高中探究性问题的思考.doc

高中探究性问题的思考陶兆宝（本文发表于考试报2008-2009年学年第47期） 高中新课程改革已经在全国逐步实施，增强教学的探究性、开放性，提高学生科学素质，让学生体会到研究科学的乐趣，是新课程改革的一大亮点，现将笔者对探究性问题的一些感悟与大家交流。一、 科学的发展需要提出假说，学习的进步需要提出问题提出问题有时比解决问题更重要，提出问题和发现问题是创新的源泉，是社会和个人发展动力，过去我们忽视了这方面的问题，新课程突出强调了学习过程中的问题意识，体现了以人发展为本的理念。问题1如图所示，在地球表面附近某处存在这样的电场，当质量为m、带电量为q的小球从A点从静止释放后，小球恰能在A、B之间往复运动，AB连线长为l且在竖直方向，C 为AB连线上一点，当带电小球经过C时速度最大。请你提出一个问题，并作出解答。 思考与讨论：小球从A点释放后能在AB之间做往复运动，可以判定电场力方向竖直向上，电场强度方向竖直下，小球在C点时速度最大，说明在该点小球合外力为零，即： ，解得C点的电场强度大小为 。 从AB过程据动能定理得：，AB的电势差。综上所知能求出C点电场强度、AB间电势差。实际上我们还可以提出很多问题，例如该电荷附近的电场如何分布？如果是点电荷的电场，是否为简谐运动？。这些内容要求我们做到平时细心观察、深入分析，有自信的大胆设问，形成这样的好习惯后便能逐步提高提出问题和发现问题的能力。二、 科学、经济、社会等现象的研究，需要我们寻找枯燥的数据中隐藏的规律。开普勒用了20年的时间研究第谷40年的行星运动的观测数据，得出了开普勒行星运动三大定律，为人类研究天体的运动作出重大贡献，这样的科学佳话很多。经济现象中的股市分析、社会现象中的人口普查都离开不数据分析，利用表格、图象和现代计算工具对数据进行研究是自然科学和社会科学研究的最基本方法。问题2 科学探究需要收集和处理数据，在已有大量数据时，要想更容易地了解概况并找出规律，对数据的处理方法显得十分的重要下表给出的是大气压跟对应高度的一些测量数据：高度/km024681012大气压/kPa101806247362619请根据表格中的数据估测当某地的大气压强为7104Pa时，高度约为多少?思考与讨论：通过对表格数据分析我们知道在0至6km高度每升高2km，大气压减小21、18、15kPa，所以在70kPa处高度大约在3km左右。为了进一步准确直观分析，可以用图象法，作出大气压和高度的关系图象，如图得3.1km.。还可以用电子表格进行精确处理，如图得到近似函数关系为，将代入得。三、 解决问题采用科学的方法是取得成功的保证。解决问题时我们会有许多的设想，但能否解决或方便正确的解决，需要采取安全、可行、精确、方便的方案，所以采用科学的方法是能够顺利解决问题的保证，我们在解决问题前可能会想出许多方案，最终我们还需要对方案进行筛选，并能进行科学评价，找出最佳方案。品种材料长度/cm面积/mm2A铜100.5B铜101.0C铜101.5D铜200.5E铜201.0F铜300.5G铁200.5H铝300.5I铝200.5 问题3金属丝被拉断时拉力的大小和什么因素有关?现在一台拉力机上通过实验来探究这个问题这台拉力机可以逐渐增大固定在该机器上金属丝的拉力，还可以读出金属丝拉断时的拉力大小。实验可提供的金属丝有右表所列9个品种(每个品种有多根)。（1）某同学提出问题：相同材料、相同横截面积的金属丝被拉断时，其拉力大小与金属丝长度无关。为验证应选用金属丝 。（2）请你再提出一个问题 为验证应选用的金属丝为 。思考与讨论：（1）利用控制变量寻找所研究的物理量与那些因素有关是科学的研究的方法中的最基本方法，选ADF。（2）由表格提供的数据可提出相同材料的金属丝拉断时单位横截面积所受拉力相同的问题，金属丝选ABC。或者提出不同材料的金属丝拉断时，其单位横截面积所受的拉力不同的问题。材料选DGI 问题4科学探究活动通常包括以下几个环节，猜想与假设；制定计划与设计实验；进行实验收集证据；分析、论证、评估、交流等，例如一位同学认为滑动摩擦力的大小可能与两物体接触面积的大小有关，于是他通过实验探究这个问题。（1）这位同学认为，滑动摩擦力的大小与两物体的面积的大小成正比，这属于上述科学探究的 环节。（2）完成本实验，需要自己制做木块，他制做的木块应是下列选项中的（ ）A各面粗糙程度相同的正方体 B各面粗糙程度不同的正方体C各面粗糙程度相同。长宽高各不相同的长方体D各面粗糙程度不相同，长宽高各不相同的长方体（3）本实验中，为了准确测滑动摩擦力，该同学设计了两种实验方案：方案一：木块与弹簧秤相连，弹簧秤水平固定，通过细绳水平拉动木板。如图甲所示。方案二：木板水平固定，通过弹簧秤水平拉动木块，如图乙所示。你认为那一个更合理并作出评价。 。思考与讨论：进行科学探究我们应当首先知道探究的几个环节，应填猜想与假设。要研究摩擦力与面积的关系，应控制其它因素相同而面积能变化的木块，所以选C。从理论上说两种方法均可解决问题，但方案二要求物体A匀速运动，而且运动时弹簧秤不易读数，方案一只要木板B向右运动即可，并且测量过程中弹簧位置不变，容易准确读数。四、 通过实践全面提高综合能力提出问题需要创新精神，分析问题和解决问题需要我们会思考有方法，这些都需要在实践中有意识培养自己，不断磨练自己，逐步提高应用能力。问题5为研究小灯泡（可看成点光源）光能的球面散射规律，有同学设计并进行了如图所示的实验：将一个“6V 8.0W”的小灯泡接入电路，使之正常发光，在灯泡灯丝的同一水平面、正对光线方向放一个测量光强的仪器，以测定与光源间距为d时相应的光强值I，共测得以下9组数据（见下表）。d/10-2m6.507.508.509.5010.511.512.513.514.5I/Wm-28.296.664.963.923.372.612.301.971.70（1）理论探究：在与光源等距的各点，认为光源向各方向发出的光强大小几乎相等。依点光源光能向周围空间360球面均匀散射的物理模型，已知光源的发光功率P0，推出光强值I及相应的与光源距离d之间的关系式 。（2）从表格的数据如何能证明自己的推断，说出方法 。（3）取表格中的一组数据和题干中的条件对比分析，你能发现什么问题？思考与讨论：由能量关系，发光功率P0=4d2I ，得I=k/d2。如图作I-d图线只能说明光强随距离增大而减小，严格直观证明推断的方法是作图象，该图象为过原点的直线。如果用电子表格作图，应注意的是电子表格首先呈现的是原始点连接成的平滑线，如图中的细线，还应采用作拟合图线功能，等价于在物理学中，将误差大的点舍弃后作图。由表格数据计算出的发光功率小