探究试验专题.docx
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探究试验专题
专题一:
探究性实验
黄河中学李芙蓉张玉湘
[教学目标]通过本专题的精讲与训练,使学生初步学会据实验要求、目的,自行设计试验方案,正确选择实验器材、制订实验步骤、预测实验结论。
[重点]同目标
[难点]同目标
[教法]讨论、交流、归纳、练习
[教学过程]
一、创设情景引入课题:
多媒体观看二胡演奏,激发学生兴趣。
二、典型例题,抽取规律:
《例题1》我们常见二胡演奏着不停地把手上下移动,改变镇东炫的长短;同时注意到六弦琴的每根弦的粗细都不一样,无论你是否能演奏这些乐器,他们那美妙的声音都让你无法不为之感动。
提出问题:
弦振动时的音调高低与哪些因素有关呢?
猜测:
(可让学生猜测,教师适当作提示。
)
从一般弦乐器的外部特征来看,弦振动音调的高低与其粗细、松紧有关。
从演奏着不停的移动指法来看,其音调高低可能与其长度有关。
设计方案与进行试验:
(可让学生自行设计,教师适时提示)
(1)取一根琴弦,保持其松紧度不变(可一段固定,一端用相同重物拉)在不同长度下振动,听音调的高低。
(2)弦长度不变的情况下,增加所挂重物改变松紧度,比较音调高低。
(3)在相同长度和松紧度下,比较粗细不同的两根琴弦的音调的高低。
实验结论:
(让学生总结得出)
a.在相同长度和松紧度下,振动同一根弦,其长度越短,音调越高。
b.弦越紧,音调越高。
c.在相同松紧度和长度下,细弦发音比粗弦发音音调高。
《例题2》
情景:
放在敞口容器中的水,过一段时间会变少,放在密闭容器中水却很难变少;在杯子中倒入一些酒精,人们很快就能闻到酒精的气味,可放在密闭容器中的酒精却很难闻到酒精的气味;人们晒衣服时总是挂在向阳的地方,并且展开晒。
提出问题:
水变少、闻到酒精味和晒干衣服都是利用了液体蒸发来进行的,那么影响液体蒸发的因素有哪些呢?
猜想与假设:
(仍有学生独立完成)
晒干衣服总是要展开,并且挂在通风向阳的地方,因此,蒸发的快慢可能与空气流动速度、液体温度和液体表面积有关。
设计实验和进行实验:
(让学生分析出仍用控制变量法,并让学生自行设计完成。
)
(1)研究蒸发快慢与液体温度的关系:
在两块小玻璃片上都滴上两滴水,一块放在空气中,一块放在酒精灯上加热玻璃片,观察那块玻璃片上的水早干。
(2)研究蒸发快慢与表面积的关系:
取两杯水,一杯泼在水泥地上,另一杯放在桌上,比较地上的水和杯中的水那杯先消失。
(3)研究蒸发快慢与空气流动速度的关系:
取两只一样的酒精棉球,其中一个装在塑料袋中,把它们放在转动的电风扇下,比较那个酒精棉球上的酒精先消失
分析和验证:
从三个实验中得出结论:
蒸发快慢与液体表面的空气流动速度、液体的温度、液体的表面积有关。
液体的温度越高、液体表面的空气流动速度、液体的表面积越大,液体蒸发的就越快。
反之亦然。
[[评估]]:
“控制变量法”在物理研究中得到了广泛的应用,当遇到某一物理量受多个变量影响时,在考察某一变量对该物理量的影响时,就要控制其它变量不变,研究该物理量变化所产生的影响。
这就要求同学们会选择适当的材料来设计实验,并正确得出实验结论。
三、对应练习:
练习题1:
提出问题:
张明和李华运用下图实验装置测定了滑轮组的机械效率,在全班进行实验交流时,老师提出:
如果各组所用滑轮组合串绕方式不变,改变其他因素,是否会影响它的机械效率呢?
