《怎样设计实验》教案

《怎样设计实验》教案教学目标教学目标：了解设计实验在整个科学探究过程中的作用；通过具体案例分析，学会如何在科学探究中设计实验。能够在科学探究中确定自变量、因变量和控制变量，能够对变量进行有效控制，能够写出实验步骤并设计出实验数据记录表。教学重点：科学探究中设计实验的基本要求。教学难点：如何在科学探究中设计实验教学过程时间教学环节主要师生活动2min引入通过前面课程的学习，我们知道如何根据现象，提出可探究的科学问题，如何针对探究问题进行猜想与假设。那么在设计实验这个环节，我们要做哪些事情呢？教师和学生一起学习物理课程标准对“设计实验”的具体要求。17min新课学习【任务一】实验探究：电流与电压的关系【提出问题】当导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压存在什么定量关系呢？【猜想假设】当导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。【设计实验】1.识别三类变量设计实验过程首先我们要识别三个变量。本实验的自变量是导体两端的电压，我们用U表示，因变量是通过导体的电流，我们用I表示。除自变量外，所有影响因变量的变量都是控制变量。所以，本实验的控制变量就是导体的电阻，我们用R表示。2.操作三类变量对自变量先要有目的的改变，然后对自变量要进行准确测量；对因变量的操作则主要是精确、有效的测量；对控制变量需要进行有效控制。根据分析，完成实验设计思路思维导图。3.确定实验所需的材料和设备，画出实验电路图学生确定所需的材料和设备，画出实验电路图。4.设计实验步骤写步骤是设计实验最关键的一步，清楚、详细并准确的描述实验步骤是非常重要的。教师带领学生书写实验步骤。介绍实验的准备工作。测出自变量、因变量的第1组数据。改变自变量，控制变量不变，测出自变量、因变量的第2组数据。继续改变自变量，控制变量不变，测出自变量、因变量的多组数据。根据公式计算出物理量，记录数据。5.设计数据记录表最后是设计实验表格，实验数据记录表由表头和空格组成。表头中的物理量一般包括自变量和因变量，格式为“物理量（符号）/单位符号”，需要注意的是因变量要放在表格的最后。【任务二】实验探究：电流与电阻的关系1．分析实验设计思路，完成思维导图。2.观看：视频思考：如何控制导体两端的电压不变？3.观看：视频思考：是否控制导体两端的电压不变？【任务三】实验探究：浮力与排开液体体积的关系【提出问题】浸在水中的物体所受浮力大小与物体排开水的体积是什么关系？【猜想假设】浸在水中的物体所受浮力大小与物体排开水的体积成正比。【设计实验】1.识别三类变量设计实验过程首先我们要识别三类变量。本实验的自变量是V排，因变量F浮，控制变量是ρ水2.操作三类变量完成实验设计思路思维导图。3.确定实验所需的材料和设备4.设计实验步骤分析之后，学生对应实验步骤建议书写本实验的步骤。5.设计实验数据记录表设计表格时，如果自变量或因变量不能直接测量，此时表头中的物理量还要包括为求自变量或因变量而需要测量的中间测量量。表格中物理量自左往右（或自上往下）排列的顺序为，自变量的测量量、自变量、因变量的测量量，因变量。课堂小结总结：在科学探究中怎样设计实验。4min巩固与练习【巩固作业】思路分析：这个实验的自变量是物体的高度，所以我们要改变物体的高度，也就是更换物体，先用A后用B做实验。因变量是像的高度。控制变量就是除了自变量影响因变量的因素，我们知道物距和焦距都会影响像的高度，所以这些量要控制不变。让我们看一下实验步骤，第一步和第二步是准备工作，第三步做一次实验，第四步需要改变自变量并且保证其他因素不变。我们发现第四步中仍然用物体A，也就是没有改变自变量物体的高度；而且还将A放在光具座上距凸透镜20cm处，没有控制物距不变。综合训练一、选择题(本大题共10小题。下列各题给出的四个选项中,只有一项符合题意)1.下列说法正确的是()A.物体所带的电不是正电就是负电B.带电的物体只会吸引带异种电荷的物体C.摩擦起电就是创造了电荷D.电流方向与电子定向移动的方向相同2.用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近一轻质小球,它们相互吸引,则小球()A.一定不带电B.一定带负电C.一定带正电 D.可能不带电3.带正电的金属球甲和不带电的金属球乙用金属棒接触后,乙球也带了电。对于这个现象,下列说法正确的是()A.甲金属球上的一部分正电荷转移到了乙金属球上B.乙金属球上的一部分电子转移到了甲金属球上C.金属棒上的瞬时电流方向是从乙向甲D.金属棒上自由电子定向移动的方向从甲向乙4.关于导体和绝缘体,下列说法正确的是()A.绝缘体对电流的阻碍作用大,但能够带电B.金属能够导电的原因是金属里面的电子都能自由移动C.能够导电的物体叫导体,不能导电的物体叫绝缘体D.绝缘体不能导电的原因是绝缘体内没有电子5.某同学利用图示电路研究并联电路电流的规律。闭合开关S再迅速断开,发现接通电路的短时间内,两只小灯泡均发光,电流表的指针正向偏转超过最大刻度。产生这种现象的原因可能是()A.小灯泡L1发生短路B.小灯泡L2发生短路C.电流表使用的量程小了D.电流表的接线柱接反了6.如图所示,汽车装有日间行车灯,可以提高行车安全。当汽车启动时,S1闭合,日间行车灯L1立即亮起;再闭合S2,车前大灯L2也亮起。符合这一情况的电路图是()7.如图所示,电路中能正确测量流经L2的电流的电路是()8.电路如图所示,下列分析正确的是()A.只闭合S1时,L2发光、L1不发光,A2测L2电流B.只闭合S2时,L1发光、L2不发光,A1测L1电流C.闭合S1、S2时,L1、L2并联,A2测L2电流D.闭合S1、S2时,L1、L2串联,A1、A2示数相等9.如图所示,在探究并联电路中的电流关系时,小明同学用电流表测出A、B、C三处的电流分别为IA=0.5A,IB=0.3A,IC=0.2A,在表格中记录数据后,下一步首先应该做的是()A.整理器材,结束实验B.换用不同规格的小灯泡,再测出几组电流值C.分析数据,得出结论D.换用电流表的另一量程,再测出一组电流值10.如图甲所示,A1的示数为1.2A,A2的示数如图乙所示。下列判断正确的是()A.通过L1的电流为0.7AB.通过L1的电流为1.2AC.通过L2的电流为1.2AD.通过L2的电流为2.5A二、填空题11.如图甲所示,开关S闭合时,电流表A1与A的示数如图乙、丙所示,则电流表A2的示数为。

