高考中科学方法十用

高考中科学方法十用2001年高考较之2000年，更加注重考查考生的素质和能力。而方法恰恰是连续知识和能力的桥梁。运用科学的思维方法解决问题的过程，正是体现能力的过程，且能采用科学方法去分析问题、解决问题亦是科学素质的外显。笔者在研究2001年高考上海卷和全国卷的命题走向时，觉得试卷在强调立意能力的同时也兼顾了对科学方法应用的考查。1守恒法所谓“守恒法”即利用某物理量在变化过程中总量保持不变的守恒关系来解决问题的方法。1.1能量守恒如全国卷第7题带电粒子射入电场后，动能和电势能的总和守恒。从K到L，电场力做负功，电势能增加，动能减小；从L到W，电场力做正功，电势能减小，动能增加。如全国卷第9题摆球运动时，机械能守恒，故“摆球在左右两侧上升的最大高度一样”。如全国卷第19题“和平号”空间站坠落过程，机械能和内能的总和守恒，即有Mgh+Mυ2=E’=μ(M－m)+mυ2+cm△T如上海卷等8题底部装有弹簧的升降机在空中自由降落时，忽略空气阻力，机械能守恒。若不记初速度，则近似有0+mgh=0=kx2。如上海卷第11题粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量应等于动能增量，即q△U=mυ－0，因为机械能和电势能的总和守恒。如上海卷第23题滑块滑下时，机械能守恒，故mgh=mυ21.2动量守恒全国卷第17题由小船（质量M）、两个小孩（质量各为m）组成的系统，水平方向不受外力，动量守恒，故有(M+m+m)V=mυ－mυ+Mu1.3质量守恒全国卷第1题原子核反映前后质量数守恒。全国卷第21题啤酒上方的CO２质量和溶入啤酒的CO２质量之和守恒。1.4体积守恒全国卷第22题夹层环柱内水减少的体积等于管内水柱增加的体积，这个关系是解此题极其关键的一步。1.5电荷数守恒全国卷第1题原子核反应前后电荷数守恒。2模型法所谓“模型法”就是以研究模型来提示原型的特征和本质的科学方法，其主要特点是对原型进行简化和纯化，再现原型的本质特征。如全国卷第16题当R1远大于R2时，可以将干路电流视为一个恒流模型。如上海卷第8题将底部装有若干个弹簧的升降机简化为一个弹簧振子模型。如上海卷第13题将超声波被发射和接受的原型转化为一个往返匀速直线运动模型。如上海卷第19题将计算太阳辐射给水面的蒸发耗能原型转化成一个两次效率模型；另外还需把球壳体积V=π(R+h)3－πR3原型转化成一个圆柱体积模型（4πR2h）计算。如上海卷第20题将分l2剪断后的l1细线视为刚体模型处理。如上海卷第21题需仔细审阅题意，先后建立等温、等压、等容模型。3等效法所谓“等效法”指从事物间的等同效果出发通过联想把陌生的、困难的、复杂的、用常规手段不易解决的问题转化为一个较为熟悉或简单的问题的方法。如全国卷第10题将Q点质元的振动等效为P点质元在0.30s即T前的振动。如全国卷第12题将f－G等效为一个力，再把四力平衡转化为三力共点平衡。如全国卷第22题将求夹层环柱内水下降重力势能减小和管内水柱上升重力势能增大的非单调性组合重力势能增量的复杂问题，等效为求一次性把h２高的球环水提升高重力势能的增量。4虚拟法所谓“虚拟法”就是针对题意合理地假设一些简单的物理条件、物理状态、物理过程等，然后根据物理学规律进行分析、讨论和计算的方法。如上海卷第8题将实际的运动虚拟为前阶段只受重力作用的匀加速直线运动和后阶段的只受弹力作用的匀减速直线运动。如上海卷第21题虚拟活塞刚好紧贴容器右壁，算出这时的温度即得“临界温度点”。