猜想与假设:
大家围绕老师提出的问题积极思考,提出了各种猜想,概括起来有以下几种:
猜想1:
可能与匀速提升的速度有关。
猜想2:
可能与被提升的钩码重有关。
张明同学为验证猜想1,请你帮助他在原有试验的基础上设计如下实验:
(1)以()将重物()提升起来,将此时弹簧测力计的示数(即作用在绳端的拉力F1)和钩码的重力G分别记录在下表内。
(2)以()将重物()提升起来,将此时弹簧测力计的示数F2和钩码的重力G分别记录在表格中。
(3)分别计算出先后两次()提升重物时,滑轮组的机械效率η1和η2,将结果填入下表内。
张明的记录结果是:
物理量
控制因素
钩码重/N
绳端拉力/N
机械效率
较小提升速度
10
4.2
79.4%
较大提升速度
10
4.2
79.4%
探究结果
参考答案:
(1)较小的速度匀速
(2)较大的速度匀速(3)匀速滑轮组的机械效率与提升物体的速度无关。
可见,猜想1是错误的。
)
李华同学为验证猜想2,请你帮助他在原有试验的基础上设计如下实验:
(1)已大致相同的()将重分别为G1、G2(G1≠G2)的物体()提升起来,将先后两次弹簧测力计的示数和钩码的重力分别记录在下表内。
(2)据表中数据计算出完成下列表格。
物理量
控制因素
钩码重/N
绳端拉力/N
机械效率
较小提升速度
10
4.2
79.4%
较大提升速度
15
6.0
探究结果
参考答案:
(1)速度匀速
(2)第2次滑轮组的机械效率比第1次高,说明实验装置相同时,机械效率与被提升的钩码重有关,钩码越重,机械效率越高。
练习2:
液体对压强的传递
小明和小红看到水龙带在没有关水的时候是匾的,接到水龙头关满水后是圆柱形,通过查阅有关资料得知:
这是因为水龙头里出来的水用很大的压强挤压带里的水,这个压强被水传递到水龙带的各个部分的缘故。
他们对看到的现象很感兴趣,就去请教老师,老师告诉她们这是因为水是液体,具有流动性,所以在受到压力的时候,就表现出与固体不同的性质。
这激起了他们的好奇心:
“液体在传递
压强的过程中,有怎样的规律呢?
”
晓明说:
“会不会在传递的过程中,
液体对压强的传递不改变?
”
小红说:
“也许会改变吧。
”
于是他俩找来两只直径大小不同的注射
器(粗的横截面积是细的2倍如图所示)针
口出用橡皮管连接起来,并在其中注入水。
但在小针管的活塞上加上一只砝码时,小活塞就对水施加一个向下的压强;党在大活塞上施加一只砝码,打针管的活塞仍向上运动;加两只砝码后活塞可以处于静止状态。
他们又继续作了两次试验,把探究结果记录在下表中:
次数
小活塞上的钩码重G/N
小活塞的横截面积S/cm2
小活塞上的压强P/10-4pa
大活塞上的钩码重G/N
大活塞的横截面积S/cm2
大活塞上的压强P/10-4pa
1
0.5
2
0.25
1.0
4
0.25
2
1.0
2
0.5
2.0
4
0.5
3
1.5
2
0.75
3.0
4
0.75
1.根据你刚才的阅读,你得出的结论是:
密闭液体能把它受到的压强()的传递。
2、下图汽车的液压传动刹车的示意图,请建树它的工作原理。
答:
当脚往下踩刹车踏板A时,在活塞C处产生一个压强,通过水将这个压强 传递给活塞C’。
由于油缸C’比油缸C的横截面积大,所以在脚踏板施加一个不大的力,在刹车鼓上就可以产生一个 ,紧压在刹车鼓上将车轮刹住。
3、小明和小红在探究过程中的思维程序是 。
练习3、探究与阅读:
植物是我们的好朋友,它们与我们的生活息息相关,每一种植物都具有蒸腾作用。
植物的蒸腾作用是一个水分的运输和散失过程。
蒸腾作用过程如下:
土壤中的水分根毛根内导管茎内导管叶内导管叶肉细胞气孔大气。
蒸腾作用对植物体具有重要意义:
A降低植物的温度B促进根吸收水分C促进水分和无机盐的运输。
植物一天中蒸腾作用的变化规律是:
日出后蒸腾作用随之增强,到午时三时左右达到最高峰,三时之后随之下降,日落后蒸腾作用降到最低点。
(1)你认为蒸腾作用降低植物及其周围环境的温度的物理原理是:
()
