1、苏科版实验题型和实验方法总结讲解 实验题型和实验方法总结实验题型和解题方法(一)测量型实验的特点及解题技巧1.直接测量型实验共主要有9个实验:(1)用刻度尺测长度(2)用秒表测时间(3)用量筒测固、液体的体积(4)用天平测物体的质量(5)用温度计测水的温度(6)用弹簧测力计测力的大小(7)用电流表测电流(8)用电压表测电压(9)用电能表测电功的大小2.间接测量型实验主要有5个实验:(1)用刻度尺、秒表测平均速度(2)用天平、量筒测物质密度(3)用刻度尺、弹测力计测滑轮组的机械效率(4)用电流表、电压表测电阻(5)用电流表、电压表测小灯泡的电功率。 测量性实验的解题方法,对于直接测量性实验我们掌
2、握基本器材的使用方法就可以了,对于间接测量实验,要在理解实验的基础上识记实验的器材、原理(电学实验的电路图)、实验的方案甚至对实验方案的评价,有意识地积累一般实验的注意点特别是电学实验。解题时紧密结合课本和课堂内容展开。【例1】小明同学进行测定煤油密度的实验。(1)第一次的方法和步骤是:用天平测出空烧杯的质量m0;把煤油倒入量筒,测出煤油的体积V;把量筒中的煤油倒入烧杯,测出烧杯和煤油的总质量m总。请用上述物理量写出煤油密度的计算式_,这样测出的密度与真实值相比偏_。(2)经改进后,小明的方法和步骤完全正确。他称量烧杯和剩余煤油的质量时,所用砝码和游码的位置如图甲所示。煤油倒入量筒后的液面位置
3、如图乙所示。根据图中数据,请帮小明把下表填写完整。解析:在第一次实验中,当把量筒中的煤油倒入烧杯时,在量筒中会有残留的煤油,所以测量的质量偏小,密度偏小。答案:(1)小(2)64.548600.8(二)探究型实验的特点及解题技巧教材内物理探究型实验主要有 14 个实验:探究物质的一种属性密度,探究平面镜成像特点,探究凸透镜成像规律,探究摩擦力的大小与什么有关,探究运动和力的关系,探究液体压强的特点,探究杠杆平衡条件,探究动能(重力势能)大小与什么因素有关,探究物质比热容,探究影响电阻大小的因素,探究不同物质的导电性能,探究电流与电压、电阻的关系,探究电流热效应,探究电磁铁磁性强弱的因素2.教材
4、外物理探究型实验其中最常见的有:探究水果电池电压与哪些因素有关,探究篮球反弹的高度与哪些因素有关,车辆滑行的距离与哪些因素有关,探究物体承受的压力与哪些因素有关,等等。物理科学探究活动一般有 7 个主要环节,依次是提出问题,猜想与假设,制定计划与设计实验方案,进行实验和收集数据,分析论证,评估,交流与合作。 探究型实验试题的解题方法强调应用性和开放性,突出物理知识的应用,强调灵活运用物理知识解释试题呈现的问题,故而在解答时,可附助已有的知识和结论,对试题所考查的内容和能力,做出正确的解答。当然中考命题并不会只局限于已有知识的得出,往往可能会更注重探究过程的考查,因此解答此类试题时千万不要急于求
5、成,而要体会出试题考查的方向,也就会从容应答。【例2】1821年,德国物理学家塞贝克发现了一种奇怪的现象:把两根铜丝和一根铁丝与灵敏电流计串联成闭合电路,然后把铜丝和铁丝的一个连接点放在盛有冰水混合物的容器里保持低温,另一个连接点放在火焰上加热,发现灵敏电流计的指针发生了偏转,表明这时闭合电路中产生了电流。塞贝克把这种电流叫做“热电流”,把这种电路叫“热电偶电路”。某研究小组的同学们按上图所示的电路,模拟塞贝克实验,探究了决定“热电流”大小的因素,通过实验测得了电流的大小与温差关系的一组数据:两接点间的温差/01100200300500电路中的电流10-1A0.000.010.641.422.
