测量性实验和探究性实验谢冬英网.ppt

,2012年实验探究专题复习,谢冬英物理工作室：,南昌市铁路一中谢冬英,根据课程改革的需要，我省的今年中考物理实行理化同场分卷考试，省试题题型结构有较大的变化，删去作图题和简答题题型，改为“计算题”，“实验或探究题”拆分为“实验题”和“探究题”（40分），市实验、探究题（25分）。,实验题探究题的考查是中考考查的重点，这也体现了物理学科是建立在实验基础之上的特点。实验和探究题，分值由原来的32分增加到40分。实验探究题分值的加大，应该高度重视，特别注意加强实验的系统性复习。,三、2012年中考物理实验复习策略,二、实验试题的命题特点,一、物理实验的分类,一、测量性实验基本仪器、仪表的使用（10个）这些仪器的使用体现在实验中可以分为1.直接测量型实验2.间接测量型实验3.观察型实验这三种基本实验二、探究性实验呈现形式：填空、选择、实验报告、图表等,一、实验分类,基本仪器、仪表涉及到10个基本仪器、仪表的使用，包含：温度计、电流表、电压表、变阻器、电能表、天平、量筒、刻度尺、钟表（或停表）、弹簧测力计,一、基本仪器、仪表的使用,另外还有溢水杯、液体压强计等。,1.直接测量型实验课程标准有明确要求，要求完成以下9个直接测量型实验会使用温度计测量温度；会使用电流表测量电路中的电流；会使用电压表测量电路两端的电压；能用滑动变阻器改变电路中电流和电压；会读家用电能表，通过电能表计算电费；会测量固体和液体的质量（要求会调节和使用托盘天平）；会测量时间（要求会使用钟表、体育运动用和实验室用的停表）；会正确使用刻度尺测量长度；会测量力的大小（要求会使用弹簧测力计）。,6个间接测量型实验,测量平均速度；量筒测固体和液体的密度；通过实验探究，认识浮力；测定某种简单机械的机械效率；测量小灯泡工作时的电阻；测量小灯泡工作时的电功率,2.间接测量型实验,在复习中，对于一些重要的测量性实验，我们还要掌握它的原理。如：测量速度（v=s/t）测量密度（=m/V）测量电阻（R=U/I）测量电功率（P=UI）测量机械效率=W有用/W总）等。,2.间接测量型实验,3.观察型实验,观察型实验要使考生注意观察现象，从实验现象中总结出所包含的物理规律课程标准要求完成以下5个观察型实验1通过观察和实验，知道白光是由色光组成的。2能用实验证实电磁相互作用。3通过观察和实验，初步了解分子动理论的基本观点，并能用其解释某些热现象。4通过实验，了解比热容的概念。尝试用比热容解释简单的自然现象。5通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转化。,课程标准要求完成以下21个探究性实验1通过实验探究，初步认识声产生和传播的条件；2.通过实验，探究光在同种均匀介质中的传播特点；3.探究并了解光的反射和折射的规律；4.通过实验，探究平面镜成像时像与物的关系；,二、探究性实验,5.探究并知道凸透镜成像的规律；6.通过实验探究物态变化过程；7.通过实验，探究物质的导电性；8.探究串联电路和并联电路特点；9.通过实验，探究影响金属导体电阻的因素；10.通过实验探究电流、电压和电阻的关系；11.通过实验，探究导体消耗的电功率与导体的电阻的关系；12.通过实验，探究通电螺线管外部磁场的方向；13.通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，力的方向与电流及磁场的方向的关系；,二、探究性实验,14.通过实验，探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件；15.通过实验，探究几种金属和塑料的弹性、硬度；16.探究磁铁可以改变钢球运动的方向；17.通过实验探究，理解物体的惯性；18.通过实验探究，学会使用简单机械改变力的大小和方向；19.通过实验探究，学习压强的概念；20.经历探究浮力大小的过程，知道阿基米德原理；21.通过实验探究，初步了解流体的压强与流速关系,二、探究性实验,二、实验题的命题思路,1.测量性实验的特点2.测量性实验的质量标准3.测量性实验的要求,一、测量性实验,1.