(2)根据短文,影响植物蒸腾作用强弱的因素有:
()
(3)设一棵树的树身平均高度为5米,它一生中共蒸腾了200吨水,请计算这棵树对这些水所做得功。
(g=10N/kg)
参考答案:
(1)液体蒸发吸热具有制冷作用
(2)光线强弱、温度高低
(3)107
专题一:
探究性实验练习题
黄河路中学张玉湘
1、给你一支削好的长铅笔,请用它设计两个物理小实验。
2、题目:
给你一个电源、一个滑动变阻器、一个已知阻值的定值电阻、一个额定电压已知的灯泡、一只电流表、一个开关、导线若干,要求测出小灯泡的额定功率(画出电路图、写出实验步骤、推导计算式)
3、下表列出由实验测定的几种物质的比热容 几种物质的比热容[J/(kg·℃)]
水 4.2×103
酒精 2.4×103
煤油 21×103
冰 21×103
蓖麻油 1.8×103
砂石 0.92×103
铝 0.88×103
干泥土 0.84×103
铁、钢 0.46×103
铜 0.39×103
水银 1.14×103
铅 0.13×103
认真阅读上表,你一定有所发现,请填出其中任意三条。
①___________________________________________________。
②___________________________________________________。
③___________________________________________________。
4、如图17所示。
让钢球从斜面上由静止滚下,打到一个小木块上,能将木块撞出一段距离。
放在同一水平面上相同位置的木块,被撞得越远,表示钢球的动能越大。
现用质量不同的钢球从同一高度滚下,看哪次木块被推得远。
回答以下问题:
(1) 设计实验的目的是研究____________。
(2) 让不伺的钢球从同一高度滚下是为了_____________。
(3) 此实验得出的结论是_________________________________________。
(4) 下表中给出了一头牛慢步行走和一名普通中学生百米赛跑时的一些数据。
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_____________。
5、“一个和尚挑水吃,两个和尚抬水吃,三个和尚没水吃”。
这是流传民间的一个有趣故事。
之所以没水吃,是因为三个和尚谁也不肯多出力,谁也不肯先出力,没水吃终归不行,同学们学过了简单机械后,就可以利用杠杆知识,请你为三个懒和尚设计出一个抬水吃的方法,且各自既不吃亏,又不占便宜。
6、 某同学在做“研究杠杆平衡条件”的实验:
(1)实验前,发现杠杆处于如图所示的位置,为了使杠杆在_____位置平衡,应将杠杆的平衡螺母向____移动(选填“右”或“左”)。
目的是为了能在杠杆上____。
(2)杠杆平衡后,若在a点挂2个50g钩码,那么在b点应该挂____个50g钩码才能使杠杆恢复平衡。
7、(6分)图2是从某电子仪器折下来的密封盒子,已经知道盒内有三只电阻,A、B、C、D为四根引线。
现用多用电表测量,得知AC间的电阻RAC=20欧,若用导线把BD连接后测得AD间电阻RAD=20欧。
请在方盒内画出电阻的连接图,并在图中标出每个电阻的阻值。
8、有一段金属丝,请你运用所学的知识,鉴别出它是由哪些金属制成的。
要求:
(1)写出所选用的器材;
(2)实验的主要步骤及应测出的物理量;
(3)用所测出的物理量写出计算式。
9.小明的爸爸为了选不同农作物的种子,配制了两缸密度不同的食盐水。
在使用前却记不清哪一缸密度大,哪一缸密度小了。
小明稍加思考,在身边找到了密度较小的细木条,一根细线和一小石块,很快就鉴别出了密度大的一缸食盐水。
请你说出小明的做法。
10、如图7所示,给你一个透明玻璃杯、一支铅笔、一块塑料薄片,足够的自来水,请你选用这几种器材,设计三个物理小实验,并指出它所属的物理现象或与之相关的物理知识.(用文字说明).