6、294.17请根据以上资料和数据说明:(1)产生热电流的条件是 ; 。(2)根据热电流的特点,猜想并写出热电偶电路的一种应用: 。【答案】(1)用不同金属丝组成闭合回路;两连接点之间有温度差。 (2)制成温度计(或“测量温度”、“测量温度差”)(三)开放、设计型实验的特点及解题技巧物理开放实验题是指题设条件不确定、解题方法多样化、答案不唯一的题目。这些试题或条件开放、或策略开放、或结论开放,可谓千姿百态。题设条件开放型实验题,一般特点是条件多余或隐含,求解问题不指明;解题策略开放型实验题,主要特点是解答方式不统一,方法多样化;待求结论开放型实验题的主要特点是结论不唯一,答案形式多样化。 解决此
7、类问题,要求学生在日常生活中做个有心人,留心观察各个演示实验及其日常化的实验器材,灵活运用物理知识,充分挖掘题目中的隐含条件,准确把握实验的意图和原理。设计型实验题是指根据实验目的和要求,设计研究方案,运用不同于教材或试题要求的实验方法解决同一物理问题,此类题综合考查学生观察实验,运用所学的理论知识进行综合分析、归纳等能力,有一定的难度。近年来此方面的试题陆续增加并延伸到我们的生活周围之中,命题也已不局限于对教材已有实验的新设计。 解答设计型实验时,首先要明确试题所需要解决的问题,然后结合教材所学相关知识和设计,进行分析和比较,从中发现其异同之处,从而进行创造性的变更和设计,在这种情况下一般问
8、题都会得到解决。【例1】在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时,班级的“物理小博士”为同学们做了如图所示的一系列实验,请你从中选出一些图,针对某一个因素进行探究,并通过分析弹簧测力计的示数,说明你的探究结果 (1)探究的因素是 ; (2)选用的图是 (填图中的符号); (3)探究的结果是 【答案】(1)浮力与排开液体体积的关系 (2)(a)(b)(c) (3)当液体密度相同时,浮力与排开液体体积有关,液体体积越大,浮力越大 (答案不唯一) 【例2】为了探究电流做功与哪些因素有关,小军依照电流的热效应设计了如图甲的装置,他将两段阻值不同的电阻丝(R1R2)分别密封在两个完全相同的烧杯中,且通过瓶
9、塞上的短玻璃管与 相同的气球连接(1)在实验中电流做功多少是通过观察气球膨胀程度大小来体现的,这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”(2)甲装置可探究电流做功与电阻有关(3)教材上的实验装置如图乙所示(烧瓶与甲图中的相同)比较甲、乙两种不同的实验装置,你认为较好的装置是乙,理由是:用温度计能较准确地测出煤油的温度变化,便于定量研究解:(1)在实验中电流做功多少是通过观察气球膨胀程度大小来体现的(2)甲装置可探究电流做功与电阻有关(3)比较甲、乙两种不同的实验装置,较好的装置是乙,理由是:用温度计能较准确地测出煤油的温度变化,便于定量研究故答案为:(1)膨胀程度大小(2)
10、电阻(3)乙;用温度计能较准确地测出煤油的温度变化,便于定量研究实验探究方法1、理想模型法 把复杂的问题简单化,摒弃次要的因素,抓住主要的因素,对实际问题进行理想化处理,构建物理模型,这是一种重要的物理思想。在建立模型的基础上,有时为了更形象地描述所要研究的物理现象、问题,还有引入一些虚拟的内容,借此来形象、直观地表达物理情境。【例1】在研究物理问题中,经常用到“等效替代法”、“控制变量法”、“模型法”、“类比法”等物理方法,下面几个实例中,应用了“模型法”的是() A 研究电路引人“总电阻”概念 B研究磁场利用磁感线描述 C 探究压强与压力和受力面积的关系 D研究电流时把它与水流比较 分析:
