探究中的设计实验-十三中邢策

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1、探究中的设计实验初中物理新课程南阳市十三中 邢 策考察 包括 三个 内容设计实验步骤找实验器材设计记录数据 及现象的表格制定计划与设计实验的要求1.1.明确探究目的和已有条件，经历制定计划与设计实验的明确探究目的和已有条件，经历制定计划与设计实验的 过程。过程。 2.2.选择科学探究的方法及所需要的器材。选择科学探究的方法及所需要的器材。 3.3.考虑影响问题的主要因素，有控制变量的意识。考虑影响问题的主要因素，有控制变量的意识。 理解制定计划的前提和实质：理解制定计划的前提和实质： 选择探究方法和器材的思路：选择探究方法和器材的思路： 从影响问题的因素渗透控制变量的意识：从影响问题的因素渗透

2、控制变量的意识： 提高学生实验设计能力的教学操作建议：提高学生实验设计能力的教学操作建议：学会把实验方案分解为几个需解决的具体问题对每个问题提出具体的实验方法交流后评价这些方法 修改、优化后综合形成方案在制定计划与设计实验时须考虑以下具体项目： 1、实验目的 2、实验原理 3、实验方案 4、科学方法 5、实验装置（电路）图 6、实验器材 7、需要观察的现象和测量的物理量 8、简单的实验步骤制定 计划 与 设计 实验说明思路目的是为了检验猜想 与假设的正确与否为研究过程制定方案是探究过程中不可缺少 的重要环节制定研究计划可以 有许多种方法初中物理中， 运用实验的 方法是最重 要的制定计划也就是

3、设计实验的过程首先要 找到 实验的 总思路要解 决哪几个 问题每个 问题怎样 解决应该 选用什么 器材2 在制定计划、设计实验的过程中，要注重控制变量法等重要的科学研究方法的使用。1要正确选择实验器材，就必须熟练掌握物理学科各章节各部分的知识，然后才能灵活运用。3 要注重设计实验的可行性，预见实验中将 会出现的矛盾。纵观整个沪科版教材，探究中的设计实验可 以大致分为以下几种： 1、设计实验寻找或者验证规律；比如光的反射定律、平面镜成像特点、光 的折射规律、固体熔化时温度的变化规律、串并 联电路的电流、电压特点、光是怎样传播的、色 散、声音是怎样产生的、液体压强、比较不同物 质的吸热能力特点等实

4、验都属于这个类型。2、寻找或者验证一个量与另一个或者多个量 的关系；初中物理中这个类型的实验非常多，有音调 与频率的关系、响度与什么因素有关、同种物质的 质量与体积的关系、重力的大小跟什么因素有关、 摩擦力的大小跟什么因素有关、压力作用效果跟什 么因素有关、流体压强与流速的关系、动能的大小 与什么因素有关、重力势能的大小跟什么因素有关 、力的作用效果受什么因素影响、影响蒸发快慢的 因素、影响电阻大小的因素、通过电阻的电流跟两 端电压以及电阻大小的关系、电流做功的多少跟电 压、电流的关系、电磁铁磁性的强弱跟电流的关系 等。3、正反对比，归纳总结。这类实验不是很多，比较典型的有二 力平衡的条件、通

5、电导体周围磁场等。如果现象a在一个场合中出现，在另一个场合中 不出现，其中一个情况A在一个场合中出现，第 二个场合中不出现，那么这个情况A与所研究的 现象a有因果关系。 设计实验寻找规律；这种实验在设计的时候，首先要根据探究的问题或者猜想，明确实验的总思路，再根据总思路分析出该探究要解决哪些问题，每个问题应该怎么解决，应选用什么器材。例：大思想家亚里士多德曾认为低音传播速度比高音慢，你认 为对吗？用事实或用实验去证明你的看法。设计实验寻找规律；这种实验在设计的时候，首先要根据探究的问题或者猜想，明确实验的总思路，再根据总思路分析出该探究要解决哪几个问题，每个问题应该怎么解决，应选用什么器材。请

