初中物理科学思维与方法的应用概述.DOC

初中物理科学思维与方法的应用概述 江苏省淮州中学 纪友喜 科学思维和科学方法不仅是物理学家长期进行科学研究的经验积累，也是我们认知世界，进行实验探究的最基本的手段和途径。新课标苏科版物理教材的各个章节，都在有意识、有步骤地渗透了该方面的内容，让学生在学习物理知识的同时，从小接受科学方法的熏陶和训练，有利于培养和提高学生的科学素养。本文偿试将近年来全国中考中出现的相关考题，结合笔者的教学实践与体会，将初中物理常用的科学思想与思维方法进行总结归纳，主要有以下几种。 一、理想模型法 为了能更深刻地揭示自然规律，在研究某些问题时，我们通常摒弃次要因素，抓住问题的主要方面，把复杂问题简单化，对实际的问题进行“理想化”处理，这样既可以大大简化我们所研究的问题，而且，得出的结论又具有极高的精度，在允许的误差范围内与实际情况能完好吻合。 例1 人类在探索自然规律的过程中，总结了许多科学的研究方法，下列方法中，运用了建立理想模型法的是( ) A、引入“合力”的概念 B、将撬棒看成是绕固定点转动的硬棒 C、用“水压”类比“电压” D、保持电阻不变观察电流随电压的变化 点评与归纳 杠杆是初中物理一种典型的理想化模型。杠杆都会受到自身的重力作用；此外杠杆在外力作用下都不可避免地要发生形变。然而，在分析问题时，我们对它进行了理想化处理：作为“轻质”杠杆其重力我们忽略不计，作为“硬棒”，我们也不考虑受力后其发生的形变问题。这样处理后，对我们所要研究的问题的解决，带来了极大的方便。而且在一定的范围内，对所探讨问题的结论不产生影响。 这一物理思想，在物理学习过程中的很多地方都有所体现。如我们把“速度的大小和方向近似不变的运动”理想化为匀速直线运动；我们把“非常光滑的平面”理想化为摩擦力为零；我们用磁感线去描述磁场的分布特点；用光线描述光的传播方向和路径；在进行电路分析时，我们把电流表理想化为电阻为零，电压表当成为电阻无穷大的仪表；此外象质点、重心等，都属于典型的理想化物理模型。 二、等效替代法 等效法是以替代者与被替代者效果等同为前提，来研究物理现象和物理过程的一种科学方法。替代的目的是为了让我们所要研究的问题得到方便地解决，这种方法在一些中考试卷中也常常出现。 例2 [2006年·江西考题]“曹冲称象”的故事流传至今，最为人称道的是曹冲采用的方法，他把船上的大象换成石头，而其他条件保持不变，使两次的效果(船体浸入水中的深度)相同，于是得出大象的重就等于石头的重。人们把这种方法叫做“等效替代法”。请尝试利用“等效替代法”解决下面的问题。 [探究目的] 粗略测量待测电阻Rx的值 [探究器材] 待测电阻Rx、一个标准的电阻箱(元件符号)，若干开关、干电池、导线和一个刻度不准确、但灵敏度良好的电流表(电流表量程足够大)。 [设计实验和进行实验] (1)画出设计的实验电路图； (2)将下面的实验步骤补充完整，并用字母表示需要测出的物理量； 第一步：开关断开，并按设计的电路图连接电路； (3)写出Rx的表达式：Rx= 点评与归纳 根据所给器材，设计电路，利用等效替代思想，在电路相同、电源电压不变前提下，要使电阻箱与待测电阻单独接入电路时，电流表显示的示数相同，则Rx的阻值必定与电阻箱阻值相同。在教材苏科版8年级上第三章，利用玻璃研究平面镜成像实验中，为研究平面镜所成虚像特点，以一支未被点燃的蜡烛替代所成的像。在力学中，我们对力进行合成与分解；在电学中，我们求串、并联电路的总电阻；在分析电路时，我们用画“等效电路图”的方法，将复杂电路简单化。等效思想的灵活运用为我们解决问题提供了极大的方便。 三、实验推理法 因客观条件的限制，有一些物理规律无法由现实的实验直接获得，于是，在大量可靠事实的基础上，以现实的实验为原形，通过合理的思维推理，揭示出物理现象背后的本质规律，这便是实验推理法。 [2005年·山东泰安考题] 伽利略曾设想 过一个如图所示的理想实验，以下为他的设想步骤： ①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍 然要达到原来的高度 ；② 两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小将滚上另一个斜面 ； eq \o\ac(○,3) 如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度 ； ④ 继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球将要沿水平面做持续的匀速直线运动。 在上述的设想实验步骤中，有一个是实验事实，其余都是推论。属于可靠实验事实的是 (填序号)，属于理想化推论的是 (填序号) 把上述理想实验的设想步骤按正确的顺序排列是 (填序号)。