山东省邹平县实验中学九年级物理 专题五 科学探究七要素课件.ppt

专题五科学探究七要素 类型一提出问题 方法锦囊 1 问题形式 1 根据问题情景提出问题 2 通过对比各种现象之间的异同 关系及规律提出问题 3 针对具体的物理现象 物理概念 物理规律等提出问题 2 解题思路 仔细审题 弄清研究的物理对象 分析实验过程中变化的因素 经过思维加工 进而形成一个与物理学有关的科学问题 最后用简洁 科学的书面语言表达出来 示范题1 2013 济南中考 通过放大镜观看周围的物体时发现 近处的物体是正立 放大的 而稍远处的物体是倒立 放大的 更远处的窗户则是倒立 缩小的 针对这一现象 同学们经过讨论形成了下面四个问题 你认为最有探究价值且易于探究的科学问题是 a 物体通过凸透镜所形成的像都有哪些种类b 凸透镜的成像情况与哪些因素有关c 凸透镜在什么情况下能成什么样的像d 凸透镜的成像情况与物 镜间的距离有何关系 解析 选d 本题考查凸透镜成像规律的科学探究 解答本题的关键是抓住 有探究价值 和 易于探究 这两个条件 a选项的问题既没有价值也不易于探究 b c选项的问题有一定的价值但是不易于探究 只有d选项的问题既有探究价值又便于探究 所以本题选d 考题回访 1 2010年诺贝尔物理学奖授予两位研究石墨烯材料的教授 石墨烯是一种神奇的物质 是人类至今发现的厚度最薄 强度最高的材料 针对这一发现同学们提出了以下几个问题 你认为较有价值且可探究的问题是 a 石墨烯为什么很薄 b 如何提取石墨烯这种物质 c 石墨烯在生活中有什么用处 d 石墨烯的强度与石墨烯的厚度 面积有什么关系 解析 选d 本题考查学生根据知识提出问题的能力和探究问题的规律方法 在探究问题时 通常用控制变量法 选项a b c提出的问题无法探究 选项d可以有效地控制变量 在探究石墨烯强度与厚度的关系时 控制面积相同 在探究石墨烯强度与面积的关系时 控制厚度相同 故选d 2 2012 扬州中考 泡沫混凝土是一种新型的建筑材料 具有轻质 多孔 保温 隔热 隔音 减震等优点 同学们对此很好奇 围绕其保温隔热的性能 提出了以下的问题 你认为较有价值且可探究的问题是 a 它为什么能防火 保温 b 它的轻质特点对减震有什么影响 c 厚度的变化对保温 隔热性能有什么影响 d 多孔结构对隔音性能有什么影响 解析 选c 本题中提出的问题较多 且围绕不同的物理特性 认真分析每一选项中描述的内容 把握题意 围绕其保温隔热的性能 提出了以下的问题 最后作出判断 a项的问题没有具体的探究对象 且防火与隔热是两个不同的概念 因此探究价值不大 b d两项中的问题不是围绕题意要求的保温隔热的性能 探究价值不大 c项中问题紧紧围绕题意的要求 且提出了具体的探究内容 厚度 具有探究价值 符合题意 类型二猜想与假设 方法锦囊 1 特点 猜想与假设是根据生活经验或在观察与实验的基础上 应用科学原理 围绕探究的问题设想出的可能出现的结果 猜想既有科学性又有推测性 是可以检测的 不是盲目猜测 2 解题思路 1 针对问题按日常经验或事实提出猜想与假设 2 根据事物的因果关系提出猜想 3 针对问题 根据物理科学本身的思维过程建立猜想与假设 搜寻事实 归纳分析 形成猜想 4 运用 类比法 或 逆反原理 等方法进行猜想 示范题2 2013 盐城中考 用滴管从瓶中吸取酒精 滴在手上 感觉凉凉的 小明就这一现象产生的原因 提出了两种猜想 猜想1 酒精的温度低于手的温度 猜想2 酒精蒸发时吸热 有致冷作用 随后 他在烧杯中倒入适量酒精 用相同的温度计分别测量手的温度t1和烧杯中酒精的温度t2 并重复多次 均发现t1 