(1)对于证伪实验,首先确定实验目的,再通过题目所给错误结论中涉及物理量是否有物 理公式。若有就是与公式相悖,否则就是与规律相悖。
①若是与公式相悖,则此结论的错误常是由于没有全面考虑影响此物理量因素造成的;我们 就保留所给错误条件,通过改变他没有考虑的影响因素得到一个正确的结论。与之比较,从 而得到题目所给结论是错误的。
②若是与规律相违背,则此观点的错误常是描述的条件与结论没有必然关系造成的;我们就 在保留此条件基础上,通过改变实验过程使他所描述的条件消失或不再影响实验结论,或改变得出结论的必要条件,得出一个与题中描述不相符的结论。从而得到题目所给观点是错误的。
我们在书写时按照以下步骤:1、组装仪器 2、描述对比实验过程(描述时要注意突出操作细节、现象,涉及到测量需要写明记录数据;不涉及测量需要写明对照组)3、分析对比实验现象,判断原结论错误。
(2)若是让我们验证某个结论,我们应从结论中找出自变量、因变量和需要控制的变量,结合所学物理知识,找到实验原理,然后按照 1、选择、组装仪器 2、描述实验过程(描述时要注意突出操作细节、数据、现象)3、分析实验现象的步骤来书写答案。
例 1:小东把一块橡皮泥捏成小碗的形状,开口向上轻轻放入水槽里的水中,小碗漂浮在水面上。再把这块橡皮泥捏成小球状放入水中,小球沉入水槽底部。于是他得出结论:物体的形状改变,放入水中时它受到的浮力一定改变。只使用上述实验器材,设计一个实验,证明小东的结论不正确。
(1)写出实验步骤和现象;(2)根据实验现象分析小东的观点不正确。
解析:首先根据题意可以判断此题为证伪实验,此观点的错误在于描述的形状与浮力没有必然关系,属于与规律相悖我们就在保留“形状改变”基础上,改变实验过程使“两次均漂浮”得出一个与题中描述不相符的结论“浮力不变”。
于是步骤为:
1、(写出对照组)将橡皮泥捏成小碗状放入水中,橡皮泥漂浮在水面上。将同一块橡皮泥捏成小船状放入水中,橡皮泥漂浮在水面上。
2、(分析现象)小碗和小船受到的重力相同,漂浮时它们受到的浮力都等于重力。橡皮泥捏成小碗和小船时形状发生改变,而放入水中受到的浮力没有改变,小东的结论不正确。
例 2:在炎热的夏天,一个人从游泳池里出来,会感觉有点冷。请你利用实验室里的仪器通过实验说明产生这种感觉的原因,写出实验步骤及现象。
解析:
首先根据题意可以判断此题为验证实验,我们要验证:蒸发吸热,有致冷作用。然后按照 1、(选择、组装仪器)器材:温度计、酒精 烧杯; 2、【描述实验过程(描述时要注意突出操作细节、数据、现象)】将适量酒精倒入烧杯中,将温度计放入酒精中,观察温度计的示数; 3、(分析实验现象的步骤来书写答案)再将温度计从酒精中取出,随着酒精的蒸发,可以看到温度计的示数逐渐降低,这一实验现象说明酒精蒸发过程中吸热。所以一个人从游泳池里出来,体表水分蒸发吸热,人会感觉有点冷。
科学探究 题 注(实验存在问题 1 1 未改变自变量 2 2 未控制变量 3 3 未设计对比试验)关于“科学探究的七个环节”简介 第一环节:提出问题 探究什么,针对物理现象进行设问。如在探究物质密度的实验中,首先针对自然界中存在的各种物质,有些物质体积相同,质量却不同;而有些物质,体积大小不同,质量却相同,提出设问:①同一种物质单位体积的质量是否相同?②不同物质单位体积的质量是否相同? 第二环节:猜想与假设 根据生活经验对提出的问题进行猜想。如对第一环节中提出的问题,可能猜想是不是与物质本身的某种特性有关呢?同一种物质单位体积的质量是相同的。
第三环节:制定计划与设计实验 根据前面的猜想,讨论设计如下的探究方案:①选体积、质量不同的水、铜、铁三种物质作为探究对象;②选用天平、量筒、刻度尺等作为探究工具;③分别测量三种物质的体积和质
量;④求出质量与体积的比值,进行比较。
第四环节:进行实验与收集数据 进行实验操作,将实验数据及时填入记录表中。
