实验探究专题

【 复习目标】1、熟练掌握科学探究的各要素。2、能够熟练掌握课本设计的各个探究实验。3、能够对提出的生活中的现象和问题

【知识储备】一个完整的实验探究包括提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作，在实验探究过程可只包含一个或多个要素。

【典型例题】

一、对提出问题能力考查

基本要求：

● 能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有关的问题。

● 能书面或口头表述这些问题。

例题：某生在河边玩耍，看见两女士在散步，一位穿高跟鞋，另一位穿平跟鞋，尽管看起来她们体重相当，但她们留在河边湿地上的脚印深浅有明显差异，高跟鞋后跟的印痕窄而深，平跟鞋的宽而浅。请同学们经思考后提出一个相关问题?

力对物体的破坏作用和受力面积有什么关系?

解题方法：

二、对猜想与假设的能力考查

基本要求：

●能根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想。

●能对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。

例题.用手将一块木板慢慢压向水中，当物体浸入水中的部分越多时，你的手感受到向上的力越大。请你根据以上实验提出一个假设或猜想。

液体对物体的浮力跟浸入液体的深度有关

练习：对影响液体蒸发快慢因素的研究中，学生发现衣服展开、晾在通风、向阳的地方干的快这一事实，情根据以上事实提出你的猜想

猜想：液体温度高、表面积大、表面空气流速大，液体蒸发的快。

三、对制定计划与设计实验能力考查

基本要求：

●能明确探究的目的和已有条件，会制定计划与设计实验的过程。

●能选择正确的科学探究的方法及所需要的器材。

●能考虑影响问题的主要因素，有控制变量的初步意识

例题：设计“影响电磁铁磁性强弱的因素”实验方案时，通过推理得出电磁铁的线圈匝数越多、通过的电流越大、电磁铁的磁性将越强的假设之后，你认为在实验中你需要解决那些的问题?如何解决?需要解决的问题有三个：怎样测量磁性强弱，怎样改变和测量电流，怎样改变线圈匝数。

(1)怎样测量电磁铁磁性的强弱?

学生A：看它能吸起多少根大头针或小铁钉。

学生B：看它能吸起多少铁屑(用天平称)。

学生C：看它对某一铁块的吸引力(用弹簧测力计把被电磁铁吸住的铁块拉开时弹簧测力计的读数)有多大。

(2)怎样改变和测量通过电磁铁线圈的电流?

学生D：用滑动变阻器改变线圈中的电流，用电流表测量电流的大小。

学生E：用增减电池来改变线圈中的电流，用串联小灯泡的亮度来比较电流的大小。

(3)怎样改变电磁铁线圈的匝数?

学生F：使用中间有抽头、能改变线圈匝数的现成电磁铁产品。

学生G：临时制作电磁铁线圈，边实验、边绕制。兼顾考虑精确度、器材、操作简便等因素可采用CDF或ADG组成探究方案。

练习1、在探究“影响蒸发快慢的因素”的实验过程中，同学作出如下猜想：影响蒸发快慢的因素除了与液体的温度、液体的表面积和液体表面空气的流通有关之外，可能还与液体的种类有关，请你从以下器材中选出部分器材，设计一个实验对此猜想进行检验：

器材：1、大小相同的两个烧杯，2、少量的水，3、与水等量的酒精，4、两个相同的碟子，5、电风扇，6、温度计

① 你所需要的器材：

② 简述主要的实验步骤。

练习2：浸没在液体中的物体受到的浮力，实质上是物体表面受到的液体压力的合力。而在液体中，深度越大，液体压强越大，物体受到的压力越大。那么物体浸没在液体中所受到的浮力大小与液体的深度是否有关呢?请你设计一个实验来探究，并说明探究的方法。

实验设计：用弹簧测力计测量石块浸没在水中不同深度所受浮力;

实验步骤：①用弹簧秤测出石块的重力

②将石块浸没水中的不同深度处，并记录弹簧秤的读数

分析与结论：计算出石块在水中不同深度所受的浮力，比较它们的大小。若相等，说明浮力与浸没深度无关;若不相等，说明与浸没深度有关。

练习3、小宇最喜欢的玩具是叔叔送给他的生日礼物，那是三只大小、形状完全相同的凸透镜，分别是由玻璃、水晶、塑料制成。现在小宇想要探究“大小、形状相同的凸透镜的焦距与制作材料是否有关。”请你帮他设计这次探究的全过程。完成如下的工作：

(1) 这次探究所需要的器材有哪些?请你写出来。

(2) 请你写出探究的主要步骤

(3) 请你设计出实验现象或实验数据记录表格

解：(1)大小、形状相同材料不同的三只凸透镜，刻度尺。

(2)a.利用凸透镜会聚太阳光，用刻度尺测透镜焦距。

b.用玻璃透镜会聚太阳光，通过调整它们到地面的距离使地面上出现最小的亮斑，用刻度尺量出透镜到亮斑的距离即焦距。

c.用水晶透镜进行上述实验。

d.用塑料透镜进行上述实验。

e.比较三种透镜的焦距得出结论。

(3)

