物理(实验探究).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,科学探究能力训练,科学探究的七个要素,一、提出问题,二、猜想与假设,三、制订计划与设计实验,四、进行实验与收集证据,五、分析与论证,六、评估,七、交流与合作,“,提出问题,”,是科学探究的最基本的要素，物理学习的过程就是不断提出问题、解决问题的过程。,中考试题往往给出一段生活现象的描述，要求同学们结合题目中对于某种现象的描述，提出一个值得探究的问题。,一、提出问题,（,09,年江苏）玻璃杯从一定高处掉到水泥地上会破碎，而掉到沙坑里却不容易破碎。老师要求同学针对这一现象，提出一个问题。下面是四位同学的发言，其中较有价值且可探究的问题是（）,A.,“,玻璃杯掉到水泥地上会破碎，是因为地面比较硬。,”,B.,“,玻璃杯从一定高处掉到水泥地上会破碎吗？,”,C.,“,为什么玻璃杯掉到水泥地上会破碎，而掉到沙坑里却不容易破碎呢？,”,D.,“,玻璃杯掉到地上是否破碎与下落高度、地面的软硬程度有什么关系？,”,题中描述的,“,一定高处,”,，其高度是可以变化的；题中谈到的,“,水泥地,”,与,“,沙坑,”,，其软硬程度是不同的。,例题,1,D,例题,2,（,09,年自贡）两人相距较远说话时，听不到对方的声音，但同样情况下，用自制的土电话就可以听到相互的说话声；耳朵贴在铁轨上能听到远处火车开来的声音而站起来就听不到了。对此，请你提出,一个要研究的问题,_,声波在固体中传播的能量损失比在空气中少吗？,（或声音的传播距离与介质的种类有关吗？,声音在固体中的传播距离比在空气中传播的远吗？）,发现问题并提出猜想是科学探究的前提。“猜想与假设”是在提出问题的基础上，利用经验和已有的知识对所提问题,进行推测与假设。,二、猜想与假设,例题,3,(09,年重庆,),如图所示，李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央，她针对此过程提出了如下的猜想，你认为合理的是（）,A,文具盒所受重力对它做了功,B,文具盒所受支持力对它做了功,C,文具盒所受的推力,F,对它做了功,D,在此过程中没有力对文具盒做功,推力,F,的方向与物体在力的作用下运动的方向一致，,是文具盒所受的推力,F,对它做了功。可见，只有,C,选项正确。,C,例题,4,(09,年天津,),图,2,所示装置为小明的课外小制作，,A,是去除了瓶底、瓶口无盖的硬塑料瓶，,B,是两端开口的,U,形管，它的一端与塑料瓶内部相通，,U,形管内装入有颜色的水，两侧水面相平。当从左端瓶口向瓶内适度吹风时，,U,形管左右两侧水面是否仍然相平,?,若不相平，哪侧水面高,?,请说明理由。,A,B,猜想：,当从左端瓶口向瓶内适度吹风时，,U,形管,左右两侧水面不相平，并且,U,形管左侧水面高。,猜想的理由是：,当向瓶内吹风时，瓶内气体流速大，,U,形管左侧水面,上方气体压强变小。,“制定计划与设计实验”是科学探究的七个要素中的重点要素，也是中考试题中的主要考点。通常是围绕要探究的物理概念或物理规律，去制定计划与设计实验，解题时要明确实验目的、实验原理以及要测量什么物理量。,三、制定计划与设计实验,同学们在制定计划与设计实验时，要重点注意两个方面的问题：一个是要恰当选取实验器材，另一个是要有正确的物理思想方法。,例题,5,小雨在吃烤肉串时，偶然发现了一个现象：通过烤炉上方看对面的人，感觉对面的人好像在晃动。为什么会出现这种现象呢,?,小雨根据学过的知识进行分析：火炉上方的空气被加热后，其疏密程度在不断发生变化，光进入这种不均匀的热空气会发生折射，传播方向也在不断发生变化，因此看起来感觉对面的人在晃动。为了验证这种分析是否正确，回到家后，小雨利用一支激光笔、一个装有酒精的浅盘及火柴，进行了如下的探究。