第五环节:分析与论证 就是对记录的数据进行计算、分析、描述,对探究现象进行归纳总结:①对水这种物质,质量与体积的比值总相同;对铜这种物质,质量与体积的比值也总相同;对铁这种物质,质量与体积的比值还总相同;②但是,对水、铜、铁这三种不同的物质,单位体积的质量却不相同。因此,恰好是单位体积的质量反映了物质本身的一种特性。在上述结论的基础上得出结论:在物理学中,正是用某种物质单位体积的质量来反映物质的这种特性,叫作这种物质的密度。用公式表示为 第六环节:评估总结 就是对探究的反思过程,讨论探究中所存在的问题、获得的发现和改进建议等。如对以上的探究实验,以问题的形式做如下评估:你的猜想与探究结果一致吗?探究过程中测出的质量和体积是对于同一研究对象的吗?实验过程中发现新问题了吗?此实验方案和探究工具有什么缺陷吗?你有更好的实验方案吗…… 第七环节:交流与合作 全班或同一组内围绕得到什么结论,如何得出结论,有什么体会等问题进行讨论与交流。探究实验是在小组合作的基础上完成的。
例小阳学习了弹力的知识后,发现给弹簧施加的拉力越大时,弹簧的伸长就越长。于是小阳猜想:弹簧的伸长量跟所受拉力成正比。实验桌上有满足实验要求的器材:两端有钩的弹簧一根,已调零的弹簧测力计一个、带横杆的铁架台一个、刻度尺一把。他利用上述器材进行了以下实验:
(1)将弹簧竖直挂在铁架台的横杆上使其静止,用刻度尺测出弹簧在不受拉力时的长度 l 0,并记录在表格中;(2)如右图所示,用弹簧测力计竖直向上拉弹簧的一端使其伸长到一定长度,待弹簧测力计示数稳定后读出拉力 f,并用刻度尺测出此时弹簧的长度 l,并将 f、l 记录在表格中;(3)逐渐增大弹簧受到的拉力(在弹簧的弹性限度内),仿照步骤(2)再做五次实验,并将每次实验对应的 f、l 记录在表格中。
请根据以上叙述回答下列问题:
(1)小阳计划探究的问题中的自变量是___________________。
(2)根据以上实验步骤可知,小阳实际探究的是____________________跟所受拉力的关系。
(3)针对小阳计划探究的问题,他应该补充的步骤是:__________________________。
(4)画出实验数据记录表格。
[解析](1)小阳计划探究的是弹簧的伸长量跟所受拉力的关系,其自变量是拉力。(2)从实验步骤可知,小阳实际探究的是弹簧的伸长量跟所受拉力的关系。(3)实验中应该补充的步骤是:利用公式δl=l-l 0,分别计算出六次实验中弹簧的伸长量δl,分别记录在表格中。
答案:(1)拉力(2)弹簧的长度(3)用公式 δl= l 1 -l 0 计算出每次弹簧伸长的长度,并将 δl 记录在表中(1 分)(4)实验数据记录表 l l 0 0 /m f f /n l l /m δl l /m 设计实验 注(直接测量与间接测量,间接要有根据公式)对于定性或定量的实验,我们可采用以下步骤进行分析。
第一步:确定实验目的,明确自变量、因变量、控制变量及自变量与因变量之间的关系。
第二步:结合题意确定自变量如何改变,被控制变量如何控制其不变。
第三步:结合题目所给器材确定测量自变量、因变量的方案(若不能直接测量,可运用“转 化法”进行间接测量)。
第四步:结合以上分析我们可按照“一准备 二测量 三改变 四仿照 五计算”的顺序书写实验步骤。
(1)准备:对测量仪器进行调节;组装实验器材,写明实验器材的初始状态;(2)测量:用什么仪器测什么物理量,用相应符号表示并记录在数据表格中;(3)改变:(写明自变量怎样改变,控制变量怎样控制)用什么仪器测什么物理量,用相应符号表示并记录在数据表格中;(4)仿照:(定量关系至少需再做 4 次,仍要写明控制谁,改变谁)仿照步骤(3)用什么仪器测什么物理量,用相应符号表示并记录在数据表格中;(5)计算:根据直接测量物理量计算自变量及因变量。(注意因变量不能由自变量计算得到,否则将会出现循环论证)第五步:表格设计。
例 1:同学们在学习了压强概念后得到一个结论:“压强一定时,压力与受力面积成正比”,同学们利用实验室提供的实验器材:托盘天平一架(含砝码),药匙一把,刻度尺,三角板,底面积不同的平底试管六只,足量的沙子,记号笔,抹布,装有适量水的大水槽进行实验探究。请你写出主要实验步骤和画出记录实验数据的表格。
