类型三_创新探究题（PPT48页).ppt

第二部分专题研究 类型三 第32题 创新探究题 专题六实验与探究题 实验能力 1对1 辅导 能力点一物理研究方法在实验中的应用 一 控制变量法的应用 1 根据表格数据和实验现象得出结论 抢分技巧通常只要看到 控制 不变 与 有关 字眼或者对探究的问题有多种猜想的时候 就是应用控制变量法 方法指导分析表格数据或实验装置 找出其中的相同点和不同点 其中相同点即是需要描述的控制量 不同点即是需要描述的所研究的物理量与影响因素间的关系 抢分技巧填写实验结论时 若不清楚所要控制的量都有哪些 可以答成 控制其他条件不变 若不清楚所研究的物理量与影响因素间的具体关系可以写成 与 有关 例1小刘同学发现一杯热水冬天比夏天冷却快 为了掌握物体保温和快速降温的规律 小刘根据热水冷却快慢的一些现象 做了以下实验探究 提出问题 热水冷却的快慢与哪些因素有关 进行猜想 猜想一 热水冷却的快慢与温差 温差 热水温度 环境温度 有关 猜想二 热水冷却的快慢与装水容器的材料有关 猜想三 热水冷却的快慢与热水表面空气的流速有关 进行实验 收集数据 小刘选用3个玻璃杯 一个塑料杯 一个铝杯 5个杯子大小 形状完全相同 在杯中分别倒入热水放在温度可调可控的房间里做了5次实验 每次实验杯子都装满同质量 同温度的热水 用温度计和秒表记录每次实验热水温度从90 降至50 所用时间 只有第2次实验用电风扇对杯中热水吹风 水不溢出 实验数据记入下表 1 分析比较实验1和实验2的数据 可知热水表面空气流速越快 冷却时间 2 用序号为3 4 5的三个实验可以验证小刘的第 个猜想 选填序号 解析 1 对比1 2两组数据可知当有电风扇吹风时热水表面空气流速快 第2组实验的冷却时间明显短于第一组实验 因此空气流速越快 冷却时间越短 2 对比3 4 5三次实验可知水的质量 室内温度和有无电风扇吹风等因素相同 不同的是杯子材料 因此可以验证第二个猜想 越短 二 例2 2008陕西32题节选 小芳同学观察到许多建筑材料的截面多是V形或U形 这引起了她的好奇心 提出问题 物体承受的压力与哪些因素有关 猜想与假设 猜想一 物体承受的压力与物体的形状有关 猜想二 物体承受的压力与物体的材料有关 于是小芳利用如图所示的装置 选取了纸条 细绳 火柴盒和若干火柴棒 对猜想一进行实验探究 进行实验与收集数据 1 选取材料和长 宽 厚相同的纸条若干 2 将一张纸条折成V形 放在装置上 在纸条两端距中点 支点 相同距离处 各挂一相同的火柴盒 在两端火柴盒中逐渐增加数量相等的火柴棒 直到纸条被压弯折为止 记录一端火柴盒中火柴棒根数 3 将纸条分别折成U形 圆弧形 重复步骤 2 4 更换纸条 将以上实验再做两次 例2题图 分析与论证 分析实验数据 可以得出的结论是 写出一条即可 完全相同的纸条 圆弧形承受的压力最大 或物体承受的压力与物体的形状有关 2 根据实验猜想 选择合适的实验装置或实验序号 方法指导 1 明确实验探究的目的 即题干要探究的是哪两个物理量之间的关系 2 根据实验目的分析出需要控制的量 即相同的量 和需要改变的量 即不同的量 3 根据第 2 步分析出的结果寻找对应的不同量的装置或实验序号 例3物体只在重力作用下由静止开始下落的运动 叫做自由落体运动 这种运动只在没有空气的空间才能发生 在有空气的空间 如果空气阻力相对物体的重力比较小 可以忽略 物体的下落也可以近似地看作自由落体运动 1 为了探究自由落体运动时间与哪些因素有关 某物理学习研究小组提出了如下猜想 猜想一 物体下落的时间与物体的材料有关 猜想二 物体下落的时间与物体的质量有关 猜想三 物体下落的时间与物体下落的高度有关 为验证猜想的正确性 小组同学用6个金属球做了一系列实验 实验数据记录如下 2 为了验证猜想一 应比较实验序号 和 的实验数据 分析可知 物体下落的时间与物体的材料 选填 有关 或 无关 为了验证猜想二 应比较实验序号为 和 的实验数据 分析可知 物体下落的时间与物体的质量 选填 有关 或 无关 为了验证猜想三 应比较实验序号为 和 的实验数据 分析可知 物体下落的时间与物体下落的高度 选填 有关 或 无关 1 2 3 无关 1 6 无关 2 4 有关 教你 读 题 对题干信息进行梳理转化 