在科学解题指导中,不能仅停留在对基础知识的复习巩固,更要在解题方法的教学上有所突破,避免学生出现做一题会一题的情况,提高学生归纳和总结的能力,为后续的教学打下扎实的基础。笔者在平时的教学中,对题目中出现的抽象现象进行归纳,指导学生采用转换法,替换法、极端发等科学方法,化抽象为具体,变纷繁为简约,让他们在平时的做题过程中学会运用,并逐渐形成一种解题模式,更快更准确的解题。 一、变抽象为具体
在平时的教学或做题中,总是会出现偏大偏小或变大变小之类的问题。笔者初期在讲解此类问题的时候,总能发现学生眼中的迷茫,似乎不能理解这个大小问题。所以笔者在后来的讲解过程中,将抽象的问题具体化,利用具体的数据或具体的物质来代替大小问题,多采用转换法,替代法等,学生就能很容直观的理解,从而提高解题的效率。如下列几种类型的题,学生掌握一种方法,经常强化,就能触类旁通。 1. 变比值为图形
一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象,要研究它们的运动等规律,使之转化为学生熟知的看得见、摸得着的宏观现象来认识它们.这种方法在科学上叫做“转换法”。如:空气看不见、摸不到,我们可以根据空气流动(风)所产生的作用来认识它;分子看不见、摸不到,不好研究,可以通过研究墨水的扩散现象去认识它;电流看不见、摸不到,判断电路中是否有电流时,我们可以根据电流产生的效应来认识它;磁场看不见、摸不到,我们可以根据它产生的作用来认识它.再 初中科学所囊括的物理部分涉及到一些基本的公式,比如说速度、密度、压力压强、浮力和电功等,在公式的应用中就包括有比值问题。如何快速而准确的解决此类问题,用具体的数据来代替比值就是一条捷径。如下面这个例题:
甲乙两个正方体放在水平桌面上,它们对桌面的压强之比为4:9,压力之比为9:4,则甲乙的受力面积之比为多少?
学生不清楚受力面积之比是4:9*9:4还是4:9/9:4,或者是另外的算法,在做题的时候混淆不清。如果采用具体的数据话,即甲乙的压强分别为4Pa和9Pa,压力也分别是9N和4N,再利用公式S=F/P,分别算出甲乙的受力面积分别是9/4M2和4/9M2,最后将两个数据进行比较,从而很容易得出正确的结论是81:16。
七年级科学中对量筒的使用和读数是重点,考题中经常会出现,很多学生在答题的过程中,主要凭上课时对老师讲解的记忆,而这样的记忆是很容易忘记、模糊的。如果不掌握其中的方法,到了九年级一轮复习中,对量筒的读数将是仍然困扰学生们的一个难题。
如用量筒测量液体的时候,俯视看和仰视看,比较真实值与测量值之间的大小问题。笔者在遇到类似问题的时候,主要采用图形和数据结合的方式来进行讲解,学生更能直观如何自制纳米胶的理解和接受,还学会了一种分析问题的方法。讲解时,先在黑板上画出俯视、仰视和正确读数这三种情况下的图。如下图:
根据图,很容易看出,俯视的读数是30,平视为正确读数,20;仰视读数为10。学生 能清晰地比较10、20和30的大小,并将之对应的读数与对应的值来进行对比,纵使题目千
变万化,学生也能清晰的将测量值与读数大小问题直观化。用具体数据来说明问题的优点在于学生容易比较数据的大小,将抽象的大小问题具体化。
2.化概念为数据
在电热器的教学中,学生不容易理解两个原理,一个是电热器的工作原理是利用导体的电阻大,产热多,另一个是,功率大的电热器电阻小。学生在这两个电阻大小问题上总是会混淆,而解决这个问题的也可以用具体的数据来辅助理解记忆。
对前一个概念的理解,用一些数据就可以能顺利地解决这个问题,学生在计算比较的过程中体验电热器的电阻比导线的电阻大,所以它产热多的原理。如:一卷铝导线,长为100M。导线的横截面积为1MM方。这卷电线的电阻是dingx2.9Ω。而一个500W的电饭煲,在U=220V的额定电压下,它的电阻等于(220V)2/500W=96.8Ω。导线和用电器是串联的,根据Q=I2Rt,在电流相等的情况下,电阻大则产生的热量多。所以电热器的工作原理是利用导体的电阻大,产热多。
对后一个问题的理解也必须借助实际的生活经验,即家用电器的电压都是固定的220V,各
个用电器相当于并联。利用公式:P=U2/R,在U相同的情况下,R越大则P越小。从而得出结论,家用电器的功率越大电阻越小。这个结论的得出与上一个结论并不存在矛盾,同样也可以用数据来进行比较。再stimulsoft如这个500W的电饭煲,电阻为96.8Ω。如果是1000W的热水器,在额定电压下,它的电阻就是48.4Ω。这两个数据对比可知,功率大的电阻小。但是就算是小的电阻,也比上一题中电线的电阻仍然大很多。学生在计算的过程中,利用具体的数据对比,可以提高其对一些基本概念的理解。
3.换代号为物体
这种做法实际就是替代法的运用。替代法是物理方法既是科学家研究问题的方法,也是学生在学习物理中常用的方法。替代法也称换元法,科学探究中等效替代法较为常见。等效替代法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下,将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。例如下面这个题目:
有等质量的a、b两种金属,相对原子质量Ar(a) < Ar(b) 。