,(1),如图,3,所示，将激光笔固定在小桌上沿水平方向照射，用喷壶向激光笔的前方喷水，看到激光笔发出的一束红光射向墙面，墙面上有一个红色光点保持不动，这说明光在均匀的空气中是,沿,_,传播的。,(2),如果要让这束红光穿过不均匀的空气，接下来小雨的做法应该是：,_,。,(3),如果小雨的分析是正确的，他观察到的现象应该是：,_,。,直线,将装有酒精的浅盘放在激光笔前方的下侧，用火柴点燃酒精。,墙上红色的光点在晃动,例题,6,（,09,年衡阳）在学习二胡演奏过程中，小明发现琴弦发出的声音音调的高低受各种因素的影响，他决定对此进行研究，经过和同学们讨论提出了以下几种猜想：,编号,规格,材料,长度（,cm,）,横截面积,A,尼龙,55,1,B,尼龙,55,0.5,C,尼龙,80,1,D,镍合金,0.5,猜想一：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关。,猜想二：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关。,猜想三：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关。,为了验证上述猜想是否正确，他和同学们找到了右表中所列,4,种规格的琴弦，进行实验。,(1),为了验证猜想一，应选编号,_,的两种规格的琴弦进行实验。,(2),在验证猜想三时，小明发现粗心的同学没有表中的数据填全，表中,的位置所缺的数据是,_,。,(3),小明在这个探究实验中，采用的研究方法是,_,。,A,、,B,55,控制变量法,例题,7(,09,年,台州,),如图甲所示，,A,是木块，,B,是长木板，,C,是弹簧测力计，另有砝码、棉布、毛巾等物。若匀速拉动弹簧测力计，可测出木块受到的摩擦力。,（,1,）,此实验的目的是：研究,_,。,（,2,）,在操作过程中，一定要保持弹簧测力计匀速拉动木块，此时，弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的摩擦力是一对,_,力。,（,3,）,在图,4,乙中，,D,是一个电动装置，可带动木板匀速运动。该装置相对图,4,甲所示装置更具优势，请指出其中一点,:,_,。,影响摩擦力大小的因素,平衡,方便读取弹簧测力计的读数（易于保持木板做匀速直线运动）,例题,8.,小明看自行车运动员比赛的电视转播时，听到解说员说运动员身体要尽量前倾、减小空气阻力。他猜想：运动员所受空气阻力可能与迎风部分面积大小有关。他利用物理课上学到的探究方法对猜想进行验证。小明找了两张同样的纸，将一张纸水平展开，另一张纸揉成一团，让两张纸从同一高度同时下落，观察谁先落地。,(,1),探究过程中，小明采用距离相同，比较,_,不同，判断空气阻力与迎风部分面积大小的关系；,(2),通过以上探究可得到的结论是：,_,该结论在生产、生活和科学实践中有很多应用，试举一例。,例：,_,(3),你认为小明的探究方法的优点是：,_,。,下落时间,空气阻力与迎风面积大小,有关，迎风面积越大，空气阻力越大；,火箭头部较尖，减小空气阻力（还有许多例子可列举）,设计简单易行,“进行实验与收集证据”是探究过程的核心，要求同学们会正确使用各种测量仪器进行测量，会正确读数、正确纪录实验数据，并会设计纪录实验数据的表格，将实验数据简单明了地填在表格中。还可以将实验数据用平面直角坐标图来进行描述。,四、进行实验与收集证据,例题,9,（,09,年威海）下面是小方设计的“测食用油密度”的实验方案：用天平测出空烧杯的质量,m,1,，向烧杯内倒入适量食用油，再测出烧杯和食用油的总质量,m,2,，然后把烧杯内的食用油全部倒入量筒内，读出量筒内食用油的体积为,V,1,，根据他的设计，回答下面的问题：,（,1,）按该实验方案进行测量，食用油密度的表达式是,上述实验方案存在的问题是误差较大，,试分析产生误差较大的主要原因：,_,。