图7
11.积雪对公路行车的危害主要表现在路况的改变。
路面积雪经车辆压实后,车轮与路面的摩擦力减小,汽车易左右滑摆。
同时,汽车的制动距离也难以控制,一旦车速过快、转弯太急,都可能发生交通事故。
专家研究表明,气温不同,积雪的厚薄不同,对汽车的危害也不一样。
当积雪厚度在5~15cm,气温在0℃左右时,汽车最容易发生事故。
因为在这种条件下,路面上的冰雪常会呈“夜冻昼化”状态。
此时,护路工人常在路面上撒大量的盐,以避免“夜冻昼化”现象,即在相同气温条件下,融化了的冰雪不再结冰,从而减少交通事故的发生。
提出问题:
在相同气温条件下,为什么水不再结冰了?
猜想与假设:
请你用学过的物理知识,针对这一现象产生原因提出一个合理的猜想,并说出你猜想的理由。
猜想:
理由:
设计实验方案:
针对你的猜想,设计一个实验方案验证猜想的正确性。
实验方案及主要步骤:
分析与交流;除了在路面上撒盐外,你还有什么常用的办法,可以避免减少交通事故,这样做的道理是什么?
方法:
道理:
12、在探究“电阻上的电流跟电压的关系”中:
(1)我们首先会提出什么问题?
;
(2)你或同学们有什么猜想?
请说出来:
;
(3)在设计实验时,需改变电压,你和同学们在实验中是采用什么办法的?
(说出所用的器材和方法);
(4)通过分析记录数据,你得出的结论是:
。
13、由吃小包装食品所想到的(本题满分10分,共5小题)
小宇和晓丽周末到崂山的“九水十八潭”游玩。
该吃午饭了,他俩从背包中取出事先购置的各种小包装食品,准备饱餐一顿。
小宇拿了一包塑料包装的牛肉干,晓丽拿了一包塑料包装的薯片。
晓丽正吃得津津有味,可小宇还在费劲地撕着包装袋呢!
小宇不解地说:
“你力气比我还大?
!
这么容易就将包装袋撕开了?
”晓丽也奇怪地看了看这包牛肉干,明白了。
她对小宇说:
“你看,我这包薯片的包装袋上有一个三角形的缺口,你的没有。
”
他俩又检查了其它小食品的包装袋,发现有的是半圆形的缺口,有的是直线形(裂缝形)的缺口……
物理课堂培养出的探究意识,促使他俩针对这一现象提出了一个物理探究课题……
请你也像他俩那样针对上述现象提出一个探究课题,并完成如下的探究报告:
(1)、探究课题:
(2)、猜想:
(3)、设计实验方案:
实验器材:
实验步骤:
实验记录表格:
(4)、预测实验:
如果猜想正确,将会出现的现象是:
(5)、饱餐一顿后,小宇又拿出一袋瓜子,尽管包装袋上没有缺口,但也较容易地将包装袋撕开了。
他仔细一看,发现包装袋是牛皮纸做的。
针对这一现象,请你提出一个探究课题:
14、根据生活经验,我们猜想:
物体温度升高吸收热量的多少可能与质量和物质的种类有并,为了验证猜想,我们制定了两个计划:
A、让研究对象都升高相同的温度,然后比较它们吸收热量的多少
B、让研究对象都吸收相同的热量,然后比较它们升高温度的高低
(1)实验室准备了两个规格相同的电加热器、两个相同的酒精灯、两支温度计、手表、架台、适量的水和煤油。
为了完成实验,还需要仪器。
(2)能够准确的控制物体吸收热量的多少,是本次实验成败的关键,在提供的热源中,你认为选用比较合理,理由是
。
15、小华为探究电磁铁磁性与线圈匝数的关系,设计了如下实验:
他用相同的漆包线在相同的铁钉上绕制成两个电磁铁,它们的线圈匝数不同,同时用电源分别通电,小华根据图20所示实验现象得出结论:
电磁铁的线圈匝数越多,磁性越强。
(1)小华设计的实验的不妥之处是
(2)请你写出实验的改进方法
16、在探究压力的作用效果与哪些因素有关时,某同学作了如图示的三个实验,通过观察三次实验时泡沫塑料,显示压力作用的效果。
比较两图所示实验,说明受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显;比较
两图所示实验,说明压力相同时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
