凸显科学方法渗透科学思维

储成节

通过对2015年上海中考物理试卷的整体分析，可以发现试卷命题紧扣物理课程标准，体现“从生活走向物理，以物理走向社会”的教育理念，注重科学探究的过程.通过对一些较难试题的赏析，可以发现运用合理的科学思维方法是解决问题的关键.本文从四个方面探讨如何在试题中渗透科学方法教育.

1比较和分类中渗透多维思维

比较和分类是以已有知识为基础，确定研究对象之间差异点和共同点，然后根据研究对象的共同点和差异点将对象区分为不同的一种科学方法.有些中考物理习题具有多值性，是由物理现象和物理过程的复杂性决定的.在遇到这类问题时须用到比较和分类的科学方法进行分类讨论.

例1（2015年上海）甲、乙两物体先后从同地沿同方向做匀速直线运动.甲比乙先运动2 s，甲运动6 s时通过的路程为6 m，此时甲、乙间的距离为2 m.在图1所示的a、b、c三条图线中，乙的s-t图

A.一定是图线a

B.一定是图线b

C.可能是图线bD.可能是图线c

分析甲比乙先运动2 s，所以此时乙的运动时间为4 s，甲、乙的距离为2 m，但没有确定是甲在前还是乙在前，运用分类的科学方法，可以确定乙的距离可能为4 m或者8 m.然后通过图像4 s时的路程分别为6 m、8 m，看出a、c图像都满足要求，因此a、c的图像都可以，故答案选择选D.

例2（2015年上海）在图2所示的电路中，电源电压保持不变，闭合电键S电路正常工作.一段时间后，发现电路中至少有一个电表的示数变大，故障发生在电阻R1、R2上，其他元件仍保持完好.（1）用一个完好的小灯替换R2后，小灯（选填“一定发光”或“可能发光”）;（2）在原故障电路中，将电流表A与R1位置互换后，电压表V的示数不发生变化，电路中可能存在的故障是.

分析（1）由图示可知，两个电阻为串联关系，电压表测电阻R2的电压，由题目条件可知，电路中至少有一个电表的示数变大，则会出现三种情况分类：第一，若仅有电流表示数变大，则R2短路，用一个完好的小灯替换 R2后，小灯一定发光;第二，若仅有电压表示数变大，则R2断路，用一个完好的小灯替换R2后，小灯一定发光;第三，若电压表和电流表示数同时变大，则电阻R1短路，用一个完好的小灯替换R2后，小灯一定发光;所以得出（1）问中填“一定发光”.将电流表A与R1位置互换后，电压表V的示数不发生变化.通过分析：可能的原因分为三类：R2断路、R2断路且R1短路或R1短路.

以上两道中考试题都运用了比较和分类的科学方法，很多学生往往只求出其中的一种情况，遗漏了别的答案.从思维方式看，是由单一化、直线型的单向思维造成的.但如果对事物进行多角度、多因素、多途径和多层次的思考，就叫做多维思维.以上两题凸显出比较与分类的科学方法同时渗透了多维思维品质.

2分析和归纳中渗透逻辑思维

分析和归纳的科学方法本质是通过分析个别情况推导出一般结论.这种方法在物理实验数据处理过程中运用较多，通过对个别具体的数据进行分析从而归纳得出一般结论.

例3（2015年上海）在“验证凸透镜成像规律”实验中，某小组同学利用焦距为10 cm的凸透镜、高为3 cm的发光体，光屏和光具座进行实验，将测得的物距u、像距v以及所成像的高L像分别记录在表1中.在验证得到凸透镜成像的初步规律后，为了进一步研究，他们进行适量的运算，将结果分别记录在表1的后两列中.

①根据实验需要1～6的数据，分析比较像距v随物距u的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：凸透镜成像时，;

②根据实验序号1～6的数据，分析比较像高L像与v/u的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：凸透镜成像时，;

（3）该小组同学继续利用表中的数据及相关条件，分析、归纳得出结论.

①根据实验序号1～3的数据，分析比较物距变化量Δu与像距变化量Δv的大小关系及成像情况，可得出的初步结论是：;

②根据实验序号1～6的数据，分析比较物距u变化时，L像、u+v的变化情况，可得出的初步结论是：.

分析（1）通过对1～6中的像距v和物距u的数据分析归纳得出：焦距不变，像距v随物距u的减小而增大;（2）通过对1～6中像高L像与v/u数据的定量分析，可以得出：同一发光体，像高L像与v/u成正比;（3）①计算1～3中物距变化量Δu和像距变化量Δv，然后分析它们的定量关系可以得出：同一发光体经过同一透镜成实像时，当Δu>Δv时，成缩小的像;②通过分析1～6中物距u、L像、u+v数据得出：同一发光体经过同一透镜成实像时，u越小，L像越大，当成缩小实像时，u+v随u的增大而减小（或者写当像比物小时，u+v随u的增大而减小），当成放大实像时，u+v随u的增大而增大（或者写当像比物大时，u+v随u的增大而增大）;

本题目给出了实验过程中测量和运算过程中的一些数据，通过对这些个别数据的分析和归纳，可以得出一般结论.在这个试题中考查了学生分析和归纳的科学方法的能力.同时也渗透着一种借助于概念、判断和推理等思维形式能动地反映客观现实的理性认识活动，这种活动称为逻辑思维能力.

