谈科学的思维方法在高考中的运用与考查，本文主要内容关键词为：思维论文,科学论文,方法论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
我国著名科学家钱学森预言：21世纪将是先进思维的世纪，谁拥有先进思想，谁就拥有高素质、高科技，谁就能立于不败之地。近年来的高考强调对能力的考查，而能否掌握运用科学的思维方法分析解答问题，是反映学生能力水平高低的一个重要方面。在近年来的高考中，出现了不少对科学思维方法运用和考查的试题。本文拟举例分析，以期引导学生掌握和运用科学思维方法，提高分析问题与解决问题的能力。
一、等效法
等效法就是在某种特定意义上，在保证结果相同的前提下，把复杂的物理现象、物理过程或物理问题，转化为理想的、简单的、等效的物理现象、物理过程或物理问题来研究处理的方法。
二、整体法与隔离法
整体法是指对整个系统进行研究的方法，即从部分与整体的联系中揭示整个系统的运动规律，使部分与整体辩证地统一起来，从而解决问题的科学思维方法。整体法是从局部到全局的思维过程，是系统论中的整体原理在物理学中的具体运用。当我们研究整体的运动规律，不涉及系统内部之间的相互作用时，可采用整体法从而使问题得以简捷巧妙的解答。
所谓隔离法就是指把所研究的对象——包括物体（或物体的一部分），从系统中隔离开来，进行分析研究的方法。
当我们要研究系统中的某个物体与其他物体 （或物体中的某一部分与其他部分）的相互作用，寻求待求量与已知量的关系时，宜采用隔离法，将此物体（或物体中的某一部分）隔离出来，单独进行分析研究。
对某些问题，应注意整体法与隔离法的交差运用和灵活选用。
例2 （2002年全国高考题）跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板，另一端被吊板上的人拉住，如图3所示。已知人的质量为70kg，吊板的质量为10kg，绳、定滑轮的质量及滑轮的摩擦均不计。取重力加速度g=10m/
。当人以440N的拉力拉绳时，人与吊板的加速度a和人对吊板的压力F分别为( )
由牛顿第三定律知人对吊板的压力
F=F'=330N。
所以选项(B)正确。
三、对称法
对称性普遍存在于各种物理现象和物理过程之中，对称法就是在物理问题具有对称性的特点或经过变换具有对称性的特点时，把实际的、复杂的问题简单化，从而分析求解的方法。
例3 （2005年上海高考题）如图4，带电量为+q的点电荷与均匀带电薄板相距为2d，点电荷到带电薄板的垂线通过几何中心。若图中a点处的电场强度为零，根据对称性，带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小为____，方向为____。（静电力常量为k）
图4
解析：带电量为+q的点电荷在a点产生的场强为
，方向水平向左。
由于a点处的电场强度为零，所以均匀带电薄板在a点处的电场强度为
，方向水平向右。
b点与a点关于带电薄板对称，所以带电薄板在图中b点处产生的电场强度
大小相等，方向相反，其大小为
，方向水平向左。
四、逆向思维法
逆向思维又叫反向思维，是指改变思维程序，从相反方向展开思路分析与解决问题的一种方法。有些问题，若用正向思维复杂难解，则可考虑用逆向思维的方法解决。
运用这种方法，首先要思考与已知过程相反的过程，思考与已知条件相反或相对的事物及其功能，再思考事物反作用的结果，与题设条件、物理情景进行比较，从相反方向分析、研究，探求解决问题的途径。
例4 （2004年全国理综测试题）图5中M是竖直放置的平面镜，镜离地面的距离可以调节。甲、乙二人站在镜前，乙离镜的距离为甲离镜的距离的2倍，如图所示。二人略错开，以便甲能看到乙的像。以l表示镜的长度，h表示乙的身高，为使甲看到乙的全身像，l的最小值为( )
(A)h/3 (B)h/2 (C)3h/4 (D)h
图5
解析：乙全身的出射光线经平面镜M反射后能进入甲的眼睛，则甲通过平面镜能看到乙的全身像，但直接确定所需平面镜的最小长度是不容易的。