11、对基本的物理研究方法熟悉其本质特征,然后进行判断“等效替代法”是在保证效果相同的前提下,将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成等效的、容易的、易处理的问题的一种方法;“控制变量法”应用时,只能有一个变量,其它条件应相同,在描述结论时,也要先说明在什么不变的情况下;“模型法”是通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法“类比法”是指两类不同事物之间存在某种关系上的相似,从两类不同事物之间找出某些相似的关系的思维方法 ,磁场客观存在,磁感线实际不存在,用磁感线描述磁场分布,采用的是模型法。【答案】B2、类比法 为了把要表述的物理问题说得清楚明白,往往用具体的、有形的、人们所熟悉的事物来类比要说明的那
12、些抽象的、无形的陌生的事物。通过类比,使人们对所要揭示的事物有一个直接的、具体的、形象的认识,找出类似的规律。【例2】物理学中经常使用到类比法,比如:用水波类比声波为了研究物体的内能,可以用下图E和A进行类比,D和B进行类比,F和C进行类比 分析:类比法也叫“比较类推法”,是指由一类事物所具有的某种属性,可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法,其结论必须由实验来检验,类比对象间共有的属性越多,则类比结论的可靠性越大【答案】:用运动的篮球具有动能类比运动的分子具有分子动能;用被压缩的弹簧各部分相互排斥类比互相排斥的分子;用自由下落的苹果和地球互相吸引类比互相吸引的分子;3、转换法 在物
13、理学习中,有时需要研究看不见的因素(如电流、分子、力、磁场),这个时就必须将研究的方向转移到由该因素产生的各种可见的效应、效果上,由此来分析、研究该物质、现象的情况。如图所示的电路,AB和CD均为镍铬合金线闭合开关后,通过观察电流表的示数,可以比较出合金线电阻的大小,这种研究方法叫转换法(填“等效替代法”或“转换法”)这个实验装置是研究电阻大小与导体横截面积的关系分析:(1)实验中采用转换法,通过观察电流表的示数来比较电阻的大小; (2)导体的电阻和导体的长度、材料、横截面积有关,才用控制变量法来做实验4、等效替代法 在物理学中,将一个或多个物理量、一种物理装置、一个物理状态或过程用一个物理量
14、、一种装置、一个物理状态或过程来替代,得到同样的结论,这样的方法称称为等效替代法。【例4】如图,甲、乙电路是某个实验小组利用“等效替代”的思想设计的测量电阻Rx阻值的两个电路图(其中R为电阻箱,也是一种变阻器,它优越于滑动变阻器的地方是:每次调节完毕都可以读出连入电路中电阻值的大小)老师看了他们设计的这两个方案,告诉他们两个方案中有一个可行,另一个不可行,不可行方案在原基础上经过一定的改进后会变得可行请你评价甲、乙两个电路的设计方案,要求:(1)对可行方案简要写出实验步骤(2)对不可行方案说明理由,并在其基础上加以改进,使方案可行(画出改进后的电路图即可,注意要仍满足“等效替代”的设计思想)甲
15、方案:乙方案:解:(1)甲实验方案可行实验步骤为:A根据电路图,连接实物,将电阻箱的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片移到适当位置处B把开关S接a点,读出电流表的示数为IC把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数与步骤B中电流表的示数相同(2)由等效替代法可知,当开关接1时,读出电压表的示数;然后保持滑动变阻器接入电路的阻值保持不变开关接2,调节电阻箱的阻值,使电压表的示数相同,说明待测电阻Rx和电阻箱R0的阻值是等效电阻,即可得到待测电阻的大小5、理想实验法 有一些物理现象,由于受实验条件所限,无法直接验证,需要我们先进行实验,再进行合理推理得出正确结论,这也是一种常用的科学方法。 【例5】某