专题一:
探究性实验练习题(答案)
一、
(1)、双手搓铅笔,铅笔的温度升高,可以说明做功能使内能增加。
(2)、握住手中的铅笔,当松手时铅笔落下,可以说明重力的存在。
(3)、将铅笔托在手中,使之静止,可说明二力平衡。
(4)、手指用力压铅笔尖,手指会有疼痛感,可验证力的作用是相互的。
(5)、将铅笔横放在手指上,使之水平静止可用此法找出铅笔的重心位置。
(6)、将铅笔立于阳光下,出现影子,可验证光在空气中是沿直线传播的。
(7)、两手指捏住铅笔使之竖直静止,可验证静摩擦力的存在。
(8)、用两手指顶住铅笔两端,根据手指的感觉可验证压强与受力面积的关系。
(任选两个)
2、解:
(1)电路设计如图3所示。
(2)步骤:
(1)连接电路,闭合开关S,调节变阻器,观察电流表,使通过定值电阻R0的电流为
。
(2)保持变阻器位置不变,断开开关S,将电流表改接到灯泡RL支路上,闭合开关S,测出通过灯泡RL的电流IL。
计算式推导:
根据题目中给出灯泡的额定电压U额计算出通过R0的电流
。
当通过R0电流为I0时,R0两端电压为U额,由于RL与R0并联,灯泡RL两端电压必为额定电压U额,根据测得此时通过灯泡的电流IL及功率公式P=UI,灯泡的额定功率P额=U额IL。
小结:
在本题解题中,许多同学受常规思维模式和训练影响,认为本题只是从伏安法测电阻中“电流法”测电阻到“伏安法”测算功率的简单延伸和扩展,而忽视了“伏安法”测电阻时认为电阻阻值不变而测功率时功率随电压、电流变化的影响。
特别对于导体电阻随温度变化影响较大的用电器,在测定其功率时,不能简单根据测得电阻来推算它的功率,从而在设计原理上产生了本质性错误。
3、解:
①比热容是物质的一种特性,每种物质都有自己的比热容。
②水的比热容最大。
③有个别同种物质,在不同状态下(如冰、水),比热容不同。
④有个别不同物质,它们的比热容相同(如冰、煤油)。
⑤液态物质的比热容一般比固态物质的比热容大。
4、
(1)动能与质量的关系。
(2)使小球到达水平面的初速度相同。
(3)物体的质量越大具有的动能就越多。
(4)速度;中学生的速度是牛的12倍,动能也是12倍,
5、设计方法如图4:
AB、CD为两根扁担,B在扁担CD的中点,设每个扁担的长度为L,水桶悬挂的位置O离A端
L。
抬水时,三个和尚分别作用于A、C、D端,则每个和尚承受的压力完全相等。
这里我们可以把每一个扁担看作一个杠杆,若扁担的重力不计,根据杠杆平衡条件,就可以求出每个和尚肩上所承受的压力FA、FC、FD。
对于扁担AB受三个力:
FA、G、FB,以B为支点FA·L=G·
L, 则FA=
G(如图5)。
又因为FA+FB=G,所以,FB=
G。
扁担CD也受三个力:
FC、
(FB与
大小相等)、FD,以B为支点,有FC·
L=FD·
L, 则FC=FD(如图6), 又因为FC+FD=FB=
G, 所以FC=FD=
G。
这样,三个和尚每人肩上承受的压力都是水重的
G,互不吃亏,不占便宜,通力合作也就有水吃了。
6、
(1)水平,右,方便准确读出力臂的长度
(2)3个
7、答案、如下图所示
8、解答:
(1)一只圆铅笔、刻度尺、天平、砝码。
(2)(3):
a:
用刻度尺量出金属丝的长度L.
b:
把金属丝在铅笔上紧密排绕若干圈,用刻度尺测出这个线圈的长度L’,数出圈数n,由此可知金属丝的直径为L’/n
c:
用天平称出金属丝的质量m
d:
ρ=m/v=4n2m/πL/L
9、要点:
①用木条、石块、细线做成简易密度计(图略)
②分别浮于两缸食盐水中,露出部分大的一缸为密度大的食盐水。
10、
(1)往杯子里装水,然后把笔放进杯中,从旁看,铅笔好像折断了.这是光的折射现象.
(2)用塑料薄片把装满水的杯口完全覆盖,然后把它们倒过来,塑料薄片不会掉下来.证明大气压的存在.
