如何解析初中物理创新设计实验与探究型实验题

如何解析初中物理创新设计实验与探究型实验题
发表时间：2010-05-24T08:33:09.437Z 来源：《新校园》2010年第3期供稿 作者： 高愫云（建湖县实验初级中学，江苏 盐城 224700）
[导读] 向综合化方向发展的趋势，这类试题单纯从一个试题很难界定哪个实验是创新设计实验，哪个是探究型实验。
创新设计实验大致可分为：设计实验步骤、设计实验方案、纠错和改进实验设计、开放性实验设计等几大类。 1.设计实验步骤 这类试题主要是根据实验原理来设计实验的操作步骤，其特点是先确定实验原理，根据实验原理决定应该测量哪些物理量，需要哪些 器材，如何安排实验步骤，得出什么结论。此类试题考查学生理论联系实际的能力 【例题】 海洋研究人员进行水下探测，当他穿上潜水服没入水中后，受到的浮力跟下潜的深度有没有关系？要求：(1)请采用原理不同的两种方 法检验你的答案。(2)写出实验所需器材并简述实验步骤。 【诠释】 此题是一道研究物体浸没在水中时，所受浮力与浸没的深度的关系的科学探究题。这里学生审题不注意时，易错认为是研究物体所受 浮力与物体到水底距离的关系，因此审题时要特别认真。题目未给定实验器材，要学生根据其研究的原理，主要是有浮力测定方法，自选 器材设计。 【解答】 方法一：两次称重法 器材：弹簧测力计、石块、烧杯、水、细线。 步骤：用弹簧测力计测出石块重G，读出石块浸没在水中不同深度时弹簧测力计的示数F，则石块的浮力F浮=G－F。 方法二：公式法（排液法） 器材：溢水杯、弹簧测力计、小桶、石块、烧杯、水、细线。 步骤：将石块浸没在盛满水的溢水杯中，用弹簧测力计测出石块在不同深度处排入小桶中的水重G排，根据阿基米德原理则石块受到 的浮力F浮=G排。 2.设计实验方案 这类试题主要是根据所给器材，案例设计实验方案，其特点是只需要所给器材来构建物理情景，确定原理，完成实验方案，培养学生 灵活解决实际问题的能力。 【例题】 小明在他家的苹果园里，用所学知识测量苹果的密度。他所能利用的器材有：自制的弹簧测力计以及盛有水的水桶、塑料水瓢、塑料绳 和塑料袋（质量不计）.请你写出他有可能采用的实验步骤及苹果密度表达式推导过程。 【诠释】 该题测定苹果密度的情景贴近学生生活,所给的器材是学生常见的日常用品或自制的器材。要测定苹果的密度必须测出苹果的质量和体 积，质量可用天平直接测量,也可用测力计通过测量重力间接测量;体积因其形状不规范,可以用排水法测量。而给出的器材只能直接测量苹 果的质量,苹果的体积需要间接测量,所以不能用常规的实验方法通过直接测出苹果的m、v,然后根据公式：ρ=求得苹果的密度。 方法一：用弹簧测力计测出苹果的重力G和浸没在水中时的视重F，求出F浮=G—F，再利用阿基米德原理求出苹果的体积V。 则：m=G/g, V=(G－F)/ρ水g，
如何解析初中物理创新设计实验与探究型实验题 高愫云 （建湖县实验初级中学，江苏 盐城 224700）
从近几年的全国各大省市物理中考试题情况看，创新设计实验与探究型实验所占比例较往年有所增加，而且有向综合化方向发展的趋 势，这类试题单纯从一个试题很难界定哪个实验是创新设计实验，哪个是探究型实验。为了更好地把握这两类试题，我结合自己的教学实 践作如下分析。 一、 创新设计实验
ρ=m/V=G·ρ水/(G－F) 此法要求ρ物>ρ水,且要完全浸没在水中,利用V物=V排求体积. 方法二:用弹簧测力计测出苹果的重力G，用排水法收集排出的水,再用弹簧测力计测出水的重力G水,则：m=G/g，V=G水/ρ水g, ρ=m/V=G·ρ水/G水。 3.纠错和改进实验设计 这类试题主要涉及实验器材的组合和实验仪器的使用方面，其特点是在所给的实验设计中，可能有不止一处错误，要求指出错误所在 之处，并加以改进，从而考查学生的实验操作能和分辨能力。 【例题】 小斌是一位电工，准备为一房间设计电路。房间内两盏灯计划用并联电路，但房东邓大爷想用串联电路。他认为串联电路既简单又省 钱。下面是小斌留给邓大爷的便条。请补充完整，并将图1中的两灯及开关正确连入电路。
