评估是科学探究的七大要素之一,是科学探究中必不可少的环节。但是由于受传统教学只重视知识的传承与积累、不重视知识的探究过程的影响,这一环节在科学探究的过程中最容易缺失,使学生的评估能力得不到有效的培养。从近几年各地中考题来看,对评估能力的考查越来越引起人们的重视。分析这些中考题我们会得到很多启示。
一、评估探究过程
1.题目(2007年包头市)以下是小明和小杰写的一份探究报告:
问题:并联电路干路电流与各支路电流有什么关系?
猜想:干路中的电流等于各支路中的电流之和。
设计实验:略
进行实验:闭合开关,记录A、B、C各点的电流值如下表所示。
A点电流IA/A | B点电流IB/B | C点电流IC/A |
0.4 | 0.4 | 0.8 |
(1)小明的结论是______(填“正确”或“不正确”)
(2)请你分析说明小明同学这一实验方案中的不足:______________________________。
(3)实验的改进方法:______________________________________________。
分析:第(1)与第(2)略,第(3)是对评估的考查。在这个探究过程中,只凭对并联电路的研究得出结论不科学,应该再验证串联电路的情况;仅凭一组数据就得出结论不具有普遍性,应该通过多次实验总结得出结论。
启示:如果探究的是从特殊到一般的规律,评估时就要注意是不是把所有的不同情况都研究到了,同一种情况是不是做了多次实验,不能仅通过一种情况、一次实验就得到普遍性的结论。如“探究串联电路电流的规律”,要注意评估是否更换了不同的灯泡做了多次实验。如“探究电流与电压的关系”,是否研究了不同的几个电阻的电流与电压的关系。
2.题目(2007年昆明市)在“摩擦力”的科学探究中,某班同学猜想摩擦力可能与接触面的粗糙程度、接触面间的压力和物体运动的速度三个因素有关。
(1)为了保证探究的准确性,应__________和__________地拉动水平桌面上的滑块;对每个因素的探究需要经过___________实验、测量才能下结论。
(2)小丽通过实验得出了摩擦力与滑块运动的速度有关,与同学交流时,她再次重复了研究这个因素时的实验如图1所示,其中有一处明显错误。
①请你指出她的错误之处。
②请简要写出这个实验过程正确的实验步骤。
分析:第(1)与第(2)中的①略。小丽在研究摩擦力与滑块运动速度的关系的过程中,不仅滑块的速度改变了,而且滑块与接触面间的压力与改变了,那么摩擦力的变化就不知是由哪个因素的变化引起的。如果控制了压力相同这个问题就解决了。
启示:控制变量法是物理实验的重要方法,科学探究中要注意评估对控制变量法的使用,按要求应该保持不变的物理量是否在操作中真正做到了保持不变。如“探究导体的电阻与长度的关系”,是否控制了导体的材料、横截面积相同。如“探究蒸发快慢与表面积的关系”,是否控制了液体的温度与通风情况相同。
3.题目(2007年福州市)为探究电流与电压、电阻的关系,小明将实物连接成如图2甲所示。
图2
⑴请你指出图2甲中连接的错误之处:①________________;②_________________。
⑵请你将正确的电路图画在答题卡虚线框内。
⑶电路连接正确后,在研究电流与电阻的关系时,更换阻值不同的定值电阻后,应调节_________,使定值电阻两端的电压_______________。
(4)图2乙是实验中电流表的某次示数,则电流是______A。要使电路中的电流增大,根据你所画的电路图,滑动变阻器的滑片应向_____移动。
分析:第(1)是对评估的考查,第(2)、第(3)与第(4)略。小明在连接电路时将电流表的正负接线柱接反了,电压表没有并联在定值电阻的两端,而是测量了定值电阻与变阻器串联的总电压。
启示:进行评估时,要注意实验仪器的操作是否规范,是否安全,不规范不安全的地方要纠正。如“探究晶体熔化的规律”,就要注意评估酒精灯的使用是否规范,酒精灯不能太过倾斜以免洒漏,不能从别的酒精灯的火焰上点燃,要用外焰加热等。
4.题目(2007年芜湖市)某同学欲测量一只额定电压为2.5V的小灯泡正常工作时的电阻,请你与他一起边实验边思考,并回答下列问题。
(1)图3是即将完成的该实验的电路图。请在图中三个“○”内正确填入“灯泡”、“电流表 ”和“电压表 ”的电路符号,完成该电路图 。
(2)按电路图连接完电路,闭合开关快速试触的瞬间,电流表和电压表出现了如图4所示的情况,经检查,所有仪器、元件完好。请分析出现以上现象的可能原因(两表各写一条)。
①电流表:。
②电压表:。
