銅鹽反應(yīng)，而步驟三中得到的是不含Cu2+的強酸性溶液，說明銅已全部被鐵置換出，而鐵不能存在于強酸性的溶液中，從而可以判斷32g不溶物全部為銅：

32g÷（64×100%÷80）=40g；(3)Fe+2HCl═FeCl2+H2↑Fe+CuCl2═FeCl2+Cu5625664x0.5gy16g56/2=x/0.5g解得：x=14g56/64=y/16g解得：y=14g

所以生成鐵的質(zhì)量為：14g+14g=28g答：粉末B中鐵粉的質(zhì)量為28g．思考：問題主要在于如何分析清楚相關(guān)的過程和數(shù)量特征！例4.一只刻度均勻但標(biāo)度不準(zhǔn)的溫度計，把它的玻璃泡浸沒在純凈的冰水混合物中，溫度計的示數(shù)為4℃，把它放在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純凈的沸水中，它的示數(shù)是84℃；把它放在實際溫度為－10℃的冰箱中，溫度計的示數(shù)為多少？⑵示數(shù)值和實際值的（函數(shù)）關(guān)系：T＝kt＋b，k和b兩個待定量解方程組，k＝0.8，b＝4℃T＝0.8t＋4℃⑴“實際溫度的變化”跟“顯示溫度的變化”比值：（100℃－0℃）／（84℃－4℃）＝1／0.8

1／0.8＝（－

10℃－0℃）／（t1－4℃）t/℃T/℃100844-10思想方法：數(shù)學(xué)思想方法。一是抽象出物理模型，建立方程組或函數(shù)關(guān)系、不等式，把物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題；二是綜合運用數(shù)學(xué)知識，解方程組或其它方法，進行有關(guān)的數(shù)學(xué)運算。科學(xué)思想方法學(xué)科思想：對學(xué)科發(fā)展和學(xué)科學(xué)習(xí)最具影響力的那些觀念、思想和見解。學(xué)科方法：根據(jù)學(xué)科內(nèi)在的規(guī)律和特點，總結(jié)和歸納出來的思維方法、研究方法與學(xué)習(xí)方法。解題過程小結(jié)：

文字圖表→情景（包括模型和狀態(tài)過程）→物理知識→方程→數(shù)學(xué)解→物理判斷物理思想方法：

邏輯思想方法（分析綜合歸納演繹比較分類等）抽象思想方法（模型法公式法平衡法守恒法等效法極端法等）數(shù)學(xué)思想方法（方程法比例法函數(shù)法不等式法賦值法圖象法）實驗思想方法（觀察法測量法科學(xué)探究思想方法）二、了解一些科學(xué)思想方法

㈠主要科學(xué)模型（物體模型、狀態(tài)和過程模型）1、普通物體。物塊、斜面、一段聲波、液柱液片、氣柱2、杠桿

“在力的作用下能夠繞固定點轉(zhuǎn)動的一根硬棒”推廣：研究物體轉(zhuǎn)動時，該物體就是一個杠桿

包括杠桿、滑輪和斜面及它們的變異體3、簡單機械4、一束光線或平行光束或透鏡成像推廣：不含動力裝置的任何機械系統(tǒng)。力平衡、轉(zhuǎn)動平衡、功能原理透過灌滿水的試管看物體，灌滿水的試管放在陽光下。例5例65、一段電路6、過程模型或狀態(tài)模型勻速直線運動、勻速轉(zhuǎn)動、輕質(zhì)不可伸縮的繩、光滑桌面、盛滿水的燒杯、薄凸透鏡會聚平行光于焦點、理想的電壓表和電流表、光線、磁感線。建立模型：忽略不計突出主要因素，忽略次要因素簡化問題U1＝I1R1W＝UIt例7例8例9．如圖所示，A、B兩船完全相同，船上站著兩個小孩質(zhì)量相同，船原來處于靜止?fàn)顟B(tài)。從某時開始，船上兩個小孩和岸上的小孩都用相同的力拉繩，則哪一條船先靠岸？㈡等效（替代）法串、并聯(lián)電路總電阻合力重力浮力力臂等效法把陌生、復(fù)雜的科學(xué)現(xiàn)象或過程在保證某種特性或關(guān)系相同的前提下，轉(zhuǎn)化為簡單、熟悉的科學(xué)現(xiàn)象或過程來研究的一種思想方法。轉(zhuǎn)換法主要是指在保證效果相同的前提下，將不可見、不易見的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成可見、易見的現(xiàn)象；將陌生、復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)換成熟悉、簡單的問題；將難以測量或測準(zhǔn)的科學(xué)量轉(zhuǎn)換為能夠測量或測準(zhǔn)的科學(xué)量的方法。㈢隔離分析和整體綜合例10.家用電冰箱門打開情況下能否作為空調(diào)使用？隔離分析：