邓大爷： 您好！由于
2007年5月8日
，
所以我设计用并联电路。
百度文库
小斌
2007年5月8日
图1
【诠释】 本题结合日常生活中的问题，通过纠正错误的想法来考查家庭电路的知识。 4.开放型实验设计 这类试题主要是要求学生根据问题的条件和要求，构思有关的物理情景，其特点是对于同一个问题，可以构思出不同的二五六情景， 确定不同的实验原理，选择不同的实验器材，得出不同的表达式，培养同学的求异思维能力， 【例题】 如图2所示，给你一支削好的长铅笔，请用它设计几个物理小实验。 【诠释】 该题贴近学生学习实际，是一道使用学习用具铅笔进行物理小实验的问题。所演示的内容未明确，有一定的开放性，利于学生思维的 拓展训练。解答时要注意它是一根已削长铅笔的特点：一端尖、相当一根木棒、可滚动、有重力等。 【解答】 实验一：两手指压铅笔两端，可验证压强与受力面积的关系； 实验二：手压铅笔，手指感到疼痛，可验证力的作用是相互的； 实验三：手握铅笔，使之竖直静止，可验证磨擦力存在或说明二力平衡； 实验四：在光的照射下出现影子，说明的光的直线传播； 实验五：将铅笔横放在手指上，使之水平静止，可找出铅笔的重心位置； 实验六：手平放在水平桌面上滑动与压在铅笔上滑动，说明滚动磨擦比滑动摩擦小。 二、探究型实验 1.力学部分 同一直线上的二力合成、伽利略斜面小车、惯性现象、二力平衡、影响摩擦力的因素、压力作用效果、连通器、大气压强验证、沸点与 气压的关系、气体压强和体积的关系、浮力现象、流体的压强、动能、弹性势能、机械能的转化。 【例题】 人们常用推理的方法研究物理问题。在研究物体运动状态与力的关系时，伽利略通过如图3甲所示的实验和对实验结果的推理得到如下结 论：运动着的物体如果不受外力作用，它的速度保持不变，并且一直运动下去。 推理的方法同样可以用在“研究声音的传播”实验中。在 如图3乙所示的实验中，现有的抽气设备总是很难将玻璃罩内抽成真空状态，在这种情况下，你是怎样通过实验现象推理得出“声音不能在 真空中传播”这一结论的？ 【诠释】本题结合课本的演示实验，考查学生对知识形成过程的理解和掌握情况，重在引导学生要理解知识的来源，体验其形成过程中 的科学研究方法、科学态度和科学精神。解答：随着罩内空气的不断抽出，听到铃声越来越弱，可以推理：如果罩内被抽成真空，将不能 听到铃声。由此可以推出“声音不能在真空中传播”的结论。 2.热光声部分 声音的发生和传播、响度、音调、压缩气体使气体液化、分子运动、分子引力、做功改变物体的内能、内能做功、光的反射、光的折 射、平面镜成像、透镜对光线的作用、凸透镜成像。 【例题】照图4那样，在桌面上树立一块玻璃板，把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面，可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像。要想研究玻璃 板成像的特点，关键的问题是设法确定像的位置，仔细想想，实验时具体的做法是 。这样确定像的位置，凭借的是视觉效果的相同， 因而可以说是采用了 的科学方法。 【诠释】本题是课本上的演示实验，它同时也是一个研究型实验。主要 考查实验的关键步骤和研究的方法。解答：另外拿一支相同的蜡烛在玻璃板 后面移动，直到看上去它跟像完全重合 等效替换。 3．电学部分 摩擦起电、电荷间的作用、验电器、导体和绝缘体、电流的效应、决定电阻大小的因素、滑动变阻器和电阻箱、电流做功、焦耳定律、 家庭电路中电流过大的原因、磁体的的特性、磁化、磁场、奥斯特实验、通电螺线管磁场、电磁感应现象、磁场对电流的作用、直流电动 机原理。 【例题】某同学利用如图5所示装置研究磁与电的关系，请仔细观察图5中的装置、操作和现象，然后归纳得出初步结论。比较（a）、 （b）两图可知： ；比较（b）、（c）两图可知： 。 【诠释】本题是课本上有关演示奥斯特实验的内容。它要求学生根据实验现象来分析得出结论。 【解答】通电导线周围存在着磁场，通电导线周围磁场的方向与电流的方向有关。