(3)问题解决后,再次接通电路,为使小灯泡能正常发光,应调节滑动变阻器使电压表示数为V。小灯泡正常发光时,电流表的示数如图5所示,则流过小灯泡的电流为A,该灯泡正常工作时的电阻是Ω。
分析:第(1)与第(3)略,第(2)是对评估的考查。电流表的指针反向偏转,说明进入电流表的电流方向反了,电流从电流表的负接线柱进入,从正接线柱流出;电压表的指针偏到最右端,说明加在电压表两端的电压超过了电压表的量程。
启示:如果在探究过程中出现异常现象,就要注意评估出现这种异常现象的原因是什么,从而排除故障继续进行有效的探究。
5.题目(2006年南京市)小明和小华做“探究导体电阻大小与长度关系”的实验。他们准备在图6中的A、B两点间接人待研究的电阻丝,电源电压恒定,忽略灯丝电阻随温度变化的影响,待用电阻丝的规格如下:
(1)他们应选择序号为的两根电阻丝来探究;
(2)正确选择后,他们将所选电阻丝分别接入A、B两点间,闭合开关,通过观察灯泡的亮暗或电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小。实验中,两次电流表指针均有偏转,但第二次的示数小于第一次的示数,说明第二次接入电路的电阻丝的阻值(选填“较大”或“较小”),同时小华发现第二次实验中灯泡不亮,你认为原因是。
(3)以上(2)中判断电阻大小关系的方法在初中物理中经常用到,以下描述中能体现这种方法的是( )
A.水压使水管中形成水流,类似地,电压使电路中形成电流
B.根据物质在常态下的形状和体积是否固定,可将物质分为三态
C,通过观察木块被运动物体撞后移动距离的大小,可比较运动物体动能的大小
D.研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系,应控制接触面粗糙程度相同
(4)科学研究表明:在导体的材料、横截面积和温度相同的条件下,导体电阻的大小与长度成正比。你认为他们用上述(2)中的方案能否得到这个结论?请用欧姆定律加以解释。
(5)若电流表损坏,换用一只电压表,仍然利用上述器材来探究导体电阻的大小与长度是否成正比,请画出一个能反映该实验原理的电路图。(电阻丝用电阻符号表示,导线根数不限。)
分析:第(1)、(2)、(3)、(4)略。本题第(5)中出现了电流表损坏的矛盾,通过评估这个矛盾,想到解决这个矛盾就要使用电压表,根据两导体串联时电压之比等于电阻之比来解决。
启示:要注意评估探究活动中出现的矛盾,发现新的问题,通过对未解决的矛盾的评估和关注,引起更有意义的新一轮探究过程的展开。
6.题目(2007年重庆市)同学们在学习“阿基米德原理”这节课上,仔细观察了老师所做的演示实验(如图7所示)。课后复习时,物理兴趣小组的同学们,经过反复的思考、讨论,提出了对该实验的改进意见,并动手制作出了如图8所示的实验装置,其中A、B为两个规格相同的弹簧秤,C为重物,D为薄塑料袋(质量不计),E是用废弃的大号饮料瓶、带孔橡皮塞以及弯曲玻璃管自制的溢水杯,杯中加入红色的水,F是升降平台(摇动手柄,可使平台高度缓慢上升、下降),G为铁架台。
(1)实验中,同学们逐渐调高平台F,使重物浸入水中的体积越来越大,观察到弹簧秤A的示数________;弹簧秤B的示数________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。比较弹簧秤A的示数变化量FA’和弹簧秤B的示数变化量FB’,它们的大小关系是FA’______FB’(迭填“>”、“<”或“=”)。
(2)通过分析,你认为应提醒兴趣小组的同学在操作时要注意什么问题?(请写出两条)
①___________________________________________________________________;
②___________________________________________________________________。
(3)对比图7、图8的两组实验,改进后的实验与原实验比较有哪些优点?(请写出三条)
①____________________________________________________________________;
②____________________________________________________________________;
③____________________________________________________________________。