假设在甲的眼睛处置一点光源，若从此点光源发出、经平面镜反射的光线能把乙的全身照亮，则据光路可逆性原理可知，甲就能看到乙的全身像。作出光路图如图6所示，图中l'即为所需平面镜的最小长度。由几何关系可知l'/h=1/3，l'=h/3，选项(A)正确。
图6
五、比较法
所谓比较法，就是对照各个对象，以揭示它们之间的相同点与差异点的科学方法。通过比较，揭示事物之间的相互联系和细微差别，迅速找到解决问题的途径。
例5 （2006年北京高考题）如图7所示，某同学看到一只鸟落在树枝上的P处，树枝在10s内上下振动6次。鸟飞走后，他把50g的砝码挂在P处，发现树枝在10s内上下振动12次。将50g的砝码换成500g砝码后，他发现树枝在15s内上下振动6次。你估计鸟的质量最接近于( )
(A)50g(B)200g
(C)500g(D)550g
图7
六、类比法
类比是根据两个对象的部分属性相同或相似，而推出它们的另外一些属性也可能相同或相似的推理方法。利用类比法分析、解答问题可以化生为熟，化繁为简，化难为易，提高解题效率。
例6 （2006年重庆高考题）宇航员在月球上做自由落体实验，将物体由距月球表面高度h处释放，经时间t后落到月球表面（设月球半径为R）。据上述信息判断，飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动所必须具有的速率为( )
所以选项(B)正确。
七、图象法
物理图象就是在直角坐标系中绘出的表示两个物理量之间关系的函数图象，它能直观形象地反映两个物理量之间联系。运用图象法解题，将数形结合，具有直观、形象，动态变化过程清晰，物理量之间的关系明确等优点，常可以展现崭新的思维途径，收到化繁为简，化难为易的功效。
例7 （2006年全国高考题）一质量为m=40kg的小孩子站在电梯内的体重计上。电梯从t=0时刻由静止开始上升，在0～6s内体重计示数F的变化如图8所示。试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？取重力加速度g=10m/。
八、虚设法
虚设法又叫假设法。这种方法的特点是以科学的事实为基础，对物理模型、物理过程、物理状态等进行合理假设，然后根据物理规律进行分析、推理、判断，从而做出正确的结论。
例8 （2005年全国高考题）在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz（z轴正方向竖直向上），如图10所示。已知电场方向沿z轴正方向，场强大小为E，磁场方向沿y轴正方向，磁感应强度大小为B，重力加速度为g。问：一质量为m、带电量为+q从原点出发的质点能否在坐标轴(xyz)上以速度v做匀速运动？若能，m、q、E、B、v及g应满足怎样的关系？若不能，说明理由。
解析：由题设条件知带正电的质点受到的电场力方向竖直向上，即沿z轴正方向，受到的重力方向竖直向下，即沿z轴的负方向。
图10
假设质点沿x轴正方向做匀速运动，则它受的洛仑兹力必沿z轴正方向，由平衡条件知
qvB+qE=mg。
假设质点沿x轴负方向做匀速运动，则它受的洛仑兹力必沿z轴负方向，由平衡条件知
qE=mg+qvB。
假设质点沿y轴（无论是正方向还是负方向）做匀速运动，则它均不受洛仑兹力，由平衡条件知
qE=mg。
假设质点在z轴上做匀速运动，则它受的洛仑兹力必平行于x轴，而质点所受的重力和电场力均平行于z轴，三力的合力不可能为0，这与假设相矛盾，故质点不可能在z轴上做匀速运动。
九、端值法
根据已知的经验事实，从连续性原理出发，把研究对象或过程外推到理想的极限值，使主要因素和事物的本质特征明显易辨，从而迅速做出正确的判断，这种方法称为端值法。
(A)I变大，U变小(B)I变大，U变大
(C)I变小，U变大(D)I变小，U变小
解析：由题图易知，
的滑动触点向a端移动时，它的有效电阻单调减小，引起电路中各量的变化也是单调的。设滑动触点到达a点，则的被短路，并联部分等效于一根无阻导线，则外电路电阻变小，路端电压U变小，从而可以排除选项(B)、(C)。电流表所在支路被短路，则电流表读数减为零，也是变小，选项(D)正确。