“注重科学探究,提倡学习方式多样化”是新课标基本理念之一。作为具有指挥棒作用的中考,实验探究题在试卷中的地位越来越受到命题者的关注,实验探究题的数量和所具有的分值也逐渐增加。经过研究中考探究题主要针对科学探究所涉及的各个要素进行考查。
1.对设计实验的能力进行考查
例1(2010年湖州中考题)图1为一椭球体磁铁,该磁铁磁性最强的部位在哪里呢?小明认为在磁铁的两端。为了验证自己的猜想,他做了如下的实验:
步骤1:将两个磁铁如甲图放置,手拿住上面的磁铁,将下面磁铁的两端分别接触上面磁铁的下端,下面磁铁均掉落。
步骤2:将两个磁铁如乙图放置,手拿住上面的磁铁,下面磁铁不会掉落。
(1)根据小明的实验,可判断出小明的猜想是(选填“正确”或“错误”)的。
(2)要确定该磁铁磁性最强的部位,你的实验方案是。
解析:科学探究必须具备相应的知识,探究磁铁磁性最强的部位需要具备的知识有:磁体具有吸铁性和指向性;磁体两端磁性最强,中间可以认为没有磁性;磁极分为南极(S)和北极(N);同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。步骤1中将下面磁铁的两端分别接触上面磁铁的下端,下面磁铁均掉落,说明两磁铁始终没有吸引力,小明的猜想错误。因为如果磁铁磁性最强的部位在两端,则甲、乙相互靠近的部位必然有一次是异名磁极,应该相互吸引。另外结合图乙更能增加判断的可靠性。图乙中下面的磁铁不会掉落,说明两磁体的接触部分就是磁极所在。可能有同学说了这不说明“磁极可以在磁体的中间”吗?。如图2,沿磁体中间画一水平线,每个磁体的的磁极就在水平线的上下两端,你看,磁极还是在两端吧。第二问中,要确定该磁铁磁性最强的部位,只需要用铁屑或大头针,磁性最强的部位一定是吸引铁屑或大头针最多的部位。
答案:(1)错误 (2)用该磁铁吸引铁屑(或大头针),吸引铁屑(或大头针)最多的部位就是磁性最强的部位。
2.对研究问题的方法进行考查
例2(2010年山东烟台中考试题)为了探究影响电热的因素,实验室准备了两个装满煤油的烧瓶、两个带有橡皮塞的粗细均匀的相同玻璃管,两根不同阻值的电阻丝,以及滑动变阻器、开关、导线、电源等.两个实验小组根据提供的实验器材,分别设计了图3甲、乙所示的两个方案。
(1)这两个方案的共同点是通过观察什么知道电热的多少.
(2)甲方案探究的问题是什么?
(3)乙方案探究的问题是什么?
解析:实验中电流通过电热丝产生的热量不能直接测量,但产生的热量可以使煤油温度升高,体积膨胀,膨胀的体积可以通过玻璃管中液面的变化反映出来。可以用温度的变化来感知。通过玻璃管中液面的变化来反映知道电流产生的热量的多少,这是转换法。
影响电流产生热量的因素很多,如电流强弱、电阻大小、通电时间等。若想知道这些因素怎样影响电热,必须采取科学的研究方法:在探究电热的多少与电流的关系时,应控制两个电阻丝的阻值和通电时间相同;在探究电热的多少与电阻的关系时,要控制通过两个电阻丝的电流和通电时间相同,最好的方法当然是采用串联。这里就应用了控制变量法。
本题中,观察甲图,两电热丝串联,保证了电流相等;开关能同时控制两电热丝电流的通断,保证了通电时间相等。所以探究的问题是在电流和通电时间一定时,电热与电阻的关系。观察乙图,两电热丝采用了并联,保证了电压相等;开关能保证通电时间相等。所以探究的问题是在电压和通电时间一定时,电热与电阻的关系。
答案:(1)观察玻璃管中液面的高度 (2)在电流一定时,电热与电阻的关系
(3)在电压一定时,电热与电阻的关系
3.对实验器材的作用进行考查
例3(2010年泰州中考题)图4所示是“比较水和煤油吸热升温特点”的实验装置。
①加热过程中,用搅棒搅动的目的是_________________;水和煤油吸热的多少是通过_______________________来反映的(选填“温度计示数”或“加热时间”)。
②关于该实验的变量控制,下列要求中不正确的是______________(填字母)
A.采用相同的加热方法(如酒精灯火焰的大小,与烧杯底的距离等)
B.烧杯中分别装入相同体积的水和煤油
C.使用相同的烧杯
解析:本实验考查了实验器材的作用和及转化法、控制变量法的应用。(1)加热过程中,用搅棒搅动能加快液体流动,使各部分受热均匀。在加热情况相同时,不同物质加热时间越长,物体吸热越多(如果是给同种物质加热,则吸热多少可以看加热时间,也可以看升高的温度)。
(2)实验中应控制加热情况和吸热情况相同。A中控制了加热方法相同,B.C是控制吸热情况的,不过烧杯中应该分别装入相同质量的水和煤油。
答案:①加快液体流动,使各部分受热均匀 加热时间
②B
4.对进行实验的能力进行考查