将a放入质量分数为15%的稀硫酸中,b放入质量分数为15%的稀盐酸中,在反应中a、b均显正二价,产生的氢气的质量随时间的变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A、产生的氢气的速率 a < b
B、反应后a、b一定又有剩余
C、消耗的稀硫酸和稀盐酸质量一定不相等
D、消耗的b的质量一定小于消耗的a的质量
在解此题时,对于a、b的相对原子量只是一个大小,没有给我们实际的相对原子质量的值。根据题目告诉我们的“在反应中a、b均显正二价”,故我们可将a、b分别用同学们常见的金属Mg和Fe来表示,分别写出Mg和稀硫酸的反应的化学方程式及Fe和稀盐酸反应的化学方程式,结合他们的实际相对原子质量和生成氢气的质量的一个比值问题,在讲解的时候,因为有了具体的数据,学生在听的时候可比性比仅仅比较大小要容易理解和接受。
二、化纷繁为简单
通常情况下,由于物理问题涉及的因素众多,过程复杂,很难直接把握其变化规律进而对其做出准确判断。但我们若将问题推到极端状态,极端条件或特殊状态下进行分析,却可以很快得出结论。像这样将问题从一般推到特殊状态进行分析处理问题的解题方法就是极端法。极端法在进行某些物理过程的分析时,具有特殊作用,恰当应用极端法能提高解题效率,使问题化难为易,化繁为简,思路灵活,判断正确。
在科学复习中,主要是针对基础知识的复习和解题方法的指导,教给学生一种解题方法,从而帮助学生解决他们无从下手的题目就显得尤为重要。如下面这两种类型的题目,都没有很明确的给我们数据,学生遇到此类问题的时候,普遍比较的迷茫。而如果教会他们用极端法去考虑问题,就可以将抽象的问题具体话,轻松解决问题。
1、特值分析法
将某一单调变量取为特殊值,研究在此状态下另一变量的特征。
例1骑车往返甲乙两地,有风与无风比较,所用时间是否相等? 分析与解:既然不知风速与车速,不妨假定风速等于车速,则有风时逆风合速为0,所用时间趋向无穷大,必有有风时间大于无风时间。
同理,往返甲乙两港口,有水速和无水速所用时间关系以及上抛物体,有阻力和无阻力回到抛出点的时间关系也可分析。
例2(1. 2012年上海的中考)放在水平地面上的物体A、B高度相等,A对地面的压力小于B对地面的压力。若在两物体上部沿水平方向切去相同的厚度,则切去部分的质量mA’、差速防坠器mB'的关系是: ( )
A、 mA'一定大于mB' B、mA'可能大于mB'
C、mA'一定小于mB' D、mA'可能等于mB'
题中提到将两物体上部沿水平方向切去相同的厚度,这个厚度到底是多少,学生对此感觉比较的抽象。如果用极端法来分析,解题过程就比较的容易被学生理解和接受。首先因为是固体对地面的压力,此题中它们恰好等于该物体的重,故有F=G .又因为G=mg,所以A的质量比B的质量要小。极端分析法在于,此题说在两物体上部沿水平方向切去相同的厚度,因为它们高相同,切去相同的厚度,我假设切去的部分是它们的总高度,即,A、B都被切掉,则必然是切去的A一定小于切去B的。
2、极限分析法
将变量取值趋向极限,无穷大或无穷小,或0,研究另一变量的特征。
例3用电阻丝烧水,要使烧开的时间短些,电阻丝是长些还是短些好? 分析与解:不妨设电阻丝趋近无穷长,则电流为0,消耗功率为0,即电阻丝短些烧开时间短些。
例4从+Ql、+Q2两电荷中点O,点电荷q自由移动至图1中的B点,则q的加速度如何变化?
分析:在O点加速度为0,无穷远处加速度为0,则O与无穷远之间必有最大值,此最大值可能在B点、B点上方或B点下方,故结论迎刃而解。
3、临界分析法
分析题目中多种情况的交界点,即临界点,进而根据题设情况和临界条件,确定究竟属于哪种状态。
例5如图2,AB、AC两条绳连接小球A,可绕轴00´,
匀速转动,两绳拉直时,与竖直方向夹角分别为30º,45真空脱蜡炉º,小球质量M为2千克,AB=1米,求两绳均拉直的转轴的角速度条件。
分析:两绳均有弹力,其变化应为一个范围内, 当BA刚好无弹力,对应一个角速度;当CA段刚好无拉力时,对应另一个角速度。所求角速度大小必介于两角速度大小之间。
4.最简分析法
在一些动态的移动问题,将运动的过程简单化,只取一个极点也可以很顺利的解决学生不易理解的抽象问题。
例6一个大人和一个小孩分别在一个杠杆的两端保持杠杆在水平位置平衡,当两个人以相同的速度向中点走去,则先降下去的是大人还是小孩?
分析:这个题目采取极端法也很有利于学生理解。首先,大人的重肯定比小孩大,根据杠杆平衡的原理可知,大人这边的力臂长肯定比小孩这边的力臂长要短。在考虑问题的时候,因为速度相等,大人先到中点,到达的时候小孩没到,所以等大人到达中点的时候,小孩还在杠杆上走,所以肯定是小孩那边降下去先。
小结:
笔者在平时的教学中遇到的抽象问题还有很多,有新课教学中的问题,作业题中出现的抽象问题等等,上文仅介绍了笔者在九年级科学复习中遇到的几类抽象问题的转化问题,将抽象的问题具体化,变纷繁为简约,学生更容易理解和接受。在笔者的教学实践中,学生也确实对这种方法比较的接受和理解,但是,需要教师在讲题中不断的强话,学生才会逐渐形成这种思维转化的做题模式。通过笔者对所教学生作业和试卷的批改,发现学生能逐步掌握这种解题的思考模式,并能熟练运用,效果相当不错。