透镜材料 玻璃 水晶 塑料

透镜焦距(米)

四、对进行实验与收集证据能力考查

基本要求：

●会正确、规范的使用天平、弹簧测力计、量筒、温度计、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源等实验仪器，

●会阅读简单仪器的说明书，能按书面说明操作。

●能通过观察和实验收集数据。

●能通过阅读信息收集证据。

●能够评估有关信息的科学性。

例题： 在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时，班级“物理小博士”为同学们做了如图所示的一系列实验，请你从图中选出一些图，针对某一因素进行探究，并通过比较分析弹簧测力计的示数，说出你的探究结果。(填图的序号)

探究的因素是 ;

选择的图是 ;

探究的结果是 。

解：(1)探究因素，浮力大小与排开液体体积的关系，选图①、②、③ 。或①、②、④。

结果：物体排开液体体积越大，受到的浮力越大。

(2)探究因素：浮力大小与液体密度的关系，选图① 、③ 、⑤ 或① 、④ 、⑤ 。

结果：同一物体浸没在不同液体中，液体密度越大，受到的浮力越大。

(3)探究因素：浮力的大小与物体浸没液体深度的关系。选图① 、③ 、④ 。

结果：浸没在液体里的物体受到的浮力与浸没深度无关

练习：1、研究性学习中，有一组同学设计了“测定斜面的机械效率”的实验.

如图16所示，用高为30cm的木块将带有刻度的平木板垫起，构成一个斜面，并使它固定，把小车放在斜面底端A，用弹簧测力计拉着小车从位置A沿斜面匀速上升到B位置，上升过程中弹簧测力计的示数如图所示.

图16

(1)根据题中提供的信息，在下面的实验记录表格中完成相关的内容：

(2)根据以上的实验记录，完成下列计算：

拉力F在这过程中做的有用功是：

拉力F在这过程中做总功是：

该次实验的机械效率是：

2、例6.小华同学在测定食用色拉油的密度的实验中，其方法步骤完全正确，图中显示的是他测量的相关数据，请帮小华填写表中空白的测量值和数据.

烧杯和油的总质量(g) 倒出适量油后烧杯和油的总质量(g) 倒出油的质量(g) 倒出油的体积(cm3) 油的密度(g/cm3)

16.8

五、对进行分析与论证能力考查

基本要求：

●能初步描述实验数据或有关信息。

●能对收集的信息进行简单的比较。

●能进行简单的因果推理。

●经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程。

例题：按右图所示电路对额定电压为3.8V的小灯泡进行实验时，测得五组数据，并记录在表中，同时记录了小灯泡亮度变化情况。

1 2 3 4 5

U/V 3.0 3.5 3.8 4.0 4.5

I/A 0.28 0.30 0.31 0.32 0.34

亮度 逐 渐 增 加

请你仔细分析实验数据和实验现象。回答以下问题：

(1)小灯泡的额定功率是 W

(2)小灯泡亮度变化规律是

(3)除了表格中列出的数据和现象外，你还能发现的问题是 。

(1)1.178(2)小灯泡的电压越大，灯泡的实际功率越大，灯泡的亮度越亮。(3)灯泡的电阻随电压的增大而增大。

练习1、为探究物质的某种属性，同学们找来大小不同的蜡块和大小不同的干松木做实验。

实验得到如下数据：

实验次数 蜡块 干松木

体积V/cm3 质量m/g 体积V/cm3 质量m/g

1 10 9 10 5

2 20 18 20 10

3 30 27 30 15

4 40 36 40 20

⑴请你用图象形象地把两种物质的质量随体积变化的情况表示出来。

⑵通过对以上图象的分析，你可以得到什么结论(要求写两条)?

(3)在物理学上通常用什么物理量来表示物质的这种属性?

(2)同一物质构成的不同物体，质量与体积的比值是一定值

不同物质构成的不同物体，质量与体积的比值不同。

(3)密度

2、有一天，小明在家观察洗衣机排水后，对容器排尽水的时间与排水孔的大小之间的关系产 生了浓厚的兴趣.为此他找来四个同样大小的圆柱形塑料容器，在它们的底部相同位置各开一个排水圆孔，排水孔的直径d分别是1.5 cm、2.O cm、3.O cm和5.O cm.在容器里放人30cm深的水，打开排水孔让水流出，用秒表测量水完全流出所需的时间t分别为73.Os、41.2s、18.4s和6.8s.

(1)请设计一个表格，并将小明测得的数据填写在表格中.

(2)请在图19中画出排尽水的时间t与排水孔直径d的

关系图线.

(3)分析实验数据，初步可以看出t与d之间韵关系为：

d越大，t _____ ，但是还不能确定它们之间明确 的数量关系.

(4)请你猜想t与d之间可能存在的数量关系，并根据以上数据写出证实你猜想的思路.