t2 由此 他 a 只能验证猜想1b 只能验证猜想2c 既能验证猜想1 也能验证猜想2d 既不能验证猜想1 也不能验证猜想2 解析 选a 本题考查蒸发吸热 多次测量手的温度t1和烧杯中酒精的温度t2 均发现t1 t2 只能说明手的温度高于酒精的温度 从而只能验证猜想1 而不能验证猜想2 故选a 考题回访 1 2014 广州中考 如图 小明把蜡烛a放在玻璃板前某位置时 另一支外形相同的蜡烛b恰好与蜡烛a所成的像完全重合 仅根据这步实验 小明就提出 若将蜡烛a移到其他位置 玻璃板所成的像始终是与物等大的 他这一提法属于 a 猜想b 评估c 设计实验d 实验结论 解析 选a 本题考查科学探究的有关因素 根据已知的实验现象 分析如果改变实验操作 可能会出现的情况 这种物理分析方法为猜想 故选a 2 冬天有积雪的路面上 夜晚最容易发生 夜冻昼化 现象 对公路行车有安全隐患 护路工人常在路面上撒盐 以避免 夜冻昼化 现象 即在相同的气温下 熔化了的冰雪不再结冰 从而减少交通事故的发生 请你就此问题做出你的猜想 并说出你的猜想依据 解析 根据叙述的现象做出合理的猜想 如在相同的气温下 不加盐的水会结冰 而加了盐的水 不再结冰 即不再凝固 故可猜想熔化了的冰雪中加盐可以降低水的凝固点 答案 猜想 熔化了的冰雪中加入盐可以降低水的凝固点 依据 在相同的气温下 加盐之后 熔化了的冰雪不再结冰 类型三设计实验与制订计划 方法锦囊 1 特点 对猜想 假设 问题检验方法的具体化 沿着猜想 假设 的方向来设计探究计划 2 解题思路 1 首先要弄清探究目的 即探究要解决的问题 2 由探究目的确定探究的基本原理及在探究过程中应采用的方法 如控制变量法 转换法 类比法 等效替代法等 3 由基本原理和方法确定实验器材 设计实验步骤 4 设计记录实验数据及现象的表格 示范题3 2013 天津中考 某班同学在探究 动能的大小与什么因素有关 时 同学们提出了如下猜想 猜想一 动能的大小可能与物体的密度有关 猜想二 动能的大小可能与物体的运动速度有关 猜想三 动能的大小可能与物体的质量有关 为了验证同学们的猜想 老师提供如下器材 刻度尺 四个金属球 100g的铁球 100g的铝球 50g的铁球 50g的铜球 小木块和长木板 同学们组装了如图所示的实验装置 让小球从斜面上由静止滚下 碰上水平面上的小木块后 将木块撞出一段距离 在同样的平面上 木块被撞得越远 说明球的动能越大 请你帮同学们完成下列任务 1 写出探究 猜想一 的实验方案 2 设计出探究 猜想二 的记录数据表格 解析 本题考查探究动能大小与什么因素有关的实验 实验中要注意控制变量法的应用 探究 猜想一 时要注意控制运动速度和质量不变 探究 猜想二 时要注意控制密度和质量不变 答案 1 方案 将100g的铁球和100g的铝球 或50g的铁球和50g的铜球 分别从斜面的同一高度处由静止滚下 撞击水平面上同一位置的小木块 用刻度尺分别测量小木块被撞出的距离 2 利用同一金属球 考题回访 1 2013 青岛中考 小雨同学要验证 斜面越长越省力 但使用斜面不省功 请你完成实验设计方案 解析 要验证斜面越长越省力 只需用给出的三块长度不同的同种木板搭成三个斜面 分别测量沿斜面拉同一重物所用的力并进行比较 要验证使用斜面不能省功 需要分别测量不用斜面直接做的功和用斜面对重物做的功 即分别测量重物重力 沿斜面上升高度 沿斜面拉物体所用的力 沿斜面运动的距离 为简便 可直接测斜面高和斜面长 将重物拉至斜面顶端即可 答案 实验步骤 利用木块和木板搭建如图所示的三个不同斜面 用刻度尺测出斜面的高h和三个斜面的长 