分析如下 3 实验设计 方法指导 例4奶奶不会使用小丽家的饮水机 爸爸给买回了一个热水瓶 可是 奶奶却反映里面的水有时热有时冷 究竟是什么因素影响热水瓶的保温性能呢 小丽决定一探究竟 首先 她作了如下猜想 猜想一 热水瓶的保温性能可能与软木塞的松紧程度有关 猜想二 热水瓶的保温性能可能与水的存放时间有关 1 小丽利用选好的材料进行了探究 记录相关数据于下表 根据表格数据小丽得出如下结论 热水瓶的保温性能只受存放时间的影响与其他因素无关 你认为小丽的探究及结论是否科学 试进行评析 2 为验证猜想一 请你设计实验 写出你的实验步骤 小丽的结论是不科学的 小丽在实验中没有很好地控制变量 实验数据不能得出结论 保持水量 水的初温与存放时间等因素一定 改变软木塞的松紧程度 测出一定时间后水的温度 比较得出结论 解析 1 小丽的结论是不科学的 小丽在实验中没有很好地控制变量 实验数据不能得出结论 2 实验步骤 保持水量 水的初温与存放时间等因素一定 改变软木塞的松紧程度 测出一定时间后水的温度 比较得出结论 二 转换法的应用 方法指导在解答此类试题时 首先应明确实验探究的物理量 然后分析实验中所观察或记录的物理量 分析这两个物理量之间的关系 如陕西2015年32 1 题 通过观察电路中电流表示数的变化 来判断电动机转速的变化 例5小王同学为了探究 放在斜面上的物体对斜面的压力跟斜面倾斜程度的关系 进行了如下的实验 例5题图 猜想与假设 猜想一 斜面倾斜程度越大 物体对斜面的压力越大 猜想二 斜面倾斜程度越大 物体对斜面的压力越小 设计与进行实验 A 继续抬高右端 增大直尺与水平方向的夹角 如图甲所示 B 用双面胶将一个200g的砝码固定在1米长的塑料直尺的中间 将直尺的一头固定在桌子的一端 如图乙所示 C 缓缓抬起右端 让直尺与水平方向有一定的夹角 如图丙所示 该实验中 小王是通过 来判断物体对斜面压力的大小 这种研究物理问题的方法叫 解析 由尺子形变的程度反映物体对斜面压力的大小 由于压力大小不能直观地反映出来 通过尺子形变的程度来反映 这种方法叫转换法 尺子形变程度 转换法 能力点二实验数据处理 方法指导对多次实验得出的实验数据处理一般会有两种情况 一是探究某种物理规律 二是探究影响因素 1 对于 探究某种物理规律 进行多次实验的目的是为了证明结论的普遍性 所以我们在处理数据时的一般思路是 a 对每次的实验数据分别进行分析 b 对比每次实验所得出的结论 c 经过对比总结出最终结论 2 对于 探究影响因素 进行多次实验的目的是为了研究某个因素对所研究的物理量的影响 所以我们一般要用控制变量法的思维去分析数据 具体详见能力点一 例7大课间活动 男女同学分组进行篮球投篮比赛 小明发现男 女组的篮球落地后都会反弹 但反弹的高度却不同 篮球由静止开始下落 反弹的高度与哪些因素有关呢 三人行 研究性学习小组的同学们对这个问题进行了讨论 提出了不同猜想 猜想1 篮球反弹的高度可能与球的型号有关 猜想2 篮球反弹的高度可能与下落的高度有关 猜想3 篮球反弹的高度可能与地面的材料有关 于是 小组同学们用两只充足气的 7 标准男子 6 标准女子 篮球及刻度尺 在水泥地面和木质地板上进行了实验 得到的实验数据如下表所示 请你参与到研究性学习小组中 一起完成下列问题 1 要验证猜想2 需要用实验序号为 的两组数据进行分析 2 分析四次实验数据 得到的结论是 篮球反弹的高度与下落高度和 有关 与 无关 解析 本题重点考查控制变量法在科学探究中的应用 1 要验证篮球反弹的高度与下落的高度的关系 应只改变篮球下落的高度 而要控制球的型号和地面的材料相同 分析四次实验数据可知 同时满足型号 地面材料相同 下落高度不同的为第2和3组数据 2和3 地面材料 球的型号 2 分析1和2组数据可知 当球的型号 下落高度均相同时 地面材料不同 反弹高度不同 说明反弹的高度与地面材料有关 分析2和3组数据可知当球的型号 地面材料相同时 下落高度不同 反弹高度不同 说明反弹高度与下落高度也有关 分析1和4组数据可知 当地面材料和下落高度均相同时 球的型号不同 反弹高度相同 说明反弹高度与球的型号无关 能力点三实验评估与改进 方法指导一 实验评估 评价 1 对实验装置的评估 从实验装置是否合理 