实验题的特点（1）课标中要求的实验作为基础，拓展到应用之中去（2）基本仪器和基本实验分类清晰，重在考查实验基本技能（3）能将实验原理应用到社会、生产和科学技术中去。,一、测量性实验,2.实验题的质量标准能考查学生动手能力、正确使用仪器的能力及对实验方法和原理的理解，能真正区分做过实验的学生与机械记忆实验步骤的学生。可以以演示实验或学生实验为背景，但要避免“纸上谈兵”。实验操作插图要规范，避免误导和不良的影响。所给出实验数据要真实，其有效数字要统一（今年不会出现除不尽情况)。,一、实验题,3、对直接测量型实验要求：（1）熟悉基本仪器、仪表的使用规则与实际操作。（2）测量前：都要认真观察所使用的仪器的：测量范围；最小分度值；零刻度线的位置等。（3）实验时：会根据仪器的使用要求进行实验：会正确读数，会正确记录仪器、仪表的示数和实验数据，有分析处理实验数据的能力；会正确设计实验记录的表格。,3.间接测量型实验要求,间接测量型实验就是运用已学过的知识和熟悉的器材测定一些物理量而进行的实验，要完成这些实验，必须理解实验所依据的原理，明确实验的条件、步骤和过程到实验室进行实际测量。要使考生熟练掌握各实验原理，正确的实验方法，从中推出用什么测量器材，设计什么实验步骤，特别是一些关键步骤顺序，如何对实验数据进行处理等，总结的出实验过程中各种做法的目的和作用；总结设计思路，在测量工具不够的情况下，如何解决未知物理量的测量思路,1.探究性实验的特点2.探究性实验的质量标准3.探究性实验的要求,二、探究性实验,1.探究题的特点探究型试题旨在将学习的重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探索能力、实事求是的科学态度和敢于创新的精神。,二、探究性实验,2.探究题的质量标准不要求全面考查探究的全过程，探究内容可以是探究过程中的某一环节，如提出问题、方案设计或总结规律等，不必也不应该包含科学探究的所有环节，只要从某一个到几个角度来考查学生的探究能力即可，不同的试题考查不同的环节。探究活动过程不易过于复杂，要鼓励学生大胆质疑、亲历基本的科学探究实践。既要给学生发挥的余地，又要给予适当的提示。,二、探究性实验,2.探究题的质量标准不要将学过的物理规律作为探究内容，以免学生凭记忆答题。题干不宜过长，避免因阅读给学生造成的不利影响。阅读材料最好采用不同的字体，以便学生阅读。,二、探究性实验,二、探究性实验呈现形式：填空、选择、实验报告、图表等,1.考查学生科学探究的理解(以填空形式呈现）,例1（2011年南昌）将一根导线平行置于静止的小磁针上方，当开关闭合时，小磁针发生偏转，这说明通电导线周围存在着；将电源的正负极对调，再闭合开关，观察小磁针偏转方向的变化，可发现电流的磁场方向与有关，这就是著名的实验.,二、探究性试题的命题特点,二、探究性试题的命题特点,1.考查学生科学探究的理解（以选择的形式）,例题2.在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,各实验小组都完成了自己的探究报告以下是从不同报告中摘录出来的四句话中,其中属于事实的是【】A.发光体到凸透镜的距离减小时,屏幕上的像到凸透镜的距离便增大;B.发光体到凸透镜的距离30cm,此时像的长度是1.5cm;C.发光体到凸透镜的距离是60cm,像到凸透镜的距离是30cm;D.发光体离凸透镜的距离越大,屏幕上的像就越小,事实是形成结论的证据,2.考查学生科学探究的能力（问答题形式呈现),例题3.秋天,人们在河里游泳并不觉得冷,当人从水中走出露在空气中时,立刻觉得皮肤凉飕飕的对这种现象,你能提出一个什么问题?你对这个问题有什么认识?,试题应使学生在答题时具有探究行为,二、探究性试题的命题特点,2.考查学生科学探究的能力（作图方式呈现）,例题4.【07江西】两个通电螺线管，它们的一端都位于图2甲中的虚线框内.为探究两个通电螺线管之间的磁场方向，把12枚小磁针分别放在方框内12个小黑点的位置上，实验记录小磁针静止时的指向如图2乙所示.