让学生体验一些重要的科学思想方法

“学生听懂科学知识与解答科学问题间还隐藏着什么东东?”“科学课我听听都能听懂，可一做题目却困难重重”“科学题目我平时做过的数量不少，但一碰到新题却又不知所措”

“现行科学教学模式与提高科学素养的要求还有哪些差距？”让学生体验一些重要的科学思想方法我国旧版初中科学课程标准“科学课程的分目标，包括四个方面：科学探究（过程、方法与能力），科学知识与技能，科学态度、情感与价，科学、技术与社会的关系。探究能力：观察现象和提出问题的能力，……提出猜想和形成假设的能力……；制定计划、进行简单的实验设计和手脑并用的实践能力，……；收集信息和处理信息的能力……；科学知识与技能：了解或理解基本科学事实、概念、原理和规律，学会或掌握相应的基本技能。能用所学知识解释生活和生产中的有关现象，解决有关问题。”

一、学生困难教师深思(一)典型难题例1、安装照明电路时，为检测电路安装是否正确，在接通电源前将火线上的保险丝取下，换成一个额定电压为

220

V的白炽灯泡，同时断开所有用电器的开关，接通

电源后发现灯泡正常发光。由此可以判定电路（

）

A．安装正确

B．安装不正确，某处有短路C．安装不正确，某处有断路D．还无法判断思想方法：分析一段电路的结构（明确研究对象，建立模型），等效转换电路（认知方面：掌握短路有关知识）例2、如图所示，物体甲静止在水平桌面上，当物体乙轻放到甲上后，下列现象不可能发生的（）A．甲相对于桌面保持静止，而乙相对于甲也静止

B．甲相对于桌面保持静止，而乙相对于甲沿斜面滑下C．甲相对于桌面向右运动，而乙相对于甲沿斜面滑下D．甲相对于桌面向右运动，而乙相对于甲静止甲与桌面摩擦力较小甲与桌面摩擦力较大甲与乙之间摩擦力较小甲与乙之间摩擦力较大乙相对斜面静止，甲不动。A发生乙沿斜面向下滑动，甲不动。B发生乙沿斜面向下滑动，甲向右动。C发生如何判断？方法③：既然甲和乙保持相对静止，我们可以把两者整体看作一个研究对象，如图所示，这个研究对象只受到二个竖直力作用！它不会从静止开始运动。或者从实际生活中寻找事实依据。方法④：从能量角度分析：甲和乙如果开始加速，那么动能从何而来？思想方法：分析运动状态、建立“情景和模型”，隔离分析和整体综合，从多个不同角度分析问题，联系周围实际、科学事实（认知：弹力摩擦力等分析）例3．（2012•宁波得分最低题）实验室中有一样品，已知是由氧化亚铁和氧化铜组成，小科把样品均分成两份，根据学过的知识进行如下实验：步骤一：将其中一份样品加入过量盐酸得到溶液A步骤二：将另一份样品在加热条件下与过量一氧化碳充分反应得到粉末B；步骤三：将溶液A、粉末B混合，结果产生无色气体0.5克，并得到不溶于物32克和不含Cu2+的强酸性溶液．（1）溶液A的溶质中，除生成的氯化亚铁和氯化铜外，还含有_________.（2）计算原样品中氧化铜的质量；（3）计算粉末B中铁的质量；（4）原样品中氧化亚铁和氧化铜的质量比为多少？(2)由于铁比铜活泼，可以和铜盐反应，而步骤三中得到的是不含Cu2+的强酸性溶液，说明铜已全部被铁置换出，而铁不能存在于强酸性的溶液中，从而可以判断32g不溶物全部为铜：

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

所以生成铁的质量为：14g+14g=28g答：粉末B中铁粉的质量为28g．思考：问题主要在于如何分析清楚相关的过程和数量特征！例4.一只刻度均匀但标度不准的温度计，把它的玻璃泡浸没在纯净的冰水混合物中，温度计的示数为4℃，把它放在一标准大气压下纯净的沸水中，它的示数是84℃；把它放在实际温度为－10℃的冰箱中，温度计的示数为多少？⑵示数值和实际值的（函数）关系：T＝kt＋b，k和b两个待定量解方程组，k＝0.8，b＝4℃T＝0.8t＋4℃⑴“实际温度的变化”跟“显示温度的变化”比值：（100℃－0℃）／（84℃－4℃）＝1／0.8