用弹簧测力计吊着重物匀速提高h的高度 读出弹簧测力计的示数 用弹簧测力计沿斜面拉着重物分别从斜面1 2和3的底部匀速上升至斜面顶端 读出弹簧测力计的示数 用公式w fs算出4次实验拉力所做的功 分析数据 得出结论 数据记录表格 2 2014 威海中考 在 测定小灯泡的电功率 的实验中 小明同学选取了一个标有 2 5v 额定功率约为1w的小灯泡和必要的实验器材 连接的电路如图甲所示 1 闭合开关前 老师检查发现小明同学连接的电路有一根导线连接错误 请你在错误的连线上画 并只移动一根导线 用笔画线代替导线将电路连接正确 2 经检查电路连接正确后 小明连续进行了4次测量 并把测量的数据和观察到的现象填写在表格里 其中第3次测量时电流表的示数如图乙所示 此时的电流为a 小灯泡的额定功率为w 3 从表格中的数据可知 灯丝的电阻随两端电压的增加而 选填 增大 或 减小 灯丝电阻发生变化的本质是电阻随而增大 解析 本题考查测定小灯泡的电功率 1 题中图甲小明错将电压表串联在电路中了 改正方法 将小灯泡左端的导线改接到电压表左端接线柱或电源的负极 2 由图可知 电流表选择接入的是 0 0 6a 的量程 其示数为0 42a 灯泡的额定功率p ui 2 5v 0 42a 1 05w 3 由表中数据可得 灯丝的电阻随两端电压的增加而增大 灯丝电阻发生变化的本质是电阻随温度的升高而增大 答案 1 如图所示 2 0 421 05 3 增大温度的升高 类型四进行实验与收集证据 方法锦囊 1 明确实验的目的 方法 过程 步骤 2 了解实验器材的使用方法 数据记录方法 3 按照实验的方法 如替代法 比较法 控制变量法 与步骤以及实验仪器的使用说明 进行规范操作 4 仔细观察 认真读数 记数 5 整理实验数据 画出图线 示范题4 2013 江西中考 实验名称 探究凸透镜成像规律 设计实验与进行实验 1 实验器材 刻度尺 蜡烛 凸透镜 光屏 2 如图甲所示 从左到右分别放置蜡烛 凸透镜和光屏 a 只需要将三者中心调至同一高度 b 需将三者中心调至同一高度并在同一直线上 其中说法正确 填序号 正确调整后 不断改变蜡烛与凸透镜间的距离 并移动光屏进行实验 所获得的数据如表 分析与论证 1 当凸透镜成实像时 物距增大 像距 2 如图乙所示 光屏应移至区域才能找到清晰的像 3 观察烛焰经凸透镜所成正立 放大的虚像 人眼应透过凸透镜向 选填 左 或 右 观察 4 在整理器材时 香香同学偶然在凸透镜上看到了身后景物正立 缩小的像 它的成像原因是光的 选填 直线传播 反射 或 折射 解析 本题考查 探究凸透镜成像规律 为了使像能够呈现在光屏的中央 应该使三者中心调至同一高度且在同一直线上 根据表格的数据可知 成实像时 物距增大 像距减小 分析表格数据 当u 20时 v 20 则f 10cm 根据图乙可知 物距u 17cm 则f2f 因此时u 15cm 则物距增大 像距变小 故像距小于30cm 故像距在20cm和30cm之间 即b区域 由于虚像与物体在凸透镜的同侧 所以应该向左侧看 根据观察到的像是 正立的像 可以判断出这是一个虚像 根据凸透镜的成像规律 凸透镜可以成 倒立 放大 等大 缩小的实像 也可以成 正立 放大的虚像 唯独不能成 正立 缩小的像 所以不可能是凸透镜折射所成的像 这个像是由于凸透镜的 凸面 对光的反射所成的虚像 类似于汽车的观后镜 凸面镜 所成的像 答案 设计实验与进行实验 2 b 分析与论证 1 减小 2 b 3 左 4 反射 考题回访 1 2013 遂宁中考 某校兴趣小组同学想探究 导体中的电流跟导体两端电压的关系 1 小刚同学做出了以下猜想 