一、在研究串联电路的特点实验中考查设计实验方案的能力
例1小林用如图1所示的电路研究串联电路的特点,闭合开关S后,发现灯L1较亮,灯L2较暗。他对这一现象的解释是:电流从电源正极出发,经过灯L1、灯L2,电流逐渐变小,所以灯L1较亮,灯L2较暗。小欢认为小林的解释是错误的,她只利用图1中的器材设计了一个实验,并根据实验现象说明小林的解释是错误的。请你完成下列问题:
(1)在下侧虚线框中,画出小欢所设计的实验电路图。
(2)根据实验现象说明小林的解释是错误的。
分析:根据实验现象,分析论证获得结论,是科学探究的一个重要环节。但仅仅凭一次实验就得出结论,难免会犯以偏盖全的错误。题目中的小林正是这样。事实上,在学习这部分内容时,不少同学受与水流类比的影响,也会产生小林这样的想法。可见,出题人不是无中生有,也是抓住了大家学习中的失误。怎样用实验来证明错误呢?(我们通常是用实验来证明一个结论正确,这叫“证实”;此处是用实验来证明一个结论错误,这叫“证伪”)。这就要分析小林错误想法的来源,他以为灯的位置影响其亮暗。我们只要改变它们的位置,看其亮暗是否改变(或者改为并联,看是否一样亮),就可以了。
答案:(1)电路图见图2或图3。
(2)图2中,按照小林的解释,闭合开关S后,电流从电源正极出发,经过灯L2、L1,电流逐渐变小,所以灯L2较亮,灯L1较暗。(图3中,按照小林的解释,两灯应该一样亮)但实验现象仍然是灯L1较亮,灯L2较暗。这说明小林的解释是错误的。
反思:题目表面上看是研究串联电路的特点实验,但考查的并不是电路的连接、实验的结论等大家熟悉的东西。而是以此实验为载体,考查针对出现的新情景、新问题,如何创造性地用实验的方法加以解决。这才是真正的科学探究。
二、在研究并联电路中电流关系实验中考查对数据次数的要求
例2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/A | 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:题目考查了一个较完整的探究过程,侧重于对测量性实验数据选取次数的考查。实验仅凭一组数据,不能发现普遍规律,要多测量几组(一般取三次)。测量A、B点的电流值,也要尽量避免数据相同,以免总结规律时引起不必要的干扰。
答案:(1)正确。
(2)仅测量一组数据,不能发现普遍规律。
(3)要多测量几组。
反思:科学探究需要科学的方法,如果仅凭一个现象或一组数据就得出结论,这个结论不一定正确。“无巧不成书”指的就是这样的事。只有在大量实验现象或实验数据的基础上,才能避免偶然性,得出普遍结论。这样看来似乎实验的次数越多越好,其实没有这个必要。重复性的实验一般进行三次就可以排除偶然性,发现普遍规律了,古人云“事不过三”吗。实验次数太多,既费时又费力。
三、在测量电阻实验中考查学生的评估能力
例3同学们要测量电阻Rx的阻值(其阻值约几百欧),实验室能提供的器材有:干电池两节、电流表、电压表、滑动变阻器(“100W、2A”)、开关各一只、导线若干。
(1)某同学设计的实验电路如图4所示,并要用此电路测量待测电阻Rx的阻值,你认为这个方法是否可行?简述你的观点。
(2)如果上述方法可行,画出电路图,并写出主要实验步骤和Rx表达式。如果上述方法不可行,请你利用题中已有的器材设计出一种可行的实验方案。画出电路图,并写出主要实验步骤和Rx表达式。
分析:“伏安法”是测量未知电阻的基本方法,用电流表测出通过电阻的电流I,用电压表测出电阻两端的电压U,再利用R=U/I就可以计算出电阻的阻值。从图4看出,这就是“伏安法”测量电阻的典型电路图。不过,你要认为它能测量待测电阻Rx的阻值,好像还为时过早。因为题目告诉我们电阻Rx的阻值约几百欧,而电源电压最大只有3V。你可以估算一下电路中的电流,也就是零点零几安,与图中电流表的最小分度值大致相当。换句话说,用电流表是无法准确测出电路中的电流的。所以,无法用这种方法测量电阻的阻值。