分析:第(1)与第(2)略。改进后的实验与原实验比较优点很多,如:溢水杯中加红色水,增加可见度;能同时显示出物体所受的浮力大小和物体排开液体的重力大小;调节平台F的高度,可观察到物体受到的浮力随排开液体的体积的增大而增大;弹簧上端有铁架台固定,弹簧秤示数更稳定;薄塑料袋不计质量,弹簧秤B的示数直接反映物休所受的浮力大小;上课时不用老师拎着弹簧秤读数,便于老师的讲解等。
启示:要注意评估探究过程中的优点与缺点,对于优点要进一步发扬,对于缺点要设法克服,并用于改进实验方案。
二、评估探究结果
1.题目(2006年烟台市)在探究海波熔化的规律时,小红和小明分别设计了如图9所示的a、b两种方案。
(1)结合你的探究经历,分析评价他们的方案。
(2)某同学在处理数据分析论证时,在方格纸上描出了实验数据对应的坐标点。请你作出海波的熔化图线,指出海波的熔点_________。
分析:第(1)是评估两方案的优缺点,略。第(2)中,方格纸上第3分钟的温度低于第2分钟的温度是不正常的,应该去掉这个数据。
启示:要注意评估实验数据的真实性,发现异常的数据要注意分析数据是记错了,还是受另一种规律支配的结果。对于错误的数据应该去掉,或重新测量。
2.题目(2007年贵阳市)实验小组进行了“测定额定电压是2.5V的小灯泡功率”的实验:
(1)实验记录与计算如下表:
电压U/V | 1.5 | 2.0 | 2.5 |
电流I/A | 0.22 | 0.26 | 0.30 |
功率P/W | 0.33 | 0.52 | |
灯泡发光情况 | 灯丝暗红 | 微弱发光 | 正常发光 |
根据他们观察的现象和记录的实验数据分析,你可得出什么结论(请说出两点):
①小灯泡的额定功率是W;②。
(2)他们还注意到,这个实验记录也可以用来计算小灯泡灯丝的电阻,并发现灯丝的电阻值随电压升高而增大,同学们想:导体的电阻不是与电压、电流无关吗?怎么会有这样的结论呢?请你给他们做出合理的解释:。
(3)①在图10中用笔画线代替导线完成该实验的电路连接;(请正确选择电表量程)
②请在坐标图11中做出小灯泡的电压和电流的关系图象。
|
启示:在评估中,要注意探究结果与假设(或已有知识)的差异与矛盾,注意到这种差异与矛盾必然是受到另一种规律支配的结果。关注这种差异及引起这种差异的规律,发现和提出新的问题。
3.题目(2006年潍坊市)交流与评估是科学探究的一个重要环节。光明中学八·二班的同学,利用如图12所示的实验装置完成了“测滑轮组机械效率”的实验以后,进行了小组交流,下表是各小组的实验数据记录:
实验小组 | 钩码重G/N | 动滑轮G′/N) | 拉力F/N | 滑轮组的机械效率 η(%) |
1 | 0.5 | 0.4 | 0.35 | 47.6 |
2 | 0.5 | 0.4 | 0.38 | 43.9 |
3 | 1 | 0.6 | 0.62 | 53.8 |
4 | 1 | 0.8 | 0.71 | 46.9 |
5 | 2 | 0.6 | 0.98 | 68.0 |
6 | 2 | 0.8 | 1.06 | 62.9 |
请你对表中各小组的实验数据进行分析比较,回答下列问题:
(1)实验中影响滑轮组效率的主要因素是什么?
(2)1、2两个小组的动滑轮重相同,提起的钩码重也相同,测出的滑轮机械效率却不同,可能的原因是什么?
(3)请你就如何提高滑轮组的机械效率提出自己的建议。
分析:第(1)与(3)略。第(2)要求评估1、2两个小组所测机械效率的不同,思考产生的原因可能是:滑轮的轮与轴间的摩擦力大小不同;测拉力时没有使测力计匀速上升,造成测量的力不准确。
启示:评估时,要注意不同小组之间结果的差异,要认识到这种差异是受到另一种规律支配的结果,要关注这种差异及引起这种差异的规律。
综合分析这些题目对评估的考查,我们会发现,在进行科学探究的评估时,要注意以下几个方面:
一、在科学探究中要有评估探究过程和探究结果的意识。对探究的过程、操作的行为和收集的信息的科学性、可靠性要有进行评估的愿望。例如评估控制变量法的使用,评估由特殊到一般的科学性,评估操作行为的规范性,评估探究数据的可靠性,评估操作中出现的异常现象等。
二、要注意探究结果与假设的差异(或矛盾),注意小组之间的差异(或矛盾)。在评估时要注意到这种差异(或矛盾)是受到另一种规律支配的结果。关注这种差异及引起这种差异的规律,发现和提出新的问题。
三、要注意探究过程中出现的矛盾,发现新的问题。通过对出现的矛盾的评估和关注,引起更有意义的新一轮探究过程的展开。
四、通过评估吸取经验教训,尝试改进探究方案。
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