12.在如图所示的电路中,若使两灯串联,应闭合开关,断开开关;若使两灯并联,应闭合开关,断开开关;若闭合开关S1和S2,断开S3,则灯__________发光;若闭合开关S2和S3,则会出现电源现象。

13.用塑料棒摩擦毛衣,塑料棒能够吸引纸屑,说明带电体具有的性质,如果用塑料棒接触验电器金属小球(如图所示),验电器的金属箔片张开,这是因为箔片带(选填“同”或“异”)种电荷相互排斥,摩擦起电的实质是在物质间转移。

14.从显像管尾部的阴极发射出来的电子,高速撞击到荧光屏上,使荧光屏发光,则该电子束的电流方向是从流向。

15.在用电流表研究并联电路中电流关系的实验中,小王同学测出干路中电流为0.5A,通过灯L1的电流是0.2A。现要测出通过灯L2的电流,由同组的小张同学负责改接电路,小张改接后的电路如图所示。你认为改接后的电路主要错误为(1)_________________________________________________________;

(2)_________________________________________________________。

三、作图题16.火车在车厢后面有两间厕所,只有当两间厕所的门都关上时(每扇门的插销相当于一个开关),车厢中的指示牌内的指示灯才会发光,指示牌就会显示“厕所有人”字样,提醒旅客两间厕所内都有人,请你把图中的各元件符号连接成符合上述设计要求的电路图。四、实验题17.小明用两只灯泡连接电路并闭合开关后,发现两灯都亮。由于连线较乱,一时无法确定电路是串联还是并联,以下是小明设计的两种判断方法。方法一:把其中一只灯泡从灯座上取下,另一只灯泡会熄灭,则两只灯泡一定是串联的。方法二:把任意一根导线断开,两只灯泡均熄灭,则两只灯泡一定是串联的。小明设计的两种方法中,方法一(选填“可行”或“不可行”);方法二(选填“可行”或“不可行”),理由是。

18.图甲为探究并联电路电流规律的实验电路图。(1)若要测量干路电流,则电流表应串联在图甲中的(选填“A”“B”或“C”)处。

(2)若要测量A处的电流,在连接电路闭合开关前,发现电流表指针位置如图乙所示,调整正确后闭合开关,发现指针又偏向图乙位置,其原因是。

位置ABC电流/A0.180.180.36(3)纠正(2)中错误后,测出A、B、C三处的电流值如上表,由此得出结论:并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,且各支路的电流相等。这个实验在设计方案上还存在的不足之处是:。(写出一条)