探究效果是否明显入手 2 对实验结论的评估 从实验次数是否足够多 实验是否探究的是特例入手 3 对实验方案的评估 从实验探究的因素是否充分 测量的结果是否准确入手 如例9第 3 问 二 实验改进实验改进主要包括对实验装置和实验过程中出现的不足之处进行改进 主要包括以下几个方面 1 减少实验误差 可以通过进行多次测量 优化实验步骤 选择精密仪器等方法来改进 2 简化实验操作 省略一些不影响实验结果的步骤 3 使实验现象观察明显 4 使实验结论更科学 更严谨 所以在做题时 首先要找到是哪个环节 哪个方面出错 对此分析改进 例8老师利用如图甲所示的装置演示动能与重力势能的相互转化后 小光想 小球在摆动过程中的机械能的大小是否与细线的长度有关呢 为了探究此问题 他设计了以下实验装置 将无弹性的细线上端固定在铁架台上 下端拴住小球 使小球摆动到最低点时恰好撞击静止在水平桌面上的木块 如图乙所示 不计细线固定端的摩擦与空气阻力 例8题图 1 小光多次改变拴小球的细线长度 并调整细线固定端的位置 每次均将小球拉至细线处于水平状态时自由释放 使它摆到相同的最低点撞击同一木块 测出木块被撞击后运动的距离 通过比较运动距离的长短来判断小球具有的机械能大小 请你分析小光的实验方案是否可行 理由是 不可行 细线固定端位置改变 小球重力势能改变 小球机械能改变 无法对比得到正确答案 2 小光想 细线没有弹性 如果换成长度为l l l 的橡皮筋拴住小球 并保持小球在第 1 问的水平高度静止 如图丙所示 自由释放小球后 若仍能摆动到原来的最低点撞击同一木块 那么借助橡皮筋的弹性应该能使木块运动的距离大于s 请你从能量转化的角度分析这一设想是否正确 小球所处的起始位置不变 起始时机械能相同 更换为橡皮筋时 撞击木块时 机械能以弹性势能和动能的形式存在 小球的动能比直接用细线时要小 此时木块被推动的距离会变短 小于s 故小光的设想是错误的 解析 1 不可行 小光实验时细线固定端位置改变 小球重力势能改变 小球机械能改变 无法对比得到正确答案 实验时应控制变量让机械能相同 只改变细线的长短才能进行实验对比得到正确的结论 2 木块滑动距离的变化主要从动能大小的变化进行分析 小球所处的起始位置不变 起始时机械能相同 更换为橡皮筋时 撞击木块时 机械能以弹性势能和动能的形式存在 因此小球的动能比直接用细线时要小 此时木块被推动的距离会变短 故小光的设想是错误的 例9许多人都有这样的常识 油漆过的地板上有水时 人很容易滑倒 但也有相反的事例 出过汗的同学都知道 身上出汗时 会感觉到身体与衣服之间的摩擦力变大了 水到底可以增大还是减小物体间的摩擦呢 1 为了验证上述两个猜想 实验中除了油漆过的木板 未油漆过的木板 带有 挂钩的木块 弹簧测力计外 还需要 要准确地测量摩擦力 要用弹簧测力计拉动木块在水平面上做 运动 装有水的烧杯 其他答案合理即可 匀速直线 2 小明为了完成探究活动设计了如下的表格 其中 是待填数据 3 请你对小明的实验设计做一个简单的评价 只写一点即可 该实验探究物体表面有没有水时物体间摩擦力的变化采用了分类探究的方法 值得学习 或该实验采用比较的方法探究表面有没有水时摩擦力的变化 其思路应该肯定 或该实验通过个别实验就得出结论 结论可能不具有普遍性 解析 1 实验中要比较接触面有没有水时摩擦力的大小 实验时一定还需要有水和装水的容器 因此还需要有装有水的烧杯 实验中只有弹簧测力计拉木块做匀速直线运动时 木块受到的力才是一对平衡力 这时滑动摩擦力才和弹簧测力计对木块的拉力相等 故木块要在水平面上做匀速直线运动 2 关于实验的评价 只要有一定的道理 不管正面评价还是指出实验存在的问题均可 能力点四实际应用 方法指导分析陕西近9年中考真题可知 此类试题一般结合生活中的现象和物体为背景考查学生的实验探究能力 所以在学习物理规律的同时要将其与实际生活联系起来 应用到生活实践中去 对于实验设计要结合已有的物理知识并联系生活实际 同时也要考虑实验的可操作性 例10到了冬季 用来给汽车发动机降温的水箱中往往还要加入不易挥发的防冻液 原液 加入防冻液后的混合液冬天不容易凝固 夏天长时间开车也不容易沸腾 对此 小群在网上收集到的有关资料表明 防冻液与水按不同的体积比例混合 混合液的凝固点 沸点不同