“定量实验”的设计五中耿春山.ppt

1、“定量实验”的设计,怀柔五中,耿春山,“定量实验”设计的基本思路：,一、找“三量”：不变量、自变量、因变量。,结合题中的器材，思考“自变量”和“因变量”是需要读出来、需要用器材直接测出来、还是需要算出来,如果需要算出来，应该用什么公式。,二、分析“三量”的控制与变化：（难点）,一般采用“做1次、变1次、仿4次”或是“做1次、仿5次”的方式,三、设计实验过程和书写实验步骤：,四、设计实验表格：,1、所有读的、测的、算的都要记入表格中2、“因变量”要放在表格的最后,1、如果是电学题，电路设计1分,“定量实验设计”的给分点：,2、第一次实验1分，要直接或间接测量出“自变量”和“因变量”。,3、变1次

2、占1分，在“自变量”改变的过程中，要注意控制“不变量”不变，同时让“自变量”和“因变量”发生变化。,4、仿4次占1分，保证实验做够6次。,5、“自变量”和“因变量”有需要算出来的要注出计算公式，公式占1分。,6、表格设计占1分。“因变量”必须放在最后，其它所有读的、测的、算的数据都要记入表格中。,例1：桌上有符合实验要求的电源一个、电流表和电压表各一只、开关一个、各种阻值已知的定值电阻和导线若干。设计一个实验证明：“当通过电阻的电流保持不变时，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比”。请画出实验电路图，并写出实验步骤并设计实验记录表格。,不变量：电流I,一、找“三量”,自变量：电阻R,因变量：电

3、功率P,结合题中的器材分析：“自变量”是电阻，器材中有阻值已知的电阻，所以不用测量，只要读出来就可以了；,“因变量”是电功率，器材中没有直接测量电功率的仪器，所以电功率是算出来,电功率的计算式有四个，,用哪个呢？,分析：因为要研究电功率P与电阻R的关系，所以在计算的公式中不能同时出现P和R，排除后2个；器材中也没有测量电功W和时间t的仪器，排除第1个，所以只能用公式算出来,并且U可用测量,I可用测量.,A,V,二、分析“三量”的控制与变化：,（一）不变量：电流。让“电流不变（或相同）”的方法有：,2、滑变+电流表,1、让电阻串联,3、滑变+电压表+阻值已知的定值电阻,结合例题所给的器材，可以用

4、“电阻串联”的方法保证电流不变，不变量得到控制。,（二）自变量：电阻。,前面分析出让电阻串联可以控制电流相同，那几个电阻串联合适呢？因为自变量是电阻，需要变6次，所以要6个电阻串联，而且是6个阻值不同的电阻，才能使电阻变6次，自变量满足要求。,思考：此题中怎样保证电流不变呢？,思考：自变量电阻怎样变6次呢？,（三）因变量：电功率。,电功率是用公式计算的,电功率也要随着自变量的变化变6次，所以应该用公式算出六个电阻的功率来。串联电路中，电流相同，用电流表测量一次电流就可以了，而6个电阻两端的电压需要分别测量，但题目中只给了一块电压表，所以应该采用“摘表法”，分别测出6个电阻的电压，再用公式计算即

5、可。因变量满足要求,（1）实验电路图：（2）实验步骤：电表调零，选6个阻值不同的电阻按图连接电路，读出6个电阻的阻值R1-R6记入表格中。,三、设计实验过程和书写实验步骤：,1分,此题采用了“后命名”的方法,做1次：闭合开关S，测出R1两端的电压U1和电路中的电流I，并把数据记录在表格中；变1次：断开开关S，摘下电压表接在R2两端，测出R2两端的电压U2，并把数据记录在表格中；仿4次：仿照步骤，再做4次，分别测出电阻R3-R6两端的电压U3-U6，并把数据记录在表格中公式：利用公式P=UI分别计算出6个电阻消耗的功率P1-P6，并把数据记录在表格中。,1分,1分,1分,1分,（3）实验数据记录

6、表,探究电功率与电阻关系实验数据记录表,1分,例2、实验台上有组装好的实验装置，如图所示，其中弹簧测力计的量程为05N。另外还有质量均为100g的钩码六个（图中未画出）。要求利用上述实验装置和钩码设计一个实验证明：用动滑轮提升重物时，如果动滑轮的机械效率不变，则有用功跟总功成正比。请写出实验步骤、画出实验数据记录表。,一、找“三量”,不变量：机械效率,自变量：总功,因变量：有用功,结合题中的器材分析：“自变量”是总功，器材中没有直接测量功的器材，所以总功是算出来的，公式W总=FS，公式中的力F可以用测力计测，距离S可以用刻度尺测,“因变量”是有用功，器材中没有直接测量功的器材，所以有用功是算出

7、来的，公式W有=Gh，公式中的力G可以用测力计测，上升的高度h可以用刻度尺测,二、分析“三量”的控制与变化：,（一）不变量：机械效率,如图的用法中，=G物/(G物+G动)，动滑轮的重力G动不变了，要想保持机械效率不变，应该让动滑轮下所挂物体重力G物不变，所以动滑轮下所挂钩码的个数应该不变。不变量得到控制。,思考：让“机械效率不变（或相同）”的方法？,（二）自变量：总功。,前面分析过总功的计算式W总=FS，公式中的力F可以用测力计测，距离S可以用刻度尺测，为了让总功变6次，应该让绳子自由端移动6个不同的距离，测力计测出绳端的6次拉力，用W总=FS算出6个总功即可。自变量满足要求,思考：总功怎样变

8、6次呢？,（三）因变量：有用功,前面分析过有用功的计算式W有=Gh，公式中的重力G可以用测力计测，上升的高度h可以用刻度尺测。为了让有用功变6次，应该让物体上升6个不同的高度，而物体的重力用测力计测一次就可以了。再用W有=Gh算出6个有用功即可。因变量满足要求,思考：有用功怎样变6次呢？,（1）将弹簧测力计调零，按示意图组装实验器材。设3个钩码的总重力为G,测力计拉着绳端匀速竖直上升时的示数为F,钩码上升的高度为h,绳子自由端移动的距离为S.,三、设计实验过程和书写实验步骤：,（2）用测力计测出G的值记入表中，将3个钩码挂在动滑轮下，用弹簧测力计匀速竖直向上拉绳子自由端移动一段距离。读出F、h、S的值记入表中。,此题采用了“先命名”的方法,（3）仿照步骤（2），保持动滑轮所挂钩码个数不变，再做5次实验，依次改变绳子自由端移动到不同的距离，读出F、h、S的值记入表中。,（4）利用W总Fs计算出各次的总功W总，用W有Gh计算出各次的有用功W有，并将W总、W有的数据记录在表格中。,21,对学生