5整体法所谓“整体法”即把相互联系的问题或相互联系的过程作为一个整体进行研究的方法。如全国卷第17题当后一个小孩跳入水中，仍把他和船及先跳入水中的小孩视为一个整体，相对两个小孩都在船上的初态，可方便地列出动量守恒式（M+m+m）V0=mυ－mυ+Mu，求出u，而无需列两个动量守恒式。6正交分解法所谓“正交分解法”即将矢量沿正交的两坐标方向分解的方法。如全国卷第12题把压力F、墙的弹力N、重力G、磨擦力f分别沿竖直方向和水平方向分解，再由坚直方向的合力为零列出f－G－Fsinθ=0，即可解出f。如上海卷第20题剪断线瞬间，速度为零，法向加速度为零，仅有切向加速度。可以沿法向（沿绳）和切向两正交方向建立坐标，切向力为mgsinθ，而mgsinθ=ma切=ma，故a=gsinθ≠gtanθ。7图象法所谓“图象法”即利用平面直角坐标系中的物理图象解题的方法。如全国卷第10题①先作t=0时刻的波动图象，由于波动图象是正弦数图象，所以根据已知波的传播方向（向x轴的正向传播）和t=0时刻P点质元的速度沿y轴正向两个条件，即可作出t=0时刻的波动图象，并标出了P点质元在波动图象位置（实质是位移，讲位置是一种粗略的说法，但不影响结论），如图1所示。②波长λ===1.2m，由△s=0.9m=λ作出Q点质元在波动图象位置（位移为A），根据波的传播方向，确定Q点质元速度沿y轴负向（因为比它先振动的点质元的位置在它的“下方”），故知它的速度沿y轴负向。这样便判断出A选项错，B选项对。③将图1波形向前推移即可作出t=0.1s时刻的波动图象，如图2所示。从图2可以直观地看出Q点质元的位移是－，因为比它先振动的点质元的位置在它的“下方”，故知它的速度沿y轴负向。这样便判断出C选项对，D选项错。8归谬法所谓“归谬法”即从对方的结论出发引出一个荒谬的结论，从而证明对方的结论是错误的方法。如全国卷第9题设摆绳长2l，从A点到摆球最右端位置的高度为h，摆球在平衡位置左侧的最大摆角是a，摆球在平衡位置右侧的最大摆角是θ，摆球在平衡位置右侧走过的最大弧长是s’，则可导出≈==2=2若θ=2a则有lh而这与已知条件相悖，所以知D选项是错误的，还可导出≈==若s=s’则有lh而这与已知条件相悖，所以知C选项是错误的。如全国卷第10题若A选项正确，则在t=0.1s时，P点质元的相位与Q点质元的相位正好反相或相差，但它们在波线上相距离s=0.9m=，不是半波长，也不是，所以可以判断Q点质元“在t=0.1s时，位移为y=－4.0×10-2m”（即和P点质元此时的位移等大反向）的说法是错误的。9近似法所谓“近似法”即略去极为微小的差异，大大简化计算的方法。如全国卷第9题当弧度θ极小时，近似的有θ=sinθ，弧长s=rsinθ。如上海卷第19题当Rh时，球壳体积V≈4πR2h。10参考量相关系数比较法所谓“参考量相关系数比较法”即把几个用不同字母式表示的物理量转化成某参考量与不同系数相乘后再行比较的方法。如全国卷第13题由=得q1=()2q3由=得q2=()2q3故有q1：q2：q3=()2：()2：l或q1：q2：q3=()2：1：()2如上海卷第12题TA==TB=====TATC===TATD====TA而tA=tB==TAtC==TAtD=TD=TA故知tBtDtCtA又因为TDTBTCTA所以fDfBfCfA科学方法的灵活应用，不是短时突击就能一蹴而就的，要靠平时教学的潜移默化。待这种潜移默化的渗透真正充实了思维品质，才会在高考时应用挥洒自如。