a 电流跟电压成正比b 电流跟电压成反比c 电流跟电压无关你认为合理的猜想是 填字母 你的理论依据是 2 为了检验猜想是否正确 小刚设计了如图甲所示的电路图 其中电源为两节新干电池 电阻r为5 滑动变阻器r 标有 20 1a 字样 电压表和电流表均完好 按电路图将乙图中未连接处补画上 在闭合开关前 小刚应把电路图中滑动变阻器的滑片移到 选填 a 或 b 端 他检查电路连接无误后闭合开关 发现电流表有示数 电压表示数为零 电路出现的故障是 排除故障后小刚进行了实验 下表是小刚记录的数据 分析收集到的数据小刚得出的正确结论是 3 小刚还想用这个电路测一下小灯泡的额定电功率 于是他将电阻r换成一只额定电压是2 5v的小灯泡 阻值约为8 闭合开关s后调节滑片 当电压表的示数为2 5v时 电流表示数如图丙所示 为a 小灯泡的额定电功率为w 解析 1 因为电压是形成电流的原因 故可猜想电流与电压成正比 2 电源为两节新干电池 电压表量程选3v 又电阻r为5 则由i 知电流表量程选0 6a 0 6a这个接线柱与r的左边接线柱相连 电压表与r并联 且电流从正接线柱流进 闭合开关前 滑动变阻器的滑片移到阻值最大端即b端 这样起保护电路的作用 电路连接无误后闭合开关 发现电流表有示数 说明电路是通路 但电压表示数为零 说明电压表测的 是一段导线两端的电压 则电路的故障是电阻r短路 5 5 5 说明在电阻一定时 导体中的电流与导体两端的电压成正比 3 由于小灯泡的阻值约8 可知其额定电流约0 3a 知丙接0 6a量程 每小格电流值为0 02a 则电流表示数为0 3a 即通过小灯泡灯丝的额定电流为0 3a 小灯泡的额定电压为2 5v 则其额定功率为pl ulil 2 5v 0 3a 0 75w 答案 1 a电压是产生电流的原因 2 如图所示 b 电阻r短路 电阻一定时 导体中的电流与导体两端的电压成正比 3 0 30 75 2 2014 重庆中考b 某校两个实验小组在测定小灯泡电功率的实验中 被测小灯泡的额定电压为2 5v 实验桌上提供有如下器材 电源 电压6v且恒定不变 电流表 电压表 开关 滑动变阻器 50 1a 各一只 导线若干 1 晓丽同学所在实验小组按照如图甲所示的电路进行实验 用笔画线代替导线 将如图甲所示的实物电路连接完整 连接电路时 开关应该 闭合开关 移动变阻器的滑片p的过程中 观察到电流表示数几乎接近最大值时 小灯泡仍然不亮 且电压表无示数 其原因可能是 排除故障后 闭合开关 移动滑片p至电压表的示数如图乙所示 其读数为v 要使小灯泡正常发光 滑片p应向 选填 a 或 b 端移动 多次改变滑片p的位置 获得多组对应的电压 电流值 并绘制出如图丙所示的图像 由图像 小灯泡的额定功率是w 2 晓丽同学所在的实验小组的滑动变阻器已损坏 其他器材和规格不变 老师提供了另一只滑动变阻器 10 1a 小组同学讨论后发现 若要继续用已连接完整的图甲所示电路来测出小灯泡的额定电功率 至少还要在原电路中 选填 串 或 并 联一个 的电阻 解析 本题考查测定小灯泡电功率的实验 1 电压表应与小灯泡并联 将小灯泡的右接线柱与电压表的正接线柱相接即可 连接电路时 开关应该断开 电流表示数很大 灯泡不亮 电压表无示数 可能的原因是灯泡短路 由图乙可知 电压表的读数为1 1v 小灯泡的额定电压为2 5v 要使小灯泡正常发光 应使滑动变阻器连入电路的电阻减小 滑片p应向a端移动 由丙图可知 当小灯泡两端的电压为2 5v时 通过它的电流为0 2a 则其额定功率为p额 u额i额 2 5v 0 2a 0 5w 2 小灯泡的额定电流为0 2a 