16、兴趣小组的同学对与力有关的一些现象进行了如下研究:(1)为了研究物体不受力时的运动情况,他们回顾了真空是否传声的探究:把正在响铃的闹钟放在玻璃罩内,逐渐抽出罩内的空气,使玻璃罩内的空气越来越稀薄,发现闹钟的声音越来越小进一步推断,当罩内完全没有空气时,声音将完全消失(2)小组类比声音的研究方法,进行了如下的实验:小李让小车沿斜面从同一高度自由滑下,让它在不同的平面上向前运动如图从同一高度自由滑下的目的是小车到达水平面时获得相同的速度他们经过认真实验,得到如下记录表面毛巾棉布木板摩擦力最大较大最小小车运动距离最近较远最远小车运动时间/s468由此推断,当摩擦力为零时,小车在水平方向上所受力为零,
17、将做匀速直线运动小张还由此反向推断:小车在水平方向上受到的摩擦力越大,速度变化越大她的说法不正确,请你帮她将错误之处圈出来,并在其下方改正小车在水平平面上运动的全过程中,三次克服阻力做的功是否相等?相等(填“相等”、“不等”或“无法判断”)理由是什么?小车克服摩擦力做的功等于小车动能的变化量,三次小车动能的变化量相等从研究中他们得到如下几个结论,你认为正确的是CA没有力,物体就无法运动 B力是维持物体运动的原因C力是改变物体运动状态的原因 D物体受到力的作用运动状态一定发生改变分析:(1)声音的传播需要介质,它声音可以在气体、固体、液体中传播,但不能在真空中传播(2)影响小车运动距离远近的因素
18、主要有两个:一是摩擦力的大小;二是小车到达水平面时速度的大小因此探究小车滑行的距离与摩擦力的关系时,必须确保小车到达水平面时的速度相同小车在水平方向上只受摩擦力作用,当摩擦力为零时,小车在水平方向上不受力,合力为零处于平衡状态力是改变物体运动状态的原因,小车在水平方向上受到的摩擦力越大,速度变化越快小车在水平面上运动时只受摩擦力作用,在运动过程中小车克服摩擦力做功,动能减小,小车克服摩擦力做的功等于小车动能的减少量由上述实验可知:小车受力作用运动状态改变,不受力时做匀速直线运动,运动状态不变,说明物体的运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因6、控制变量法(比较常见不再举例) 在研究物理
19、问题是,某一物理量往往受几个不同的物理量的影响,为了确定各个不同的物理量之间的关系,就需要控制某些量,使其固定不变,改变某一个量,看所研究的物理量与该该物理量之间的关系。专题过关 1、人类在探索自然规律的过程中,总结出了许多科学研究方法,如:“控制变量法”、“等效替代法”、“类比法”、“转换法”、“理想模型法”等下面是初中物理中的几个研究实例,其中采用了相同研究方法的是C研究电流时,把电流类比作水流;研究光的传播时,引入“光线”;研究动能与速度的关系时,让物体的质量保持不变;研究磁场时,引入“磁感线”比较不同物质的吸热能力时,给水和沙子加热相同的时间A和B和C和D和解:研究电流时,把电流比作水
20、流;采用的是类比法;研究光的传播时,引入“光线”;采用的是理想模型法;研究动能与速度的关系时,让物体的质量保持不变;采用的是控制变量法;研究磁场时,引入“磁感线”;采用的是理想模型法;比较不同物质的吸热能力时,给水和沙子加热相同的时间,采用的是控制变量法;故选C2、小明同学通过实验来研究影响浮力大小的因素,做了如图所示的一系列实验(1)对比分析两次实验,得出的结论是液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;对比分析两次实验,得出的结论是浸没在液体中的物体受到的浮力跟物体浸没的深度没有关系;对比分析两次实验,得出的结论是物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体受到的浮力越