,_,实验中没有完全将所有的油倒入量筒中，所测油的体积偏小而使所测密度偏大。,烧杯和食用油的总质量,/g,烧杯和剩余油的总质量,/g,倒出油的质量,/g,倒出油的体积,/cm,3,油的密度,/gcm,3,33.3,17.3,16,20,0.8,（,2,）请你将实验方案进行改进并补,充填写内容与下表,例题,10,（,09,年四川雅安）如图,6,是探究甲、乙,两种物质质量跟体积关系的图象。以下分析正确的是,（）,A,甲物质的质量跟体积的比值比乙物质大,B,甲物质的质量跟体积的比值比乙物质小,C,同种物质的质量跟体积的比值是不同的,D,不同物质的质量跟体积的比值是相同的,A,“分析与论证”是通过对实验现象和实验数据进行分析比较，寻找数据之间的相互关系，用准确、简洁的物理语言表述探究结果。,五、分析与论证,例题,11,（,09,年宜昌）实验室购买了一批规格为“,2.5V 0.75W”,的小灯泡，某同学在利用其中一只小灯泡做测量电功率的实验时，得到了如下一组数据。,次数,第一次,第二次,第三次,电压,/V,3,2.5,2,电流,/A,0.44,0.4,0.34,（,1,）分析这组数据，你认为该小灯泡是否合格：,_,。其原因是：,_,。,（,2,）假如生产这种小灯泡钨丝的粗细是一定的，则这个小灯泡内钨丝的长度与合格产品相比是长了还是短了：,_,原因是：,_,。,用这只小灯泡做实验时，容易出现的故障是,_,。,不合格,在额定电压下，灯泡的功率大于所标的额定功率,短了,材料相同、横截面积相同的导体，其电阻与长度成正比,灯泡被烧毁。,例题,12,图,7,是老师在演示液体内部压强情况的六幅图，除,图杯中装的是浓盐水外，其余杯里装的都是水。请你仔细观察这六幅图后回答：,（,1,）比较,两幅图，可以得出：液体内部压强大小跟液体的,_,有关；,（,2,）比较,两幅图，可以得出：液体内部压强大小还跟液体的,_,有关；,（,3,）比较,三幅图，你还可以得出什么结论？,_,。,密度,深度,在同一液体的同一深度，液体向各个方向的压强都相等,“评估”是科学探究过程中不可缺少的环节，主要是对探究过程的第三个环节至第五个环节进行反思和评价。考查评估环节的题目难度较大，同学们应该明确实验设计所依据的物理思想方法，理解实验原理，会实验操作，掌握实验结论，才具备“评估”的能力。评估能优化探究方案，评估还有可能引发出新的发现。,六、评估,例题,13,（,09,年沈阳）如图,8,甲所示是教科书上提供的“探究比较不同物质的吸热能力”的实验装置。实验方法是：用两个相同的酒精灯分别给质量相同的食用油和水加热，在吸收热量相同时，通过比较它们温度升高的多少来判断吸热能力的大小。小雨经过分析思考，将实验装置加以改进，如图,8,乙所示。,（,1,）与图,8,甲的实验装置相比，图,8,乙的优点是：更容易控制,_,相同。,（,2,）图,8,乙的实验操作中存在一处错误：没有控制,_,相同。,食用油和水吸收的热量,食用油和水的质量,“交流与合作”是科学探究的最后一个要素。同学们在不同的探究课题中有分工又有合作，每一位同学都要表述自己的探究过程、方法和结果，还要注意倾听其他同学的探究过程、方法和结果，通过相互交流，认真思考不同意见，使原有的探究方案更加完善。,七、交流合作,例题,14,（,09,年襄樊）襄襄和樊樊在“探究并联电路中干路电流与各支路电流有什么关系”时，利用一个开关、一个电流表、一个学生电源（有多个电压档位），四个阻值不等的电阻以及若干条导线，进行了大胆地研究。如图,9,所示是他们的实验电路图。（,1,）他们的猜想是：,_,（只写一种猜想）。