正常发光时的电阻为rl 12 5 电源电压为6v 则应串联一个电阻 阻值至少为r rl rp 12 5 10 7 5 答案 1 如图所示 断开 灯泡短路 1 1a 0 5 2 串7 5 类型五分析与论证 方法锦囊 1 认真分析实验现象或实验数据 找出原因和结果两个因素 2 判断原因和结果是相同还是不同 如果不同 其不同点是什么 3 关注物理条件改变与物理现象变化之间的联系 寻求数据之间的相互关系的特征 通常表现为相等 之和 之差 乘积 比值等数学关系 4 用自己的语言力求客观 准确和简洁地对探究结果进行表述 注意如果实验过程中用到了控制变量法 要写明这个探究结果的前提条件 示范题5 2013 潍坊中考 小明同学利用如图所示的装置探究液体内部压强的特点 得到的实验数据如表 1 分析序号为 的三组数据 可得到的结论是 2 分析序号为的三组数据 可得到的结论是液体的压强随深度的增加而增大 3 分析序号为 的三组数据 可得到的结论是不同液体的压强还跟液体的有关 解析 本题考查液体内部压强特点的探究 1 比较 三组数据可知 压强计在水中的深度相同 但橡皮膜的方向不同 压强计左右液面的高度差相同 也就是压强相同 这说明在同一深度 液体向各个方向的压强都相等 2 要想比较液体的压强与深度的关系 就必须比较同种液体但深度不同的几次实验数据 分析并得出结论 这就需要分析序号为 的三组数据 从而可得出液体的压强随深度的增加而增大 3 由 三组数据可知 实验所用的液体不同 但深度相同 压强计左右液面 的高度差不同 也就是压强不同 这说明不同液体的压强还跟液体的密度有关 答案 1 在同一深度 液体向各个方向的压强都相等 2 3 密度 考题回访 1 2013 丽水中考 小云用矿泉水瓶做实验 如图所示 1 将两瓶相同的矿泉水如图甲放置 验证的是压力的作用效果与的关系 2 如图乙 他在空矿泉水瓶中装入少量热水 迅速倒出 再马上盖上瓶盖 看到矿泉水瓶瘪了 验证的是的存在 解析 1 本题考查压力的作用效果与压力的大小和受力面积的关系 应利用控制变量法 分析题目知 在压力不变的情况下 改变受力面积 压力的作用效果改变 故探究的是压力作用效果与受力面积的关系 2 这个实验证明了大气压的存在 原理是瓶内的热气体降温导致压强减小 小于外界气压 所以外界气压将瓶子压瘪 答案 1 受力面积 2 大气压 2 2013 连云港中考 小华同学用蜡烛 凸透镜和光屏等器材做 探究凸透镜成像规律 的实验 记录的部分数据见表 分析表中数据 回答下列问题 1 实验中所用透镜的焦距为cm 2 当u 7 5cm时 像的性质为 3 小华多次实验后发现 当光屏上呈现蜡烛清晰的像时 将蜡烛和光屏位置对调 仍能在光屏上接收到清晰的像 出现这种现象的原因是光发生折射时 光路具有 解析 本题考查凸透镜成像规律 1 由表中数据可知 当u v 10cm时 成倒立等大实像 此时有u v 10cm 2f 则f 5cm 2 当u 7 5cm时 有f u 2f 此时成倒立放大的实像 3 由于光路的可逆性 当物 像对调时 原光路仍成立 只是光线的方向发生了改变 答案 1 5 2 倒立放大实像 3 可逆性 类型六评估 方法锦囊 评估的主要内容 1 对实验方案的评估 1 探究的思路 方法是否正确 合理 2 实验器材的选择是否合理 能否满足要求 3 实验方案是否具有可操作性 实验中是否注意了尽量减小误差 是否较好地控制了变量 2 对进行实验 收集证据的评估 1 在探究过程中要求保持不变的物理量是否真的不变 实验的步骤是否正确 合理 实验过程是否有操作错误 2 记录数据的表格是否有缺陷 收集的信息是否可靠 