21、大;(2)小明想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”他找来薄铁片、烧杯和水进行实验实验步骤如下:步骤一:将铁片放入盛水的烧杯中,铁片下沉至杯底步骤二:将铁片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上通过分析可知,第一次铁片受到的浮力小于第二次铁片受到的浮力(选填“大于”“等于”或“小于”);小明得出:物体受到的浮力与其形状有关小明得出错误结论的原因是:他只关注了铁片形状的改变,忽视了物体排开液体的体积对浮力大小的影响(3)“曹冲称象”的故事流传至今如图所示,最为人称道的是曹冲采用的方法,他把船上的大象换成石头,而其他条件保持不变,使两次的效果(船体浸入水中的深度)相同,于是得出大象的重就等于石头
22、的重人们把这种方法叫“等效替代法”请你写出他运用的与浮力相关的物理知识漂浮在液面上的物体所受浮力等于物体自身重力3、气体产生的压强(气压)大小与哪些因索有关呢?某科学兴趣小组同学了解到如下信息后提出了他们的猜想。信息:自行车轮胎在烈日下暴晒易爆胎蓝球充气越多越不易被压扁密封在针筒内的空气只能被压缩一定的范围。猜想:气压大小可能与气体的多少、温度及体积有关。(1)信息_(填序号)可作为”气压大小可能与气体温度有关”的猜想依据。(2)科学小组设计了如图所示装置探究气压大小与温度的关系,步骤如下:步骤一:往气球内充入一定量的空气后用细线扎紧气珠口。步骤二:在容器底部固定一滑轮,往容器中加人适量的水步
23、骤三:拉动绕过滑轮的细线使气球浸没在水中标记水面位置并测出细线露出水面的长度 步骤四:升高水温,拉动细线改变气球浸没的深度,使水面的位置保持不变测出细线露出水面的长度。气球浸没在不同温度的水中时,保持水面位置不变是为了_。 实脸中对多个不易观测的量,进行了巧妙的“转换”如“细线露出水面的长度越长”反映“气球浸入水中的深度越大”; “气球浸入水中的深度越大”反映_越大。【答案】:(1) (2)控制气体(或气球)的体积不变 (气球内)气体的气压4、小明根据对机动车行驶速度的限制和在同样的道路上,对不同车型的限制车速不一样,由此猜想:物体的动能大小可能与其速度、质量有关于是设计了如图所示的实验进行探
24、究,让小球从光滑斜槽轨道上静止滑下,进入光滑水平滑槽与固定在水平滑槽右端的一轻质自然长度的弹簧相接触并压缩弹簧被压缩得越短,弹簧的弹性势能越大,说明小球的动能就越大实验测得的数据如下表一、表二:表一:当小球质量m=0.1kg时实验序号小球在斜槽上的高度h/cm小球到达水平槽时的速度t/cms1弹簧的压缩长度t/cm1201984.92503147.938040010.0表二:当小球在斜槽上的高度h=0.8m时实验序号小球在斜槽上的高度h/cm小球到达水平槽时的速度t/cms1弹簧的压缩长度t/cm10.053977.120.140010.030.239814.1(1)由上表一可知:小球运动速度
25、大小由小球在斜槽上的高度决定;由上表一表二可知小球动能大小与小球的质量和速度有关(2)本实验中该同学采用的研究方法有CA转换法、类比法 B类比法、控制变量法 C转换法、控制变量法 D转换法、模拟法5、在物理实验中常用到等效替代法例如将一个7欧的电阻替换某支路中2欧和5欧串联的电阻,在其他条件不变的情况下,该支路中电流不变,说明一个7欧的电阻与阻值为2欧和5欧串联的电阻对电流的阻碍作用是等效的,所以可用7欧的电阻替代2欧和5欧串联的电阻在用如图所示电路测量未知电阻的实验中,用的就是等效替代法其中Rx是待测电阻(阻值大约几百欧),R是滑动变阻器,R0是电阻箱(电阻箱的最大电阻值大于Rx)(1)请根