解析:
第一步:本实验要证明“压强一定时,压力与受力面积成正比”,其中“受力面积”为自变量,“压力”为因变量,“压强”为控制变量,即 p 一定时,f=ps。
第二步:通过更换不同试管来改变“受力面积”,通过向不同试管加不同量沙子使试管浸入水中的深度相同,可控制“压强”不变。
第三步:使用三角板和刻度尺可测出平底试管的直径,进而由 s=π d2/4 得到自变量 s; 使用天平测出试管及沙子的总质量 m,进而由漂浮时水对试管底的压力 f 向上=f 浮=g=mg 求得因变量 f。
第四步:结合以上分析我们可按照“一准备 二测量 三改变 四仿照 五计算”的顺序书写实验步骤。
实验步骤:
1、将天平置于水平桌面上,调节天平平衡;用尺和记号笔在距离试管底部相同距离的合适位置做上标记。
2.用刻度尺和三角板由细到粗分别测量六只试管的直径 d 并记录在表格中;取最细的平底试管装入少许沙子,放入装有适量水的大水槽中,使试管能竖直地漂浮,用小药匙向内加沙,直至到试管上的标记处,取出试管,擦干后用天平称出试管和管内沙子的质量 m,并将数据记录在表格中; 3、再由细到粗不断更换试管,装入少许的沙子,放入装有适量水的大水槽中,使试管能竖直地漂浮,用小药匙向内加沙,直至到试管上的标记处,取出试管,擦干后用天平称出试管和管内沙子的质量 m 并将数据记录在表格中;共计六次。
4、根据 s=π(d/2)2 算出六次的受力面积,根据 f 压 =mg 算出六次的压力,并将数据记录在表格中。
第五步:实验数据表:
d/cm m/g s/cm2 2 f/n 例 2:实验室有以下实验器材:学生电源一个,电压表,电流表各一个,电阻箱一个,滑动变阻器一个,开关一个,导线若干。请选用上述实验器材验证:“串联电路中,滑动变阻器两端的电压变化量与电路电流变化量成正比”。请画出实验电路,写出实验步骤并设计实验数据表格。
解析:
第一步:本实验要证明“串联电路中,滑动变阻器两端的电压变化量与电路电流变化量成正比”,其中“电流变化量”为自变量,“滑动变阻器两端电压变化量”为因变量,“与滑动变阻器串联的电阻阻值”为控制变量。
第二步:通过改变滑动变阻器连入电路中的阻值来改变“电流表、电压表示数”,保持电阻
箱接入电路的阻值不变来达到控制变量的目的。
第三步:使用电流表测量通过电路的电流,用电压表测量滑动变阻器两端的电压。进而求得自变量△i 和因变量△u。
第四步:结合以上分析我们可按照“一准备 二测量 三改变 四仿照 五计算”的顺序书写实验步骤。
实验电路图如图所示。实验步骤:
1、将电流表、电压表调零,断开开关,并按实验电路图连接实验装置;将电阻箱、滑动变 阻器调至电阻最大。
2、先调节电阻箱到适当阻值 r,闭合开关,再调节滑动变阻器至适当阻值,用电流表测出电路中的电流值记为 i 0,用电压表测出滑动变阻器两端的电压记为 u 0。并把 r、i 0、u 0 记录到表格中。
3、断开开关,保持电阻箱接入电路阻值 r 不变,调节滑动变阻器至另一适当阻值,闭合开关,用电流表测出电路中的电流值记为 i 1,用电压表测出滑动变阻器两端的电压记为 u 1。
并把 i 1、u 1 记录到表格中。
4、仿照步骤 3 再做 5 次试验,分别用电流表测出电路中的电流值记为 i 2 ~i 6,用电压表测出滑动变阻器两端的电压记为 u 2 ~ u 6,并将数据分别记录到表格中。
5、根据公式△i 1 =i 1-i 0、△i 2 =i 2-i 0 „„△i 6 =i 6-i 0,△u 1 =u 1-u 0、△u 2 =u 2-u 0 „„△u 6 =u 6-u 0 分 别计算出△i 1 ~△i 6、△u 1 ~△u 6,并将数据分别记录到表格中。
r= ω,i 0 = a,u 0 = v。
i/a u/v △ i/a △ u/v
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