,进行实验：（,2,）襄襄按照电路图正确地进行实验，得到了表,1,中的实验数据。襄襄在实验中，是靠只改变,_,而得到实验数据的。,表,2,试验次数,I,A,/A,I,B,/A,I,C,/A,1,0.2,0.1,0.3,2,0.4,0.2,0.6,3,0.6,0.3,0.9,4,0.8,0.4,1.2,表,1,试验次数,I,A,/A,I,B,/A,I,C,/A,1,0.1,0.2,0.3,2,0.4,0.2,0.6,3,0.8,0.2,1.0,（,3,）樊樊也按照上述同样的器材和同样的电路进行了实验，却得到了表,2,中的数据,.,樊樊在实验中是靠只改变,_,而得到实验数据的。,分析论证：（,4,）从表,1,、表,2,中的实验数据可以看出，并联电路电流的规律是：,_,。,干路电流等于各支路电流之和,电阻,R,1,电源电压,干路电流等于各支路电流之和,图,9,在考查学生科学探究能力的同时，还要考查学生对科学内容的理解与应用情况。在一个题目中既对科学探究的多个要素进行考查，又对多个知识点进行考查，对同学们综合能力的要求更高。,八、综合探究能力,例题,15,（,09,年重庆）在“测定小灯泡的额定功率”实验中，张超同学用一个电压表、一个电流表、一个开关、电压为,6V,的电源、额定电压为,3.8V,的小灯泡和一个标有“,20 1.5A”,的滑动变阻器，设计了如图,10,甲所示的电路,.,（,1,）如果小灯泡的额定功率小于,2W,，电流表的量程选,_,为宜。,（,2,）请铅笔画线代替导线，按照如图,10,甲所示的电路图，将图,10,乙的实物电路连接完整（连线不得交叉）。,（,3,）在实验中，若电压表示数为,2V,，则小灯泡的实际功率,_,额定功率（选填“”、“”或“”）。,（,4,）当滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表示数增大，则变阻器接入电路的接线柱应是,D,和,_,。当电压表的示数为,_V,时，小灯泡正常发光，此时电流表示数为,0.4A,，则灯泡的额定功率为,_W,。,（,5,）另一组的同学按同一电路连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。检查后发现连线正确，请你找出实验中两个操作不当之处：,_,；,_,。,0,0.6,A,A,3.8,1.52,连接线路时开关没有处于断开状态；,滑动变阻器没有移至最大阻值处,初中物理常用的主要实验方法：,1.,控制变量法,3.,转换法,4.,实验推理法（理想实验法）,2.,等效替代法,5.,类比法,6.,物理模型法（理想模型法）,非实验方法,1.,控制变量法：,在研究物理问题时，当一个物理量与多个因素有关时，为了确定这个物理量与某个因素的关系，就需要控制其它因素不变只改变这个因素，看所研究的物理量与这个因素的变化关系，这种方法就叫做“控制变量法”。,1.,探究物体运动的快慢；,2.,探究滑动摩擦力与压力大小和接触面粗糙程度的关系；,3.,探究物体的动能大小与质量和速度的关系；,4.,探究压力的作用效果与压力的大小和受力面积的关系；,5.,探究液体的压强与液体的密度和深度的关系；,6.,探究液体蒸发的快慢与哪些因素有关；,7.,探究不同物质的吸热能力；,8.,探究电磁铁磁性与线圈的匝数和电流大小的关系；,9.,探究导体电阻大小跟导体材料、长度、横截面积关系；,10.,探究电流与电压和电阻的关系（即欧姆定律）。,11.,探究电流产生的热量与电流、电阻的关系,12.,探究磁场对电流作用力方向跟电流方向和磁场方向的关系,课本上的实验例子,将某个物理量用另外一个物理量来替代，得到同样的结论，这种方法叫“等效替代法”。,2.,等效替代法：,1.,由于作用效果相同，而相互取代，如用合力取代分力、用总电阻取代分电阻等。