26、据实验电路图把下列主要实验步骤中的空白填齐按电路图连好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大闭合开关S1前,滑片P置于a端(选填“a,或“b”)闭合开关S1闭合开关S3,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数I先断开开关S3,再闭合开关S2,保持R的电阻不变,调节R0,使电流表的示数仍为I 学法提炼1、专题特点:梳理实验探究方法2、解题方法:这类题不单纯考查物理知识和技能,同时还考查初中物理的研究方法,是中考一种新题型,涉及的方法有:等效替代法、模型法、控制变量法、理想实验法、控制变量法、类比法等。解题方法主要是理解以上探究方法的物理思想、找出它们的不同点;其次,对初中实验的
27、探究方法进行总结归类。 能力培养综合题1:在学习“探究影响电流热效应的因素”时,同学们发现用电阻丝对煤油加热时,观察温度计的示数变化的过程非常耗时,为了减少实验的时间,他们提出了如下改进的设想:设想一:将煤油换成水来做实验,设想二:通过加热空气来做实验(1)根据所学知识,他们经过讨论,断定设想一是错误的,你认为他们他们判断的依据是:水的比热容大,温度难升难降(2)为了验证设想二,他们设计了下面的实验:1.在的锥形瓶中装入等质量的红墨水,用相同的电阻丝及玻璃管组成如图A、B的装置,通电后通过玻璃管中液柱的高度来显示温度变化的大小然后把它们分别接入相同的电路,发现在相同的短时间的内A管中的液柱比B
28、管上升迅速,这说明气体传热本领比液体好2.在塞橡皮塞时发现有液体进入玻璃管并高出瓶内的液面,这是因为瓶内气压大于外部气压,使管内的液柱与瓶内液面相平,他们用带有针头的注射器通过橡皮塞插入瓶内如图C甲所示,接下来的操作是抽气3.同学们用两根电阻丝(R甲R乙)插入相同的甲、乙瓶中并接入电路如图C所示,闭合开关,甲、乙两玻璃管中液面如图D所示,由此得出关于电热的结论是电流和通电时间一定时,电阻越大,产生的热量越多【解答】:(1)设想一是错误的,因为水的比热容大,吸收相同的热量后,温度升高的小;放出相同的热量后,温度降低的小故答案为:水的比热容大,温度难升难降(2)为了便于比较,两锥形瓶中的红墨水的质
29、量应该是相等的本实验采用了转换法,用玻璃管中液柱的高度变化来显示物体温度变化的大小把它们分别接入相同的电路,发现在相同的短时间的内A管中的液柱比B管上升迅速,说明A瓶中气体的导热能力比B瓶中液体的导热能力要好一些故答案为:等质量;温度变化;气体传热本领比液体好在塞橡皮塞时,瓶内气体的体积变小,压强变大,使瓶内的气压大于外部的气压,把红色墨水压入到玻璃管中要使管内的液柱与瓶内液面相平,就要让瓶中的气压减小,可以用带有针头的图注射器通过橡皮塞插入瓶内把瓶内的气体抽出一部分故答案为:瓶内气压大于外部气压;抽气图C中的两个电热丝串联,电流相等,且同时通断电,加热相等时间后,甲、乙两玻璃管中液面如图D所
30、示,甲管中的液面上升的比乙管中液面上升的高,表明电阻丝放出热量的多少和电阻丝电阻值的大小有关,电阻越大放出的热量越多可以得出的结论是:电流和通电时间一定时,电阻越大,产生的热量越多故答案为:电流和通电时间一定时,电阻越大,产生的热量越多能力点评 此题考查了学生对实验中出现问题的分析处理能力,对实验现象的分析能力和总结归纳结论的能力,以及对物理实验中的研究方法控制变量法和转换法的学习是中考的常见题型 课后作业1、用能被感知的现象来表现难以感知或度量的事物、现象,是科学研究的重要方法。下列实验研究与其余三个方法不同的是答案:D2、一个额定电压是2.5V的小灯泡,正常工作时的电阻约为8小明想测量它的额定功率实验室有如下器材:电源(电压恒为6V)、电流表、电压表、开关各1个、规格分别为“10
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