比較Q吸與Q放的大小Q吸Q放整體綜合：

Q放－Q吸＝E電例11.如圖，一個斜柱狀容器內(nèi)盛有一定量的水，水面浮著一個重為5N的球。如果把球取出，則水對容器底部壓力的減少值（）A．大于5NB.等于5NC.小于5ND.與球的體積有關(guān)例12.將一勺熱水倒入量熱器，這時量熱器中的水溫上升了5℃，再加一勺同樣的熱水，水溫又升高了3℃。問：繼續(xù)再加7勺同樣的熱水，則此量熱器中的水溫還將上升多少？（不計熱傳遞中的熱損失，量熱器容積比勺大很多）第一次cm5℃＝cm1(Δt－5)℃第二次cm8℃＝c2m1(Δt－8)℃第三次cmt℃＝c9m1(Δt－t)℃5℃8℃t℃㈣認(rèn)識狀態(tài)和過程，構(gòu)建物理情境1．分析狀態(tài)情境例13.夾子是我們生活經(jīng)常使用的物品，附圖給出了用手捏開和夾住物品時的兩種情況，下列說法中正確是（）A.當(dāng)我們用手將其捏開時，它是省力的B.當(dāng)我們用其夾住物品時，它是費力的C.無論用手將其捏開還是夾住物品時，它都是省力的D.無論用手將其捏開還是夾住物品時，它都是費力的構(gòu)建轉(zhuǎn)動的物理情境：動力作用下、同時受阻力阻礙、杠桿繞支點轉(zhuǎn)動

例14.給你一架托盤天平和一把刻度尺，天平?jīng)]有砝碼，測算出天平游碼的質(zhì)量，寫出測量過程和計算式。需要建立天平平衡的情境：調(diào)零平衡

m砝g×L0＝m自g×L自稱量平衡

mg×（b÷2）＝m砝g×（a－L0）＋m自g×L

游碼的質(zhì)量

m砝＝bm÷（2a）F浮=G排=m排g=ρ液gV排

I=U/RP=UIF1L1=F2L2

v=s/tW=FsW＝UItP=W/tQ＝cmΔt時刻、狀態(tài)：時間、過程：2．分析過程情境

例15.如圖是一種汽車安全帶控制裝置的示意圖，這個裝置主要包括棘輪、鎖棒和復(fù)擺，它們都能繞各自轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。當(dāng)汽車處于靜止或勻速直線運動時，復(fù)擺豎直懸掛，鎖棒水平，棘輪可以自由轉(zhuǎn)動，乘員能拉動安全帶。當(dāng)汽車突然剎車時，復(fù)擺由于慣性繞軸轉(zhuǎn)動，使得鎖棒鎖定棘輪的轉(zhuǎn)動，乘員拉不動安全帶。請根據(jù)圖中復(fù)擺的位置判斷汽車的可能運動方向和運動狀態(tài)（