例4(2010年江苏扬州中考题)在探究杠杆平衡条件的实验中:
(1)小明发现杠杆右端低左端高,要使它在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向________调节。小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是___________、_________。
(2)如图5甲所示,在杠杆左边A处挂四个相同钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右边B处挂同样钩码______个。
(3)如图5乙所示,用弹簧测力计在C处竖直向上拉,当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将________(变大/变小/不变),其原因是________________。
解析:(1)杠杆在没有挂钩码前,必须使杠杆在水平位置平衡,目的是使待测力的力臂在杠杆上,便于测量。另外杠杆在水平位置平衡时,整个杠杆的重心就在支点O处,即杠杆重力的力臂为零,可以消除杠杆重力对实验的影响。发现杠杆右端低左端高,应将杠杆左端的螺母向左边旋一些,或将右端的螺母也向左边旋一些(想一想:与大家玩过的跷跷板调节平衡是否类似?)。
(2)根据杠杆平衡条件,结合图5甲,有4G×3格=n×G×4格,所以n=3
(3)图5中,当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,拉力的力臂逐渐变小,根据杠杆平衡条件判断弹簧测力计的示数将变大。
答案:(1)左 消除杠杆的重力对实验的影响(使杠杆的重力的力臂为0) 便于测量力臂
(2)3
(3)变大 该力的力臂变短了(此时的力臂不是OC了)
5.对分析数据的能力进行考查
例5(2010年杭州中考题)如图6甲所示,用一拉力传感器(能感应力大小的装置)水平向右拉一水平面上的木块,A端的拉力均匀增加,0-tl时间木块静止,木块运动后改变拉力,使木块t2后处于匀速直线运动状态。计算机对数据拟合处理后,得到如图乙所示拉力随时间变化图线,回答下列问题:
(1)当用F=5.3N的水平拉力拉静止的木块时,木块所受摩擦力大小为N;若用F=5.8N的水平拉力拉木块,木块所受摩擦力大小为N。
(2)如图丙所示,为研究滑动摩擦力Ff大小与接触面受到压力FN大小的关系,在重力为17N的木块上每次增加1N重的砝码,分别用水平拉力F使木块作匀速直线运动。实验测量数据如下:
木块对水平面压力FN(N) | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |
水平拉力F(N) | 5.1 | 5.4 | 5.7 | 6.0 | 6.3 |
根据表格数据,得出滑动摩擦力Ff大小与接触面受到压力FN大小的关系式为。
解析:(1)题目涉及两种摩擦:静摩擦和滑动摩擦。静摩擦力和滑动摩擦力的大小都必须根据二力平衡来判断。当用F=5.3N的水平拉力拉木块时,由于木块静止,摩擦力与拉力平衡,所以木块所受摩擦力大小为5.3N。由图乙可知,木块处于匀速直线运动状态时的拉力为5.1N,此时的滑动摩擦力应等于5.1N。若用F=5.8N的水平拉力拉木块,木块受到的也是滑动摩擦力,此摩擦力的大小为5.1N而不是5.8N。这是因为决定摩擦力大小的不是拉力,而是压力和接触面的粗糙程度。
(2)木块作匀速直线运动时,滑动摩擦力Ff与拉力F是平衡力,即Ff= F,要得出Ff大小与压力FN大小的关系,只需观察表中上下两行数据即可。粗略地看,压力增大,拉力也要增大。二者是否成正比呢?可以求一下拉力与对应压力的比值,看是否相等,若相等就是成正比,题目中拉力与对应压力的比值为0.3。
答案:(1)5.3 5.1 (2)Ff=0.3FN
6.对得出结论的能力进行考查
例6(2010年浙江温州中考试题)如图7是某同学设计的自动浇花机模型。其原理是:
太阳光照射,温度升高,容器内压强增大,使水流出。温度下降时,容器内压强减小,外界空气从细管进入容器内,使得下一次温度升高时又可以浇水。
(1)若该自动浇花机因容器盖未旋紧而漏气,将会出 现什么现象?。
针对这一自动浇花机,某兴趣小组想了解其浇水快慢与哪些因素有关,进行了如下模拟实验。
实验一:取一个矿泉水瓶,加入足量水后,在底部插入细橡皮管并旋紧瓶盖,用台灯照射,观察水流特点,记录随时间延长从橡皮管流出的水滴总数,整理如下表:
时间/分钟 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
水滴/滴 | 0 | 33 | 56 | 72 | 82 | 87 | 88 |