6、你利用下列器材，制定实验方案验证“电磁波可以在真空中传播”。器材：一台抽气机，如图所示的两部手机、一个可抽成真空的透明玻璃罩。制定计划与设计实验答案：（1）将手机B置于透明真空玻璃罩内，而手机A放在玻璃罩外（如图）；（2）抽出玻璃罩内空气；（3）用手机A拨叫手机B，若可以看见手机B上显示用手机A的号码，即可以验证。 制定计划与设计实验能力：经历制定计划和设计实验的过程知识： 1.声音不能在真空中传播 2.光可以在真空中传播方法：分析推理实验步骤研究Y与X的关系至少测三组数据Y1与X1Y2与X2Y3与X3进行 分析 找到 说明 的 问题通用 的 一般 步骤将器材组成实验装置用相应的器材测出Y1与

7、X1并填入数据记录表格改变实验情况，测出Y2与X2并记录再改变实验情况，测出Y3与X3并记录对上述数据进行分析寻找或者验证一个量与另一个量的关系实 验 器 材根据要研究的量 来确定主要 器材 有 三个测量Y的器材测量X的器材使Y或X发生变化的器材例：要研究 G与m的关系主要器材测量质量天平弹簧测力计 多个钩码测量重力使G可发生变化寻找或者验证一个量与另一个量的关系例：地球附近所有物体都受到重力，我 们发现大人比小孩质量大、受到的重力也 大，那么，物体受到重力的大小与它的质 量有什么关系？请你设计实验进行探究。【解析】这个实验中我们要解决的问题只有 一个，就是明确重力大小与质量有什么关系。 要解

8、决这个问题，我们要测量出不同质量物体 所受到的重力，所以要用到弹簧测力计。然后， 选用质量已知并且不同的物体，分别挂在弹簧 测力计下，记下对应的重力大小，寻找关系。 这样，整个探究实验的步骤就非常清晰了。例：撑杆跳高运动员要落在厚厚的海绵垫上，轮 船靠近趸(dun)船时相互接触处挂有缓冲轮胎，警察 对高楼坠落人员施救时，在地面铺上空气垫根据 以上现象，小明提出一个问题，一个物体撞击其它物 体时，撞击力的大小是否与相互作用的时间有关?请 你设计一个实验方案对这个问题进行探究。 （1）实验器材。 （2）主要实验步骤和实验现象。【解析】要探究一个物体撞击其它物体时，撞击力 的大小是否与相互作用的时间

9、有关，总思路应该是：改 变两个物体相互作用的时间，比较撞击力的大小。根据 这个总思路，需要解决的问题有两个：第一是怎样改变 两个物体相互作用的时间。第二是怎样比较撞击力的大 小。对于要解决的第一个问题，我们可以在两个相同的 玻璃槽中堆放不同厚度的面粉从相同的高度先后落下同 一个鸡蛋，这样撞击事件就通过改变面粉厚度来改变了 。第二个问题，我们可以从力的作用效果来比较撞击力 的大小。 （1）实验所需的器材：两个相同的玻璃槽，面粉 ，鸡蛋。 （2）在两个相同的玻璃槽中堆放不同厚度的面粉 ，从相同的高度先后落下同一只鸡蛋。落在面粉厚度大 的槽中，留下较深的坑，鸡蛋完好无损；落在面粉厚度 较小槽中，鸡蛋

10、破裂。从面粉上留下的坑的深浅看出撞 击时间的长短，从鸡蛋是否破裂比较撞击力的大小，最 后得出结论。 小华在学习了有关磁的知识后，他猜想：“磁体受热后，它的磁性可能会增强。”请你帮助小华设计一个实验来验证猜想。（1）要完成这一实验，除了应选取一枚具有磁性的铁定外，还应选择的必要器材有： 、 。（2）简述你的实验方法： 。 制定计划与设计实验答案：（1）酒精灯、大头针（只要能写出热源和判断磁性强弱的器材即可）（2）比较加热前后铁钉吸引大头针的数量 能力：1.经历制定计划和设计实验的过程2.选择科学探究的方法及所需的器材知识： 磁体的吸铁性方法：分析推理制定计划与设计实验如图所示，乐乐把吸管插入装有

11、水的玻璃瓶中，依次将吸管提起一些，并用同样的力吹 吸管，他在研究 D 。A. 音调与吸管材料的关系B. 音调与吸管粗细的关系C. 音调与吸管长度的关系D. 音调与吸管中空气柱长度的关系制定计划与设计实验在研究一个量随另一个量变化关系的实 验中，关键要根据研究的问题，明确：探 究中应该显示什么，怎样显示；例：在研究铁块所受的重力是否与其温度有关时 ，具体的实验步骤如下：a将铁块吊在弹簧秤下组成实验装置 b记录这时弹簧秤的示数 C用酒精灯给铁块加热一段时间，记录这时 弹簧秤示数 d继续加热一段时间，记录这时弹簧秤的示 数 e分析实验数据，找出其中的关系这个实验中，铁块的温度是无法直接用温度计测量的