）A.向左行駛、突然剎車

B.向右行駛、突然剎車C.向左行駛、勻速

D.向右行駛、勻速

構(gòu)建慣性問題情境：哪一物體？原來狀態(tài)？后來狀態(tài)？轉(zhuǎn)動問題情境：杠桿？動力？阻力？支點？二力臂？例16.覆杯實驗中疑問：那薄片向上只受到大氣壓力，向下的除了大氣壓力還有液體壓力，它怎么不掉下來？思想方法：W=FsP=FvQ＝cmΔtF浮=ρ液gV排時空對應(yīng)不同模型不同的力平衡式時空對應(yīng)：任何一個定義式、計算式或者規(guī)律原理表達式，各物理量都有時間空間上的相對應(yīng)。（五）數(shù)學(xué)方法方程(組)法、比例法、圖象法、函數(shù)法、不等式法、賦值法1、方程(組)法關(guān)鍵：找到已知量和未知量（包括待求量）的“等量關(guān)系”！2、比例法列比例式時，特別思考：比例從何而來（先要寫出表達式）？成立的條件當(dāng)前滿足嗎？正比例還是反比例。例17．如圖所示，電源電壓不變，現(xiàn)將一個燈泡L接在離電源很近的AB兩點時，燈泡L消耗功率25W，若將燈泡L接在離電源較遠的CD兩點時，燈泡L消耗的功率為16W則輸電導(dǎo)線AC、BD上消耗的功率為_______W.3、圖象法⑴注意坐標(biāo)軸的物理意義。⑶注意截距、斜率的物理意義。⑵注意圖線上點的含義、圖線的特征。⑷注意面積、拐點的物理意義。4.極值法例18.A、B兩車沿相互垂直的鐵軌向其支點處行駛，A車離交點處1000米，車速40千米/小時；B車距交點500米，車速為30千米/小時，經(jīng)過多少秒兩車相距最近？最近為多少米？y2＝（1－40x)2＋（30x－0.5)2

＝2500x2－110x＋1.25①頂點坐標(biāo)法。y＝ax2＋bx＋c②配方法：y2＝（50x－1.1)2＋0.04

③一元二次函數(shù)判別式：二次函數(shù)y=ax2+bx+c，利用Δ＝b2-4ac≥0。(式中含y)若y≥A，則ymin＝A。若y≤A，則ymax＝A

④均值定理法求極值：⑤三角函數(shù)⑥圖象法⑦分析法：分析物理過程，根據(jù)物理規(guī)律確定臨界條件求解極值。斷路和短路并聯(lián)電路：一條支路電阻不斷減小、趨向零時，它分配到的電流如何變化？串聯(lián)電路：一部分電路電阻不斷增大、趨向無窮大時，它分配到的電壓如何變化？

I1＝R2

I／（R1＋R2）U1＝R1U／（R1＋R2）極限法思想方法：5.極限思維法例21.如圖一所示，一均勻輕質(zhì)杠桿從中間支起，在兩側(cè)各放一只粗細(xì)相同但長度不同的蠟燭后剛好平衡，同時點燃后，如果燃燒的情況也相同，那么燃燒一段時間后（）A.仍然平衡

B.左側(cè)下降C.右側(cè)下降

D.無法判斷常規(guī)解答：在點燃之前G1·OA＝G2·OB有G1＞G2，OA＜OB點燃一段時間后，設(shè)每支蠟燭減少的重力為⊿G，(G1－⊿G)·OA和（G2－⊿G）·OB通過計算得：(G1－⊿G)·OA－(G2－⊿G)·OB＞0所以杠桿不再平衡，且左端下沉。極限思維的方法（極值法）：將其變化過程引向極端的情況，也就是取物理量的極大值或極小值后再進行分析、推斷。量變到質(zhì)變質(zhì)變是由量變積累而成的，量變是質(zhì)變的基礎(chǔ)，沒有第一步量變的開始，就沒有第二步量變的開始，更沒有達成質(zhì)變的最后一步量變的開始。三、教學(xué)中滲透科學(xué)方法教學(xué)新課程的課堂教學(xué)（新授課）大體可以分為四個步驟來完成，即：創(chuàng)設(shè)情景，設(shè)置問題；自主學(xué)習(xí)，探究結(jié)論；合作交流，完善結(jié)論；運用結(jié)論，解決問題（或者提出新問題）。1、觀察法。觀察法是指研究者根據(jù)一定的研究目的、研究提綱或觀察表，用自己的感官和輔助工具去直接或間接觀察研究對象，從而獲得資料的一種方法。

（1）充分調(diào)動多種器官。要同動腦思考結(jié)合起來！（2）觀察需要