那么如何利用题中已有的器材测量出Rx呢?只有在实验原理上想办法。既然电流表无法正常使用,那么用电压表和滑动变阻器能否测出Rx?当然能。方法是让滑动变阻器的阻值一次为零,一次最大(100W),分别记下电压表的读数,再利用串联电路中的规律即可计算出Rx的阻值。这样看来,利用图1也能测出Rx,只是不用关心电流表了。所以题目第一问回答“可行”“不可行”都对,关键是理由不同。
答案:方案一:(1)不可行。因为按此电路用“伏安法”测量未知电阻时,电路中的电流太小,电流表无法准确测出电路中的电流。
(2)按图5连接好电路,将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,记下电压表的示数U1;再把滑片移到阻值为零处,记下电压表的示数U2(即电源电压)。
根据
方案二:(1)可行。按此图实验时,可以不用管电流表示数,通过电压表和滑动变阻器就能测出Rx。
(2)按图6连接好电路,将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,记下电压表的示数U1;再把滑片移到阻值为零处,记下电压表的示数U2(即电源电压)。
根据
反思:题目考查在具体情景下电阻的测量。给我们的启发是,实际的事物是复杂的,理论上可行的,实际中受各种条件的制约,可能不一定行的通。所谓“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”就是这个道理。
四、在研究焦耳定律实验中考查实验的思想方法
例4我们知道:“电流通过导体时产生的热量,与电流的平方成正比,与导体的电阻成正比,与通电时间成正比。”这就是焦耳定律,用公式可表达为:Q=I2Rt。爱动脑筋的小明在探究这个问题时,设计了图示的实验,只连接一次电路就完成了实验探究。他的方法是用电阻丝(其中R甲≠R乙)给烧瓶中的煤油(煤油质量相同)加热,然后观察煤油在插入密封烧瓶里的玻璃管中上升的高度,就可以对比电阻丝放热的多少。请你仔细观察小明设计的实验电路,并应用所学知识分析回答下列问题:
(1)探究电热的多少与电流的关系,应该对比两个烧瓶中煤油柱上升的高度,而这两个烧瓶中电阻丝阻值应该。
(2)探究电热的多少与电阻的关系,应该对比两个烧瓶中煤油柱上升的高度。
(3)有许多家用电器的工作原理即为焦耳定律,请举两个例子。
分析:本题主要涉及两种物理研究方法:一是控制变量法。另一种是转化放大的方法。
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。
当要研究的一个物理量与另外几个物理量都有关系时,为简化和方便,先研究与其中一个量的关系,而要控制其余几个量不变,这种研究问题的方法叫控制变量法。这种方法在实验数据的表格上的反映为:某两次试验只有一个条件不相同,若两次试验结果不同,则与该条件有关,否则无关。反过来,若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关,则应只使该因素不同,而其他因素均应相同。控制变量法是中学物理中最常用的方法。想一想,物理中还有哪些地方用到了控制变量法?
另一种研究方法是转化放大的方法。实验中电流产生的热量不能直接观察到,但热量的变化可以用温度的变化来感知。通过温度的变化多少来间接知道电流产生的热量的多少,这是转化法。
物理学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识,或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。初中物理在研究概念、规律和实验中多处应用了这种方法。特别是对那些抽象的难以理解的物理知识,这种方法很有效。
生活中你也用到过转换法,只是未注意罢了。空气是看不见摸不着的,但我们可以根据空气流动(风)所产生的作用来认识它,如红旗飘动,树叶摇晃等。想一想,物理中还有哪些地方用到了转换法?