五、综合题19.电路如图所示,当开关S1接C、S2接B时,电流表的读数是0.35A,求:(1)通过L1和L2的电流;(2)当S1接C、S2接A时,电流表的示数是0.6A,则通过L2的电流是多少?综合训练1.A自然界中只有正负两种电荷,所以物体所带的电不是正电就是负电,A正确;带电的物体还能够吸引不带电的轻小物体,B错误;摩擦起电的过程是电子发生转移的过程,并不是创造了电荷,C错误;物理学规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,D错误。2.D毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷,带负电的橡胶棒可以吸引带正电的小球,也可以吸引不带电的轻质小球,因此选项D正确。3.B带正电的甲金属球缺少电子,它和不带电的乙金属球用金属棒接触后,由于乙球上的电子转移到了甲金属球上,从而使乙金属球失去电子而带正电,故B正确。4.A绝缘体对电流的阻碍作用大,不容易导电,但能带电,故A正确;金属是导体,金属能够导电是由于金属里面有大量的自由电子,故B错误;根据定义可知,容易导电的物体叫导体,不容易导电的物体叫绝缘体,故C错误;绝缘体不能导电的原因是绝缘体内部几乎没有能自由移动的电荷,故D错误。5.C两只小灯泡均发光,说明不可能发生短路,而电流表的指针正向偏转超过最大刻度,说明电流表的量程选小了。6.D由选项A中电路图可知,只闭合S1时,两灯泡均不亮,A不符合题意;由选项B中电路图可知,只闭合S1时,两灯泡都亮,再闭合S2时,L1不亮,B不符合题意;由选项C中电路图可知,只闭合S1时,车前大灯L2亮,再闭合S2时,日间行车灯L1亮,C不符合题意;由选项D中电路图可知,只闭合S1时,日间行车灯L1亮,再闭合S2时,车前大灯L2亮,故D符合题意。7.C选项A中电流表测流经L1的电流,选项A错误;选项B中电流表测干路电流,选项B错误;选项D中电流表与导线并联,被短接,选项D错误;只有选项C符合题意,故选C。8.C只闭合S1时,电流表A2和L2断路,L2不发光,选项A错误;只闭合S2时,电路断路,L1和L2都不发光,选项B错误;闭合S1、S2时,L1和L2并联,A2测L2的电流,A1测干路电流,故选项C正确,选项D错误。9.B为寻找更具普遍性的规律,应换用不同规格的小灯泡多测几组数据。10.A由题图可以看出A1测干路的电流,其示数应大于A2,所以题图乙的示数为0.5A,根据并联电路电流的关系可求出通过L1的电流为0.7A。11.解析电流表A测干路电流,电流表A1测L1支路电流,由并联电路电流的特点可知电流表A1测得的示数要小于电流表A测得的示数,那么电流表A1的示数只能是0.4A,电流表A的示数只能是1.5A,从而就计算出电流表A2的示数I2=I-I1=1.5A-0.4A=1.1A。答案1.1A12.解析若使两灯串联,电路中只有一条电流路径,电流从电源正极出发经过L2、L1、开关S2回到电源的负极。若使两灯并联,电流从电源正极出发分别经过L1和L2后会聚经过S1回到电源的负极。若闭合开关S1和S2,断开S3,则S1将L1短接,L2能发光。若闭合开关S2和S3,会发生电源短路现象。答案S2S1、S3S1、S3S2L2短路13.解析用毛衣摩擦过的塑料棒带了电荷,由于带电体能够吸引轻小物体,所以当其靠近纸屑时,纸屑会被吸引过来;当验电器与带电的塑料棒接触后,验电器的金属箔片上都带了同种电荷,由于同种电荷相互排斥,所以两个金属箔片会张开;摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体,即摩擦起电的实质是电子在物质间转移。答案吸引轻小物体同电子14.解析物理学中规定,正电荷定向移动的方向为电流的方向,负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。由于电子带负电,电子从阴极向荧光屏运动,则电流方向是从荧光屏流向阴极。答案荧光屏阴极15.解析根据并联电路电流的特点I2=I-I1=0.5A-0.2A=0.3A,量程选0~0.6A合适。答案(1)电流表与L2并联了(或电流表未与L2串联、电流表直接接在电源两极上了)(2)量程选大了16.解析只有当两间厕所的门都关上时指示灯才发光,说明两开关S1、S2应为串联。答案如图所示17.解析因为并联电路中各用电器互不影响,所以第一种方法中,取下其中一只灯泡,闭