,2.,由于平衡等原因而出现两个同类的物理量有等值关系，从而可以相互取代，如用弹簧测力计水平匀速拉动木块时，弹簧测力计对木块的拉力大小等于滑动摩擦力；石块排开水的体积等于石块的体积。,1,、,“,曹冲称象,”,的故事中，用石块的重量等效大,象的重量；,2,、测量不规则小块固体的体积时，用它排开水,的体积等效固体的体积；,3,、测量摩擦力的大小时，用二力平衡的原理测,得拉力，从而得知摩擦力的大小；,4,、托里拆利实验中，利用水银柱产生的压强与,大气压,等效,的方法测定大气压的数值；,5,、在研究平面镜成像实验中，用两根完全相同,的蜡烛，其中一根等效另一根的像；,6,、求多个用电器组成的串、并联电路的总电阻。,课本上的实验例子,在研究看不见的物质或现象时，可以通过研究该物质或现象所产生的可见的效果，由此进一步分析物质或现象，这种方法叫转换法。,注意：,“等效替代法”虽然也包涵有转换 法的思想，但其研究主体已发生转移，而转换法则是通过研究主体所产生的效果来上朔其原因的一种研究方法。,3.,转换法,1,、利用小球的振动来判断发声体在振动；,2,、根据苹果落地的现象证明重力的存在；,3,、利用小桌陷入海绵的深度判断压力的作用效果；,4,、根据小球将木块推动的远近来判断小球动能的大小；,5,、利用纸片的飘动来判断气体压强的变化；,6,、根据马德堡半球实验的现象证明大气压的存在；,7,、通过扩散现象研究分子的热运动；,8,、判断电路中是否有电流时，可通过电路中的灯泡是否,发光去确定；,9,、判断磁场是否存在时，可用小磁针放在其中看是否转,动来判断；,10,、电磁铁的磁性强弱通过它吸引大头针的多少来确定。,课本上的实验例子,四 理想实验法,有一些物理现象（如物体在光滑水平面上会怎样运动？），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。如物体在光滑的水平面上可以永远运动下去、真空不能传声等结论，都是这样得到的。这些结论实际上是推理得到的，不可能用实验验证，因此，这种方法也称为“科学推理法”、“实验推理法”、“实验,+,推理法”等。,课本上的例子,1.,真空不能传声实验,2.,牛顿第一定律实验,5.,类比法,课本上的例子,1.,用水波类比声波,2.,用水流类比电流,用水压类比电压,3.,在研究分子的作用力时，用,弹簧的作用力进行类比,“理想模型”是物理学中的一个重要的研究方法，运用这种方法的目的，就是为了摒弃次要条件，突出主要因素，对实际问题进行理想化处理，从而方便对物理本质的研究。在物理学中，常常把实际研究对象或实际过程抽象成为“理想模型”。,6.,理想模型法：,1,、,杠杆,杠杆在实际应用时，由于受力的作用会发生形变，但都忽略不计；,2,、,光线,_,在研究光的传播路径和方向时，引入光线；,3,、,磁感线,-,在研究磁场的分布时，引入磁感线；,4,、,原子结构,-,在研究原子的组成时，引入原子核式结构模型。,5,、,电流表、电压表,在实际应用时，不考虑电流表本身的电阻对电路的影响；而“电压表”在接入电路时，则认为其“断路”；,6,、,电池,在实际应用时，不考虑电池本身的电阻对电路的影响。,应用：,物理学常常把实际的研究对象或实际的过程抽象成,“物理模型”。如用铡刀铡草时，可以把铡刀看做是一个,能够绕轴转动的,硬杆,，而不必考虑刀的形状、刀的材,质，在物理学中把它称为“杠杆”，这时“杠杆”就是铡刀,的“物理模型”。,汛期，江河中的水有时会透过大坝下的,底层从坝外的地面冒出来，形成“管涌”，我们学过的,什么装置可以作为“管涌”的物理模型？自行车的车把可,以控制车的方向，它的“物理模型”又是什么？,管涌,-,连通器,车把,-,轮轴,盘山公路,-,斜面,祝同学们学习进步,