还有一个问题:由于实验中电流产生的热量较少,液体温度升高的也较小,所以用温度计不易直接测量比较。为了使现象明显,实验采用了两种方法:①不用温度计,但采用了放大的“温度计”。整个烧瓶相当于一个温度计的玻璃泡。由于烧瓶里的液体较多,使升温膨胀效果更明显。②采用煤油代替常见的水,用玻璃管插入密封烧瓶里的煤油中代替温度计。用煤油代替水,是因为煤油比水的比热容小,在吸收相等的热量时温度上升的多,这样现象更明显。(当然还有一个重要原因,那就是煤油不导电。可以设想由于水导电,若用水由水产生的电阻就无法控制电路中的电阻情况)。
答案:(1)甲、丙或乙、丙 相等。
(2)甲、乙.
(3)电饭锅、电热毯、电暖炉等。
反思:在研究和解决问题的过程中,不仅需要相应的知识,还要注意运用科学方法。《物理课程标准》要求,在突出科学探究内容的同时,重视研究方法的指导,使学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中,逐渐拓宽视野,初步领悟到科学研究方法的真谛。因此,注意考察研究物理问题的方法,成为当前和今后中考的热点。在初中阶段,需要掌握的科学研究方法主要有:控制变量法、理想实验法、转换法、物理模型法、类比法、归纳法等。
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、实验结论等凭借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。但这不是说知识不重要了,相反是对知识提出了更高的要求,因为掌握扎实的基础知识是进行科学探究的前提。这就要求学生在平时的学习中,不仅要牢固地掌握知识,而且要清楚知识的来龙去脉,在学习过程中不断提高自己的能力。
2017春苏科版物理八年级下册第10章第1节《压强》word教案
2017春苏科版物理八年级下册8.4《力的作用是相互的》学案 练习(3份)
2017春苏科版物理八年级下册第10章第2节《液体的压强》word学案2
2017春苏科版物理八年级下册第8章《力》word导学案
2017春苏科版物理八年级下册第10章《压强和浮力》word教案打包下载(5份)
2017春苏科版物理八年级下册第10章第2节《液体的压强》word教案2
2017春苏科版物理八年级下册第8章第1节《力 弹力》word学案1
2017春苏科版物理八年级下册第10章第4节《浮力》word教案1
2017春苏科版物理八年级下册9.3《力与运动的关系》word学案
2017春苏科版物理八年级下册第10章第4节《浮力》word学案2
2017春苏科版物理八年级下册8.4《力的作用是相互的》word学案
2017春苏科版物理八年级下册6.5《物质的物理属性》word教案1
2017春苏科版物理八年级下册9.3《力与运动的关系 合力》word学案
2017春苏科版物理八年级下册8.3《摩擦力》学案 练习(3份)
2017春苏科版物理八年级下册7.1《走进分子世界》word教案
2017春苏科版物理八年级下册9.1《二力平衡》word学案
2017春苏科版物理八年级下册9.2《牛顿第一定律》word学案
2017春苏科版物理八年级下册7.1《走进分子世界》word导学案1
2017春苏科版物理八年级下册9.1《二力平衡》学案 练习(3份)
2017春苏科版物理八年级下册第10章第3节《气体的压强》word教案2
2017春苏科版物理八年级下册8.3《摩擦力》word教案
2017春苏科版物理八年级下册7.1《走进分子世界》word学案
2017春苏科版物理八年级下册9.1《二力平衡》word导学案
2017春苏科版物理八年级下册第10章第3节《气体的压强》word教学设计
2017春苏科版物理八年级下册第10章《综合实践活动―制作简易密度计》word学案
2017春苏科版物理八年级下册第10章第4节《浮力》word学案1
2017春苏科版物理八年级下册8.3《摩擦力》word学案
2017春苏科版物理八年级下册第10章第3节《气体的压强》word教案1
2017春苏科版物理八年级下册第10章第2节《液体的压强》word学案1
2017春苏科版物理八年级下册8.3《摩擦力》word导学案
不限 |
物理教案 |
物理课件 |
物理试题 |
不限 |
不限 |
上册 |
下册 |
不限 |
发布时间 |
下载量 |