实验记录的数据是否符合常理并分析异常数据产生的原因 3 对分析论证 得出结论的评估 1 分析论证 处理数据的方法是否正确 2 探究结果与假设是否一致 3 探究结果是否和原有知识相矛盾 与日常经验 现象相冲突 4 探究结果中各因素之间的关系是否符合逻辑 得出的结论是否遗漏了条件 是否具有普遍性和科学性 4 实验方案改进 根据对结论可信度的分析 改进实验方案 使操作过程更科学合理 分析误差产生的原因 并找到减小误差的办法 改进探究方案以进一步减小误差 示范题6 2013 江西中考 科学家发现从空气中取得的氮的密度是1 2572kg m3 从氨中取得的密度是1 2505kg m3 数据的细微差异引起了科学家的注意 进一步研究中发现了新的气体 氩 这一实验说明密度是物质的一种 应用密度可以物质 小姬同学像科学家一样去探索水的密度 设计实验与进行实验 1 用调节好的天平测出空烧杯的质量m1 2 向烧杯中倒入适量的水 测出它们的总质量m2 则这些水的质量为 3 再将烧杯中的水倒入如图所示的量杯中 测出水的体积v 4 计算出水的密度 评估 请找出实验中的两个不足之处 1 2 提出问题 改进实验后 小姬同学测得这些水的密度为1g cm3 水常见的形态有固态 液态 气态 她想水在固态和液态时的密度是一样的吗 设计实验与进行实验 将这些水凝固成冰进行实验 所获得的实验数据如表 分析与论证 分析数据得到的结论是 解析 本题考查密度的认识和测量 密度是物质的一种特性 属性 多数物质的密度是不相同的 可以用来鉴别物质 在实验中 用了广口的量杯而不是细而高的量筒 使测量结果不精确 误差较大 将水从烧杯中倒入量杯中时 烧杯中有液体残留 使液体的体积测量值偏小 密度偏大 根据实验结果 对比冰和水的密度可知密度与状态有关 答案 属性鉴别 设计实验与进行实验 2 m2 m1 评估 1 量杯的分度值太大 2 烧杯中有液体残留 分析与论证 水在固态和液态时的密度是不一样的 考题回访 2013 湛江中考 小明同学对串联电路电压规律进行了探究 猜想与假设 串联电路总电压等于各用电器两端的电压之和 设计与进行实验 1 按如图所示的电路图连接电路 2 闭合开关 排除故障 用电压表测出l1两端的电压 3 在测l2两端的电压时 小明为了节省时间 采用以下方法 电压表所接的b接点不动 只断开a接点 并改接到c接点上 4 测出a c间的电压 得出结论 交流与评估 1 在拆接电路时 开关必须 2 闭合开关 发现电压表示数为零 则小灯泡的故障可能是或 3 小明用上面的方法能否测出l2两端的电压 为什么 4 方法改进后 测出ab bc ac间的电压记录在表格中 小明分析实验数据得出结论 串联电路总电压等于各用电器两端电压之和 此实验在设计方案上存在的不足之处是 改进方法 解析 本题考查探究串联电路的电压关系 1 为了安全及保护元件 开关是断开的 2 电压表示数为零的原因有两个 一个是电压表被短路 另一个是电压表两接线柱到电源两极的电路存在断路 所以小灯泡的故障可能是l1短路或l2断路 3 只断开a接点 改接到c接点上 电压表正负接线柱颠倒了 指针会反向偏转 不能测量电路两端的电压 4 总结规律性的实验 不能由一次实验得出规律 这样得出的规律具有偶然性 应改变条件 多次实验得出规律 答案 交流与评估 1 断开 2 l1短路l2断路 3 不能测l2两端电压时 电压表正负接线柱颠倒了 4 一次实验得出的结论具有偶然性改变小灯泡的规格和电源电压 多次实验 然后比较数据 得出结论 类型七科学探究中常用的研究方法 方法锦囊 1 控制变量法 决定某一个现象的产生和变化的因素常常很多 为了弄清事物变化