1／0.8＝（－

10℃－0℃）／（t1－4℃）t/℃T/℃100844-10思想方法：数学思想方法。一是抽象出物理模型，建立方程组或函数关系、不等式，把物理问题转化为数学问题；二是综合运用数学知识，解方程组或其它方法，进行有关的数学运算。科学思想方法学科思想：对学科发展和学科学习最具影响力的那些观念、思想和见解。学科方法：根据学科内在的规律和特点，总结和归纳出来的思维方法、研究方法与学习方法。解题过程小结：

文字图表→情景（包括模型和状态过程）→物理知识→方程→数学解→物理判断物理思想方法：

逻辑思想方法（分析综合归纳演绎比较分类等）抽象思想方法（模型法公式法平衡法守恒法等效法极端法等）数学思想方法（方程法比例法函数法不等式法赋值法图象法）实验思想方法（观察法测量法科学探究思想方法）二、了解一些科学思想方法

㈠主要科学模型（物体模型、状态和过程模型）1、普通物体。物块、斜面、一段声波、液柱液片、气柱2、杠杆

“在力的作用下能够绕固定点转动的一根硬棒”推广：研究物体转动时，该物体就是一个杠杆

包括杠杆、滑轮和斜面及它们的变异体3、简单机械4、一束光线或平行光束或透镜成像推广：不含动力装置的任何机械系统。力平衡、转动平衡、功能原理透过灌满水的试管看物体，灌满水的试管放在阳光下。例5例65、一段电路6、过程模型或状态模型匀速直线运动、匀速转动、轻质不可伸缩的绳、光滑桌面、盛满水的烧杯、薄凸透镜会聚平行光于焦点、理想的电压表和电流表、光线、磁感线。建立模型：忽略不计突出主要因素，忽略次要因素简化问题U1＝I1R1W＝UIt例7例8例9．如图所示，A、B两船完全相同，船上站着两个小孩质量相同，船原来处于静止状态。从某时开始，船上两个小孩和岸上的小孩都用相同的力拉绳，则哪一条船先靠岸？㈡等效（替代）法串、并联电路总电阻合力重力浮力力臂等效法把陌生、复杂的科学现象或过程在保证某种特性或关系相同的前提下，转化为简单、熟悉的科学现象或过程来研究的一种思想方法。转换法主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象；将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题；将难以测量或测准的科学量转换为能够测量或测准的科学量的方法。㈢隔离分析和整体综合例10.家用电冰箱门打开情况下能否作为空调使用？隔离分析：

比较Q吸与Q放的大小Q吸Q放整体综合：

Q放－Q吸＝E电例11.如图，一个斜柱状容器内盛有一定量的水，水面浮着一个重为5N的球。如果把球取出，则水对容器底部压力的减少值（）A．大于5NB.等于5NC.小于5ND.与球的体积有关例12.将一勺热水倒入量热器，这时量热器中的水温上升了5℃，再加一勺同样的热水，水温又升高了3℃。问：继续再加7勺同样的热水，则此量热器中的水温还将上升多少？（不计热传递中的热损失，量热器容积比勺大很多）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认识状态和过程，构建物理情境1．分析状态情境例13.夹子是我们生活经常使用的物品，附图给出了用手捏开和夹住物品时的两种情况，下列说法中正确是（）A.当我们用手将其捏开时，它是省力的B.当我们用其夹住物品时，它是费力的C.无论用手将其捏开还是夹住物品时，它都是省力的D.无论用手将其捏开还是夹住物品时，它都是费力的构建转动的物理情境：动力作用下、同时受阻力阻碍、杠杆绕支点转动

例14.给你一架托盘天平和一把刻度尺，天平没有砝码，测算出天平游码的质量，写出测量过程和计算式。需要建立天平平衡的情境：调零平衡

m砝g×L0＝m自g×L自称量平衡

mg×（b÷2）＝m砝g×（a－L0）＋m自g×L

游码的质量

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时刻、状态：时间、过程：2．分析过程情境

例15.如图是一种汽车安全带控制装置的示意图，这个装置主要包括棘轮、锁棒和复摆，它们都能绕各自转轴转动。当汽车处于静止或匀速直线运动时，复摆竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以自由转动，乘员能拉动安全带。当汽车突然刹车时，复摆由于惯性绕轴转动，使得锁棒锁定棘轮的转动，乘员拉不动安全带。请根据图中复摆的位置判断汽车的可能运动方向和运动状态（