(2)分析实验一中数据可得:在0~1分钟,1~2分钟,……,5~6分钟的时间段中,水流速度最快的时间段是。
实验二:取三个相同的矿泉水瓶,加入等量的水,在底部插入细橡皮管并旋紧瓶盖,然后用不同功率的台灯等距离照射,每隔相等时间记录水滴数。
(3)实验二研究的问题是。
思路点拨:(1)自动浇花机容器漏气时,大气压直接作用在容器内的水面上,水会在自身重力作用下全部流出。(2)观察实验一中数据,在0~1分钟流出的水滴数最多,水流速度最快。(3)实验二中其他因素都未变,改变的是台灯的功率(即光照强度),所以研究的是光照强度对浇水快慢影响。
答案:(1)水全部流出 (2)0~1分钟 (3)光照强度对浇水快慢影响
7.对评估的能力进行考查
例7(2010年鸡西中考试题)一组同学在探究平面镜成像的特点时,将点燃的蜡烛A放在玻璃板的一侧,看到玻璃板后有蜡烛的像(如图8甲)。
(1)用另一个完全相同的蜡烛B在玻璃板后的纸面上来回移动,发现蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合,说明。
(2)图8乙是他们经过三次实验后,在白纸上记录的像与物对应点的位置。他们下一步应该怎样利用和处理这张“白纸”上的信息得出实验结论。
______________________。
(3)他们发现,旁边一组同学是将玻璃板和蜡烛放在方格纸上进行实验的。你认为选择白纸和方格纸哪种做法更好?说出你的理由:______________________。
解析:(1)这一步是研究像与物体的大小关系。蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合,说明像与物体的大小相等。
(2)这一步是研究像与物体的位置关系。即判断像与物体的连线是否与镜面垂直,像与物体到镜面的距离是否相等。前一步需要连接像与物的对应点,判断连线与镜面是否垂直;后一步需要分别测量两点到镜面的距离。当然若用对折的方法也可以。
(3)这一步考查学生对实验方案的评估能力。方格纸上的方格能够直接反应距离和垂直关系,因而更方便。
答案:(1)像与物体的大小相等;
(2)连接像与物的对应点,判断连线与镜面是否垂直,分别测量两点到镜面的距离(或将纸沿镜面所在位置对折,判断像与物两点是否重合);
(3)方格纸可以直接在纸上判断物体与像之间的位置关系(或更容易判断像与物的连线与镜面是否垂直)。
8.对科学探究的多个要素进行考查
例8(2010年江西中考题)【探究名称】探究水对磁的影响
【提出问题】声波可以穿过空气,也可以穿过水,并且声波在水中要比在空气中传播得快.那么磁呢?水对磁有影响吗?
【进行猜想】宪宪认为水对磁没有影响。
【设计并进行实验】宪宪设计了如图9所示的实验:
(1)在烧杯底放一枚小铁钉,放松绳子把绑着的磁铁缓慢下放,让磁铁逐渐靠近小铁钉,在小铁钉刚能被吸起的瞬间停止下放,且在绳子末端所对应的支架处用小胶带做好标记(图中A点)。
(2)拉动绳子提起磁铁,把小铁钉从磁铁上取下,准确地放回杯底原位置。
(3)往杯内倒入适量水后,缓慢下放磁铁浸入水中,当时停止下放。
(4)如果这两次绳子末端所到达的位置不变,则说明。
【交流与评估】本次探究活动中应用了控制变量法,其中控制不变的因素主要有:
①;
②_____________________________________________________;
③_____________________________________________________。
解析:科学探究必须掌握科学的方法。要探究水对磁有没有影响,就要与在空气中的情况进行比较,进行比较时必须控制一些变量。这就涉及比较法和控制变量法的理解和运用。本探究活动中,探究水对磁有没有影响是通过磁铁刚能吸起铁钉时的距离判断的。我们已经知道,磁铁磁性的强弱、小铁钉的磁化性能、小铁钉的重力、小铁钉哪个部位与磁铁靠近都影响它们间的吸引力。因此这些因素都必须加以控制。
答案:【设计并进行实验】 小铁钉刚能被吸起 水对磁的强弱没有影响
【交流与评估】①同一磁铁 ②同一小铁钉 ③小铁钉的位置等
从以上可以看出,现在探究题的考查方式发生了很大的变化,单纯考查操作步骤、实验结论等凭机械记忆及套用就可奏效的考题已退出舞台,题目普遍重视探究的过程和方法的考查、重视基本实验能力的考查。大家在平时的学习过程中,应改变过分强调知识传承的倾向,让自己亲历科学探究过程,学习科学研究方法。改革以书本为主、实验为辅的教学模式,提倡多样化的学习方式。培养自己的探索精神、实践能力以及创新意识。
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