排水孔直径d/cm 1.5 2.0 3.0 5.0

排尽水的时间t/s 73.0 41.2 1 8.4 6.8

(1)

(3)越小

(4)t与d2成反比 可以作出t与 图线，并观察图线是否为一条直线

3、下表给出了一头牛慢步行走和一名普遍中学生百米赛跑的一些数据。

物体质量(Kg) 速度(m/s) 动能(J)

牛 约600 约0.5 约75

中学生 约50 约6 约900

分析数据可以看出，对物体动能大小影响较大的因素是____，你这样判断的依据是____。

解：影响较大的因素是速度。人的质量约为牛的1/12，而速度约是牛的12倍，此时动能约是牛的12倍，所以速度对动能的影响较大

4、为了研究电流、电压、电阻三者的关系，同学们设计了一个实验。

(1)请在右边方框内画出实验电路图。

(2)这个实验利用了物理学中的一个科学方法叫做___________.实验时,首先保持电阻不变.保持电阻不变的方法是对(选填“同一个”、“不同的”)_________电阻进行研究;实验中改变电压的操作方法是_______________.实验数据如下表所示.

对上左表格中的数据进行分析，可以归纳出的结论是:___________________________.

(3)然后保持一段电路两端电压不变的情况下，研究_________________的关系，实验的对象是对(选填"同一个"、"不同的")____________电阻进行研究，实验中保持电压不变的操作方法是________________________.并得到的实验数据如上右表.对这个表格的数据进行分析，可得出的结论是:________________________________________________

五、对评估能力考查

基本要求：

●有评估探究过程和探究结果的意识。

●能注意假设与探究结果间的差异。

●能注意探究活动中未解决的矛盾，发现新的问题。

●尝试改进探究方案。

例题：老师取出两只烧杯，内盛清水和盐水(ρ盐水=1.1g/cm3)，一块体积为10cm3的石块，一只分度值为0.1N、量程为5N的弹簧测力计，要求同学们利用浮力的原理，区分出两只烧杯中各装何种液体。　王明同学想：只要测出石块的重力G，测出石块浸没液体中后弹簧测力计的示数F，就可以计算出液体的密度，区分出清水和盐水。你认为行吗?请说出你的理由;如果不行，请说出你的改进方法。(计算时取g=10N/kg)

解：根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得， 10cm3的石块浸没在水中受到的浮力为0.1N，浸没在盐水中受到的浮力为0.11N。如果用分度值为0.1N的弹簧测力计测小石块浸没在两种液体中受到的浮力，将不能明显地显示浮力大小的差异，从而不能区分出清水和盐水。

要用这种方法区分出清水和盐水，应换用分度值更小的弹簧测力计，或换用体积更大的石块进行测量

练习1、为了测出小灯泡灯丝的电阻，小明选用了电流表、电压表、电池组、滑动变阻器、开关、导线等器材，请你帮他完成：

(1)画出实验电路图：

(2) 小明在闭合开关前将变阻器连入电路的阻值调到最大处，你知道这是为什么吗?

(3)在某次测量中，电流表、电压表的示数如下图甲所示，则这时通过小灯泡的电流是__________A，小灯泡两端的电压是________V，算出小灯泡的电阻是____________Ω

(4)若实验中，其实验方案与操作过程均正确，两表的示数如上图乙所示，你认为这个实验可改进的地方是_________________________________________，你这样做的理由是：_________________。

2、物理课上王老师请同学们设计一个测出未知电阻Rx的电路，各组同学都提出了自己的设计方案，下面是其中两组同学的实验方案：

甲组：张晴小组设计方案

①器材：电压表、电流表、变阻器、开关、电源(电压未知)、

未知电阻Rx、导线。

②电路图：设：电压表读数是U，电流表读数是I，

乙组：赵亮小组设计方案

①器材：已知电阻R0、电流表、开关、电源(电压未知)、

未知电阻Rx、导线。

②电路图：设：电流表读数：S断开为I1;S闭合为I2，

A.请你写出未知电阻Rx的表达式：

甲组：Rx=_____________________ 乙组：Rx=___________________

B.请你对以上两组电路设计作出简要评价：______________________

3.已知1标准大气压得值约为105Pa。小明同学想通过实验

探究大气压究竟有多大。他设计的实验方案是：将蘸水的塑料挂

钩的吸盘按在光滑的水平桌面上，挤出里面的空气。用弹簧测力

计钩着挂钩缓慢往上拉，直到吸盘脱离桌面。记录刚刚拉脱时弹

簧测力计的读数，这就是大气对吸盘的压力。再设法量出吸盘与

桌面的接触面积，然后算出大气压(如图21所示)。他选择的实

验器材是：量程为5N的弹簧测力计，底面积为5cm2的吸盘。

⑴这种通过测量拉力何接触面积来计算大气压强的方法是否可行?

⑵如果上述方案可行，小明同学选择的器材能否测出大气压的值?

请你进行分析和评估。

4、甲乙两个实验小组在探究“杠杆的平衡条件”时，分别得到下面两组数据和结论。他们在交流时，甲组发现了自己实验结论的错误和产生错误的原因。你认为甲组产生错误的原因有那些?

甲 组 乙 组

次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂 动力 动力臂 阻力 阻力臂

1 4 5 5 4 7 4 2 14

2 3 4 4 3 6 4 8 3

3 4 5 2 10

结论 动力+ 动力臂=阻力+阻力臂 动力 动力臂=阻力 阻力臂