）A.向左行驶、突然刹车

B.向右行驶、突然刹车C.向左行驶、匀速

D.向右行驶、匀速

构建惯性问题情境：哪一物体？原来状态？后来状态？转动问题情境：杠杆？动力？阻力？支点？二力臂？例16.覆杯实验中疑问：那薄片向上只受到大气压力，向下的除了大气压力还有液体压力，它怎么不掉下来？思想方法：W=FsP=FvQ＝cmΔtF浮=ρ液gV排时空对应不同模型不同的力平衡式时空对应：任何一个定义式、计算式或者规律原理表达式，各物理量都有时间空间上的相对应。（五）数学方法方程(组)法、比例法、图象法、函数法、不等式法、赋值法1、方程(组)法关键：找到已知量和未知量（包括待求量）的“等量关系”！2、比例法列比例式时，特别思考：比例从何而来（先要写出表达式）？成立的条件当前满足吗？正比例还是反比例。例17．如图所示，电源电压不变，现将一个灯泡L接在离电源很近的AB两点时，灯泡L消耗功率25W，若将灯泡L接在离电源较远的CD两点时，灯泡L消耗的功率为16W则输电导线AC、BD上消耗的功率为_______W.3、图象法⑴注意坐标轴的物理意义。⑶注意截距、斜率的物理意义。⑵注意图线上点的含义、图线的特征。⑷注意面积、拐点的物理意义。4.极值法例18.A、B两车沿相互垂直的铁轨向其支点处行驶，A车离交点处1000米，车速40千米/小时；B车距交点500米，车速为30千米/小时，经过多少秒两车相距最近？最近为多少米？y2＝（1－40x)2＋（30x－0.5)2

＝2500x2－110x＋1.25①顶点坐标法。y＝ax2＋bx＋c②配方法：y2＝（50x－1.1)2＋0.04

③一元二次函数判别式：二次函数y=ax2+bx+c，利用Δ＝b2-4ac≥0。(式中含y)若y≥A，则ymin＝A。若y≤A，则ymax＝A

④均值定理法求极值：⑤三角函数⑥图象法⑦分析法：分析物理过程，根据物理规律确定临界条件求解极值。断路和短路并联电路：一条支路电阻不断减小、趋向零时，它分配到的电流如何变化？串联电路：一部分电路电阻不断增大、趋向无穷大时，它分配到的电压如何变化？

I1＝R2

I／（R1＋R2）U1＝R1U／（R1＋R2）极限法思想方法：5.极限思维法例21.如图一所示，一均匀轻质杠杆从中间支起，在两侧各放一只粗细相同但长度不同的蜡烛后刚好平衡，同时点燃后，如果燃烧的情况也相同，那么燃烧一段时间后（）A.仍然平衡

B.左侧下降C.右侧下降

D.无法判断常规解答：在点燃之前G1·OA＝G2·OB有G1＞G2，OA＜OB点燃一段时间后，设每支蜡烛减少的重力为⊿G，(G1－⊿G)·OA和（G2－⊿G）·OB通过计算得：(G1－⊿G)·OA－(G2－⊿G)·OB＞0所以杠杆不再平衡，且左端下沉。极限思维的方法（极值法）：将其变化过程引向极端的情况，也就是取物理量的极大值或极小值后再进行分析、推断。量变到质变质变是由量变积累而成的，量变是质变的基础，没有第一步量变的开始，就没有第二步量变的开始，更没有达成质变的最后一步量变的开始。三、教学中渗透科学方法教学新课程的课堂教学（新授课）大体可以分为四个步骤来完成，即：创设情景，设置问题；自主学习，探究结论；合作交流，完善结论；运用结论，解决问题（或者提出新问题）。1、观察法。观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接或间接观察研究对象，从而获得资料的一种方法。

（1）充分调动多种器官。要同动脑思考结合起来！（2）观察需要