(3)把塑料薄片放在装了水的玻璃杯底,快速抽去塑料薄片,玻璃杯还留在原处.这是惯性现象.
(4)用笔尖和笔尾分别按到手指上,感觉到笔尖按下去更疼.说明压力产生的效果与受力面积有关.
(5)往杯子里装水,然后把笔放到杯子后面,透过杯子看,铅笔变粗了.这是光的折射(或凸透镜成像)现象.
(6)拿铅笔敲打装了水的玻璃杯,重敲比轻敲时水振动得更厉害,听起来声音更响.这说明声音的响度与振幅有关.
11、猜想:
水中杂质越多,水的凝固点越低或混合物的凝固点降低.理由:
护路工人常在路面上撒大量的盐,以避免“夜冻昼化”现象,即在相同气温条件下,融化了的冰雪不再结冰.实验方案及主要步骤:
取相同的三个杯子,盛相同体积的清水、淡盐水、浓盐水,放入冰箱里,每隔5分钟用温度计测一次温度,并观察是否有结冰现象,若结冰,结冰的顺序是否是清水、淡盐水、浓盐水。
方法:
在车轮上装防滑链道理:
接触面越粗糙,摩擦力越大。
12、
(1)如果知道一个电阻值,还知道加在它两端的电压,能不能计算出它的电流呢?
或电流与电阻、电压之间有什么定量关系呢?
(2)此为开放题,只要合理猜想即可。
(3)根据实验条件通常有下列三种办法:
、电池组:
增减电池个数;
、学生电源:
调节调压旋钮。
、滑动变阻器:
移动滑片。
(4)电流I、电阻R、电压U的关系可用公式表示为I=U/R。
13、
(1)探究课题:
撕物体时力的作用效果与是否有缺口有关吗?
(2)猜想:
有关(或:
无关)(3)设计实验方案:
实验器材:
六张相同的纸,三张有缺口,三张无缺口
实验步骤:
(1)将纸分成三组,每组分别有一张有缺口的和一张无缺口的;
(2)实验第一组:
沿缺口撕那张有缺口的纸张,感觉一下用力的大小;然后用同样的方法撕那张无缺口的纸张,感觉一下用力的大小。
(3)实验第二、三组:
用同样的方法撕其余两组有缺口和无缺口的纸张,感觉一下每一次用力的大小并将结果记入下表。
实验记录表格:
实验组次
撕开无缺口的纸张用力大小
撕开有缺口的纸张用力大小
第一组
第二组
第三组
(4)预测实验:
如果猜想正确,将会出现的现象是:
撕每一组纸张时用力的大小均不同。
(或“撕每一组纸张时用力的大小均相同”)。
(注:
这里的“预测实验”可以更加具体,如:
“每组中撕有缺口的用力小”,等等)
[若“探究课题”是:
是否有缺口的物体容易撕开(或“撕开用的力较小”),没有缺口的物体不容易撕开(或“撕开用的力较大”)?
“猜想”可回答:
“是”或者“不是”,“设计实验方案”与上同,“预测实验”回答:
每一组中有缺口的纸张容易都撕开,没有缺口的纸张都不容易撕开(或者:
撕每一组中有缺口的纸张和无缺口的纸张用力都一样大)]
答案二:
(1)、探究课题:
撕物体时力的作用效果是否与缺口的形状有关
(2)、猜想:
有关(或“无关”)
(3)、设计实验方案:
实验器材:
三张同样的纸,分别带有尺寸相同的三角形、半圆形和线形缺口(如右图)
实验步骤:
(1)将有三角形缺口的纸张沿缺口撕开,感觉一下用力的大小;
(2)用同样的方法撕那张有半圆形缺口的纸,感觉一下用力的大小;
(3)用同样的方法撕那张有线形缺口的纸,感觉一下用力的大小
(4)将以上所有结果记入下表。
实验记录表格:
实验次数
用力大小
撕开有三角形缺口的纸张
撕开有半圆形缺口的纸张
撕开有线形缺口的纸张
(4)、预测实验:
如果猜想正确,将会出现的现象是:
撕这三张纸时用力的大小不同(或“撕这三张纸时用力一