请你将图2乙中所有小磁针的N极涂黑.,试题使学生在答题时具有探究行为,二、探究性试题的命题特点,2.考查学生科学探究的能力（作图方式呈现）,例5南昌B卷一个箱子面板上有A、B、C、D四个接线柱，如图9所示，箱内有两节干电池，已用导线连接。若拿一个连有两根导线的2.5V小灯泡来进行检测，当连接AB或BD时，灯亮但较暗；当连接AC、BC或DC时灯不亮；当连接AD时灯很亮.请箱内画出电源的连接情况.,二、探究性试题的命题特点,1.加强实验的系统复习加强物理实验复习中的情景再现,三、实验题复习策略,（见另一PPT),加强体验性实验的考试，要做到做实验和不做实验是导致中考成绩不一样的重要因素，其目的就是要加强实验教学，重视实验，避免在课堂上或者是在黑板上讲实验的做法。,2.加强对探究性实验七个要素分类演练,三、实验题复习策略,要通过对日常生活、实验现象或资料介绍的分析思考，根据经验和已有知识，用文字表述自己发现的、可探究的、具体的问题提出的问题既要与题中内容相关，更要与物理相关,一、提出问题：,学生的问题困难：不知道情景现象和哪个物理知识点有关，现象和物理知识怎样有机的联系起来，怎样构建物理模型，然后怎样用物理语言表述这些问题,一、提出问题：,根据经验和已有知识，找出事物的联系，运用科学方法比等提出有一定依据的猜想和假设,命制思路是：一般都是要求学生根据已给出问题，去进行猜想出现这一现象的可能原因、结果或不定情况猜想有对有错，但都应结合题意进行，对于要求有猜想理由(依据)的，你提出的猜想一定要为下一个问题做准备，不能自己猜想后自己不能回答下一个问题，这与提出问题进行解释一样,二、猜想与假设：,在中考命题中对制定计划与设计实验能力的考查加强了对实验器材的选用实验步骤的设计科学探究的方法等方面考查。,三、制定计划与设计实验,例3：在“探究灯泡的电功率跟哪些因素有关”时，同学们提出了如下猜想：甲：电功率跟电压有关，电压越高，电功率越大。乙：电功率跟电流有关，电流越大，电功率越大。请你任选其中一个猜想，设计实验，进行验证。（1）你验证的猜想是（填甲或乙）。（2）实验需要的器材，除电源、导线、开关外，还需要。（3）在右边的方框中画出你的实验电路图。（4）在该实验中，你需要收集的数据是。（5）你是通过观察比较来比较两灯泡功率的大小的。,三、制定计划与设计实验,方法一是首先弄清探究目的（探究要解决的问题），和已知的条件二是由探究目的确定探究的基本原理，三是由基本原理确定实验器材及实验步骤，四是由实验步骤确定科学探究的方法。考虑实验的变量及其控制方法,三、制定计划与设计实验,尝试选择科学探究的方法,熟练运用各种探究方法，如“控制变量法”、“等效替代法”和“类比法”等。,控制变量法,P(ABC),P与A的关系,控制B和C不变,改变A,比较P,控制变量,自变量,因变量,分析：,控制变量,自变量,因变量,本题探究目标是验证猜想“电功率跟电压有关，电压越高，电功率越大”是否正确,电流,电压,电功率,“探究是否有关”分析现象正反两方面,本题的科学探究的方法控制变量法,串联,不同的灯泡,亮度,我知道了,解答这类实验探究题，要明确猜想的内容，进而确定实验操作步骤，注意设计的方案要具有科学性。在实验过程中还要掌握科学的方法，像本题中就要对猜想中的任意一个进行探究时都要掌握控制变量的方法。,我知道了,呈现教材知识规律，利用所学的实验方法设计实验是中考中最常见的探究题，“联系已有的知识、经验和方法，由彼及此，变通迁移”来设计实验方案是解这类题的解题思路。,案例4锯子的锯齿都“东倒西歪”，不在同一平面内小明猜想这是为了减小锯木头时的阻力，并设计实验检验猜想以下设计方案最佳的是（）A用同一把拨正锯齿的锯子分别锯硬木头和软木头，比较用力情况B用同一把锯子，分别在“东倒西歪”和拨正锯齿时锯同一硬木头，比较用力情况C用一把“东倒西歪”和另一把拨正锯齿的锯子分别锯同一硬木头，比较用力情况D用一把“东倒西歪”和另一把拨正锯齿的锯子分别锯同一软木头，比较用力情况,三、制定计划与设计实验,三、制定计划与设计实验：,案例5(11年江西省中考)刻度尺是我们常用的学习工具，它不仅可以用来测量物体的长度、辅助作图，还能用来完成一些物理小实验.