12、 ，因此，我们将铁块的温度转化成加热时间的长短， 对实验研究并不妨碍。上面我们分析的是研究一个量与另一个 量的关系，在初中物理教材中，更多的是 研究一个量与多个量的关系。这种探究， 在设计实验时，还是根据研究任务、目的 ，明确要研究的内容，同时在设计实验时 要注意排除掉其他因素的影响，也就是我 们经常强调的控制变量。涉及Y与X关系的研究方案研究 几个 量 之间 的 关系初中物理最常见 最重要的探究内容即研究某个量与几个 因素之间的关系a Y bc控制变量法实验器材实验步骤寻找或者验证一个量与多个量的关系：被研 究的物理 量S猜想跟A、B、C、D几个物理量有关多变量 问题转化单一变 量问题控 制

13、 变 量 法A、B、C一定A、B、D一定A、C、D一定B、C、D一定S与D的关系S与A的关系S与C的关系S与B的关系S和A、B 、C、D 的关系结论 实验中总要控制某些物理量不变，同时改变某个 物理量。有些物理量的控制方法 “富有技术性和 技巧性”，如： 在研究欧姆定律的“电流与电阻的关系”时，要 控制一段电路两端的电压不变，理论上只要给这 段电路接上一个稳压电源就行了，但实际上 在“研究动能的大小与物体的质量、速度的关系 ”时，如何科学地控制和改变速度。 电流做功的多少或产生热量的多少如何控制电流 、电压等。例：晓芸发现琵琶琴弦的音调高低与许多因素有关 ，她决定对此进行探究，并提出了以下猜想

14、。 猜想一：琴弦的音调高低与琴弦的横截面积有关； 猜想二：琴弦的音调高低与琴弦的长短有关； 猜想三：琴弦的音调高低与琴弦的材料有关。请你任选一个猜想设计实验，进行探究。 用控制变量法探究一个物理量与几个因素的关系时 ，在每个步骤中，应只让被研究的因素发生改变， 而控制其他的几个因素不变 。金属丝被拉断时拉力的大小和什么因素有关？某同 学在一台拉力机上通过实验来探究这个问题。这台拉力机 可以逐渐增大固定在该机器上金属丝的拉力，可以读出金 属丝拉断时的拉力大小。实验可提供的金属丝有右表所列 个品种（每个品种有多根），请根据有关猜想选择实验 的金属丝。 (1)猜想一：相同材料、相同横截面积的金属丝被

15、拉 断时，其拉力大小与金属丝长度无关。 为验证猜想一应选用金属丝_、_、_。 (2)猜想二：相同材料金属丝拉断时单位横截面积所 受拉力相同。 在猜想一已获得验证的情况下，为验证猜想二，应 选用的金属丝为_、_、_。 (3)猜想三：不同材料的金属丝拉断时，其单位横截 面积所受的拉力不同。 在猜想一、猜想二都获得验证的情况下，为验证猜 想三，应选用的金属丝为_、_、_。（制定探究计划）品 种材 料长 度 /cm面 积 /mm2A铜100.5B铜101.0C铜101.5D铜200.5E铜201.0F铜300.5G铁200.5H铝301.5返 回(1)猜想一：相同材料、相同横截面积的金属丝被拉断时，其

16、拉力大小与金属丝长度无关。 为验证猜想一应选用金属丝_、_、_。 (2)猜想二：相同材料金属丝拉断时单位横截面积 所受拉力相同。 在猜想一已获得验证的情况下，为验证猜想二， 应选用的金属丝为_、_、_。 (3)猜想三：不同材料的金属丝拉断时，其单位横 截面积所受的拉力不同。 在猜想一、猜想二都获得验证的情况下，为验证 猜想三，应选用的金属丝为_、_、_。品 种材 料长 度 /cm面 积 /mm2 A铜100.5 B铜101.0 C铜101.5 D铜200.5 E铜201.0 F铜300.5 G铁200.5 H铝301.5知识要求：金属丝受的拉力太大会被拉断。探究能力：1. 明确探究目的和已知条件，经历制定计划的过程2. 尝试选择科学探究的方