3数理结合中渗透抽象思维

数学不仅仅是较简洁、深刻表达物理概念、规律的语言，同时也是解决物理问题的重要工具.运用数学知识分析和解决物理问题方法称为数理结合法，这种方法在中考物理解题中体现非常明显.

例4（2015年上海）如图3所示，均匀圆柱体甲和乙放置在水平地面上，现沿水平虚线切去部分后，使甲、乙剩余部分的高度均为h.若此时甲、乙的剩余部分对地面的压力相等，则甲、乙原先对地面的压强p甲、p乙和压力F甲、F乙的关系是

A.p甲<p乙，F甲>F乙B.p甲<p乙，F甲<F乙

C.p甲>p乙，F甲>F乙D.p甲>p乙，F甲

分析剩余部分：F′甲=F′乙，剩余部分质量：m甲=m乙.

剩余部分体积V甲>V乙.

所以得到材料的密度关系为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.

因为hh甲>hh乙，

又因为F甲hh甲=F乙hh乙，

所以F甲<F乙.

所以本题的答案选择B.

例5（2015年上海）在图4所示的电路中，电源电压保持不变.电阻R1的阻值为20 Ω，现将两个电流表A1、A2分别串接在电路中，向左移动滑动变阻器R2的滑片P，每次移动滑片P，均使变阻器R2连入电路的电阻减少相同的阻值，两个电流表的示数如表2所示.

①求电源电压U;

②若变阻器R2连入电路中的阻值为50 Ω时，求干路的电流I;

③请通过计算说明电流表A2串接在电路中的位置.

解析①电源电压U=I1R1=20 Ω×0.6 A=12 V;

②通过滑动变阻器的电流为

I2=UR2=12 V50 Ω=0.24 A，

所以干路中的电流为

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

③电流表串接在电路中的位置有两种可能：测量R2的电流或者干路电流.假设串接在R2的这条支路上，根据R2=UI2，U=12 V，将I2=0.9 A、1.0 A、1.2 A、1.8 A分别代入得到R2的值分别为13.33 Ω、12 Ω、10 Ω、6.67 Ω.它们的电阻差值并非等间隔，所以推出电流表A2串接在干路上.

以上两个试题都运用数学推导来解决问题，是一种典型的数理结合方法.虽然数学推导是一种抽象思维活动，但有些定量的物理问题运用这种方法可以快速正确的解决，同时也达到了训练学生抽象思维能力.

4实验操作方法中渗透动作思维

实验操作方法是指人为创设情境来观察、研究自然条件下难以出现的或难以考查的自然现象的方法.物理学是一门以实验为基础的学科，所以实验操作方法是研究物理的一种重要科学方法.物理中考实验题命题也渗透着这种方法的考查.

例6（2015年上海）小华做“测定小灯泡的电功率”实验，实验器材齐全且完好，电源的电压有2、4、6、8、10和12 V六档，滑动变阻器有A、B两个（A标有“10 Ω 1 A”字样、B标有“20 Ω 2 A”字样），待测小灯标有“2.5 V”字样.小华选用电源的电压为6 V档，并选取一个变阻器进行实验.他正确连接电路且实验步骤正确，闭合电键时，发现小灯发光较亮，电压表、电流表的示数分别如图5甲、乙所示.

（1）测定小灯的额定功率需要测量和记录的物理量是，判定该小灯正常发光的方法是.

（2）小华在实验中，选用的变阻器是（选填“A”或“B”）.

（3）若要测出该小灯的额定功率，小华可采用的方法有：方法一，方法二.

分析（1）根据实验的原理：P=UI，所以需要测量和记录的物理量为：额定电压、额定电流.在实验的操作过程中，判断小灯正常发光的方法为：电压表示数为额定电压“2.5 V”

（2）由图中读出电压表的示数U=2.8 V，

U滑=U总-U=6 V-2.8 V=3.2 V，

读出电流表的示数I=0.32 A，

R滑=U滑I=3.2 V0.32 A=10 Ω，

所以，选择A滑动变阻器.

（3）因为电路中电流偏大，若要测出该小灯的额定功率，方法一是更换B滑动变阻器;方法二是更换4 V档电源.

本题是一道测量小灯泡电功率的实验题，考查了实验过程中需要测量的物理量，器材的选择以及测量方法.在考试的过程中能正确快速解出本题与平时亲身操作实验是完全分不开的.只有平时实验过程中的动手操作才有考场上轻车熟路.这种直接与动作相联系，在操作、行动中进行的思维，叫做动作思维.可以看出这道试题凸显出实验操作方法，渗透着动作思维品质.

通过对2015年上海部分中考物理试题的赏析，可以发现在解题过程中凸显一些科学方法，同时渗透着相应的思维能力.这些为以后的教学工作提供了一定导向，作为初中物理教师，在平时的物理教学中应注重对学生科学思维方法的指导和训练，掌握它在解答物理问题中的运用，从而全面发展学生的思维能力.