请你参照示例利用刻度尺设计两个小实验，分别用来说明电学和声学的相关知识.,第24题，利用刻度尺设计声学实验完成较差，学生思考的过多，出现错误较多如刻度尺伸出桌面越长，频率高声音的音调高，声音大等错误问题表达不准确不清楚，对公式的理解不透，表达能力较差目的是什么？错误最多，学生的对实验的理解差,一是给出了猜想与假设来设计探究方案；二是自己提出猜想与假设来设计探究方案都要求能根据现有条件和探究要求，确定最好的方法和所需要的器材，并能采用控制变量的操作方法,三、制定计划与设计实验：,命制思路是：考查学生对实验过程进行完善，并对实验过程中的信息进行处理；注意实验器材的正确使用、读数，如电流表接线等；还容易出现实验现象的描述，要注意描述准确到位,进行实验与收集证据：会使用初中各种物理实验测量仪器，了解它们的使用要求和操作要领，能设计绘制记录数据的表格,四、进行实验与收集证据：,案例7小明用“伏安法”测量定植电阻Rx的阻值，实验提供的实验器材有：A.待测电阻Rx（阻值约为200）；B.二节干电池（每节干电池的电压约为1.5V）C.电压表一个（量程03V，015V）；D.电流表一个（00.6A，03A）；E.滑动变阻器R0（规格为100,2A）；F开关S一个，导线若干，则；小明用如图19所示的电路来测量待测电阻Rx的阻值，则该电路中电流表所选用的量程对应的分度值为；电路中的最大电流约为A。小明同学在实验过程中发现该实验不能较精确地测量出待测电阻Rx的阻值。那么，为了能较精确的测出Rx的阻值，请你只利用提供的部分器材重新设计一种可行的实验方案：（2分）在虚线方框内画出你设计的可行实验电路图，要求连接好电路后，电表的位置不移动就能测出待测电阻Rx的阻值（其中，部分已画好）（2分）根据所画的电路图，用铅笔线代替导线将实物图连接起来，使之成为符合要求的电路（没有选用的器材就不要连接。其中，部分导线已连好）简述主要的实验步骤：第一步：;第二步：。D写出待测电阻的表达式Rx=（用实验步骤和题中的相关字母表示）,四、进行实验与收集证据：,一是“要求探究教材未涉及的知识规律”得出结论，二是“要求探究教材隐性知识规律”得出结论一般要运用到分析法、比较法、综合法、推理法得出结论,思路：1、实验数据的处理：通过计算或将数据描绘成图表或曲线2、实验现象的归纳或实验结论的表述：根据实验数据和我们看到的现象进行得出有用的结论；要注意描述时如果有控制变量时，要注意写清楚“在条件下，”。,五、分析与论证：,在综合实践活动中，某兴趣小组的同学利用纸锥和小金属球来研究“空气阻力和速度的关系”取三个相同的纸锥，每个纸锥的质量为m，并编号为甲、乙、丙，其中在乙纸锥内固定质量为3m的小金属球，在丙纸锥内固定质量为8m的小金属球让它们从不同高度分别自由落下，并以竖直砖墙为背景，当进入竖直砖墙的区域时，用照相机通过每隔相等的时间曝光一次的方法记录纸锥的运动过程，如图是其中一段的示意图请根据图示回答下列问题：(1)对于图中的这段运动过程，下列说法正确的是_；A只有甲做匀速直线运动B只有乙做匀速直线运动C只有丙做匀速直线运动D甲、乙、丙都做匀速直线运动(2)对于图中的这段运动过程，甲、乙、丙三个纸锥的速度之比是_；它们所受的空气阻力之比是_；由此可以得出的实验结论是_。,五、分析与论证：南京市中考物理试卷第29题,甲乙丙,进行实验与收集证据,分析论证,设计实验,提出问题,点评：这是一道考查科学探究能力的试题，侧重考查科学探究中的“分析论证”要素。本题没有选用课程标准所规定的科学探究的课题，也没有选用教材中科学探究的知识点，因为这些都是学生经历过的探究过程，其探究结论已经知晓，不用分析论证，只凭回忆就可以把实验结论写出来。由此，本题选择“锥形物体在空气中运动时所受阻力的大小跟速度的定量关系”这一学生完全陌生的课题进行探究，便能体现学生的探究能力，这种命题思路是完全正确的。,五、分析与论证：南京市中考物理试卷第29题,试题的这种设计不仅能有效考查学生的科学探究能力，也有利于教师深化对科学探究的理解。很有智慧的设计本题的实验设计是十分巧妙的，用数码照相机在砖墙边拍照就能比较三个纸锥的速度大小；在纸锥肚子里装钢珠就能测量空气阻力。特别是测量纸锥下落时空气阻力的方法，涵盖了“匀速运动平衡状态”、“物体受力分析”、“二力平衡条件”三个知识点，把考查知识和考查能力结合在一个简单、有趣的活动中，是三维目标融合的好样例。答案：(1)D(2)123149形状相同的纸锥，下落时所受空气阻力与速度的平方成正比,五、分析与论证：南京市中考物理试卷第29题,五、分析与论证：,25.在“测滑轮组机械效率”的实验中(1)图20甲是小强实验中的情景，下表是他记录的一组数据。,由表中数据可计算出，滑轮组对钩码做的有用功为0.1J，人做的总功为_J对以上两个计算结果进行比较，其不合理之处是；结合弹簧测力计放大图，可知小强的错误是。,(2)小红在小强实验的基础上多使用一个滑轮做了实验，如图20乙所示。小红多使用一个滑轮，目的是为了改变.,(3)这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率（选填“相同”或“不相同”），理由是：。(4)如果这两位同学用弹簧测力计拉着物体加速上升，测得滑轮组的机械效率将会_(选填“偏高”、“偏低”或“不变”)(5)如果将重大于2N的钩码挂在图20甲中滑轮组下，根据题中已有的信息可以判断出这时滑轮组的机械效率应在_范围。,六、评估,一是对设计方案的评估，二是对实验操作的评估，三是对分析与论证及得出结论的评估要求能对探究行为和收集信息的科学性、可靠性进行评价；能注意假设与探究结果间的差异，并对这种差异及引起这种差异的规律进行分析，发现和提出新的问题，提出改进探究方案的具体方法,六、评估,【案例】洋洋同学家的卫生间下水道堵塞了，他爸爸利用吸盘很快就将下水道疏通了，如图所示.为此他突然联想到所学过的大气压知识，于是,洋洋和瑞瑞同学合作利用吸盘设计了一个估测当地大气压强的实验方案：【方案设计】（1）用刻度尺测出吸盘的直径D；（2）将吸盘四周蘸上水，挤出里面的空气压在光滑的水平地面上（3）用力竖直往上拉吸盘柄，直到吸盘脱离地面.根据经验估测拉脱吸盘所需拉力大小F；（4）计算出当地大气压强.【评估交流】洋洋同学说：我们的实验原理是，操作过程规范，较方便地估测出了大气压强瑞瑞同学说：在操作中，我发现存在、等问题，尽管我们的操作规范，但估测的结果误差较大洋洋认真思考后，同意了瑞瑞的意见，然后，他们继续一起探讨如何改进方案，尽量减少测量误差根据洋洋和瑞瑞同学的实验记录及自我评估情况，请你回答：洋洋和瑞瑞测出的大气压强p（用字母表示）；实验时洋洋同学将吸盘四周蘸上水，这样做的目的是；要准确测量，应该利用课本中介绍的进行测量.,误差根源,我们在设计和评估实验方案时一般应遵循如下原则：（1）科学性和严谨性原则：主要指所设计的实验必须要有充分的科学依据，而不能凭空设想。既要有正确的实验原理，又要有科学的实验方法（如：转换法、变量控制法、等效替代法等）、恰当的实验器材和实验手段。整个设计思路都不能偏离物理学及其他学科领域的基本知识和基本原理。（2）可行性和可操作性原则：主要指实验现象的可见度要高、实验效果要明显、实验过程易操作而且安全可靠（包括人身和器材安全）。（3）简约性和经济性原则：指设计实验时,要考虑到材料易得、装置简单、操作简便、步骤较少等。（4）可重复性原则（即普遍性）：任何实验都必须要有足够的实验次数才有说服力、才能得出可靠性结果。仅凭一两次实验或某几个特殊情况就得出“正式结论”，这样的结论不一定具有普遍性，很容易被推翻。（5）精确性原则：在实验方案、仪器及其量程的选择上，应使实验误差尽可能小些。,六评估,关于测量定值电阻阻值的实验【方案一】运用电压表(无电流表)，一个阻值为R0的固定电阻，测量定值电阻阻值.器材:一只电压表、一个阻值为R0的固定电阻、电源、开关和导线若干.,实验步骤:步骤一:请你在图17虚线框中画出实验时所需的电路图，并连接电路；步骤二:将电压表在R两端，闭合开关，读出电压表的示数U；步骤三:将电压表在R0两端，闭合开关，读出电压表的示数U0；步骤四:根据你设计的电路的特点和实验所测得的物理量，写出R的表达式（用符号表示）.【方案