初三物理实验设计专题指导Word文档格式.docx
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1.自变量是怎样改变的;
2.自变量是怎样测量的;
3.因变量是怎样测量的;
4.控制变量是怎样控制的。
任何一个要点没有表达清楚都会被扣分。
【解题方法指导】
例1.小明在室温环境下探究影响导体电阻大小的因素,他采用控制变量法,所需要的导体材料如下表所示。
请帮助小明完成下列三个问题。
(1)为了研究导体电阻跟导体材料有关,小明应选用的两根导线是。
(2)为了研究导体电阻跟导体长度有关,小明应选用导线C和导线。
(3)如果小明选用导线A和导线D,则可用来研究导体的电阻跟导体的有关。
导线代号
A
B
C
D
E
F
G
长度L/m
1.0
0.5
1.5
1.2
横截面积
S/mm2
3.2
0.8
材料
锰铜
钨
镍铬丝
分析与解:
本题考查的重点是区分变量和控制变量法。
在问题
(1)中,研究导体电阻跟导体材料有关,其中自变量是导体材料,因变量是导体的电阻,则其他变量都是控制变量。
自变量要发生改变,即导体材料要不同,控制变量要保持不变,即导体的长度和横截面积都要保持相同,所以要选C、F两根导线。
在问题
(2)中,研究导体电阻跟导体长度有关,其中自变量是导体长度,因变量是导体的电阻,则其他变量都是控制变量。
自变量要发生改变,即导体长度要不同,控制变量要保持不变,即导体材料和横截面积都要保持相同,所以要选C、G两根导线。
在问题(3)中,小明选用导线A和导线D,由于A、D两根导线的长度都是1m,材料都是锰铜,只有横截面积不同,所以,导体的长度、材料都是控制变量,横截面积是自变量,可以用来研究导体的电阻跟导体的横截面积有关。
答案:
(1)C、F;
(2)C、G;
(3)横截面积。
例2.小名在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时,提出了两个假设:
(1)电磁铁线圈的匝数一定时,如果通过电磁铁的电流越大,则电磁铁的磁性就越强。
(2)通过电磁铁的电流一定时,如果电磁铁线圈的圈数越多,则电磁铁的磁性就越强。
为了验证这两个假设准备了如下实验器材:
用漆包线(φ=1.1mmL=10m)、塑料管(φ=20mmL=100m)、铁芯(φ=14mmL=120m)制作一个八抽头的电磁铁(120匝每20匝抽出一个接线端),从实验室选择了干电池(1号2节)、开关、滑动变阻器(20Ω2A)、电流表(J0407型)、导线、若干大头针、铁架台。
请你利用上述器材,设计实验验证上述两个假设,请画出电路图、分别写出实验步骤并设计数据记录表。
首先识别变量,并对变量进行操作定义。
根据假设
(1)可以确定自变量为电流,因变量为电磁铁的磁性强弱,控制变量为电磁铁线圈的匝数。
根据假设
(2)可以确定自变量为电磁铁线圈的匝数,因变量为电磁铁的磁性强弱,控制变量为电流。
电磁铁的磁性强弱可以定义为吸引大头针的数量多少。
假设中的变量如下表所示。
自变量
因变量
控制变量
假设
(1)
电流
电磁铁的磁性强弱(吸引大头针的数量)
电磁铁线圈的匝数
假设
(2)
其次,操作各种变量,选择控制技术。
具体地说,就是怎样改变自变量、怎样测量自变量、怎样测量因变量、怎样控制控制变量。
为了验证假设
(1),需要解决以下四个问题:
怎样改变电流、怎样测量电流、怎样测量电磁铁的磁性强弱,怎样控制线圈匝数。
为了验证假设
(2),需要解决的四个问题是:
怎样改变线圈的匝数、怎样测量线圈的匝数、怎样测量电磁铁的磁性强弱,怎样控制电流。
第三,确定实验所需的材料和设备,设计实验步骤。
改变电流、控制电流都可以用滑动变阻器,测量电流可以用电流表,测量电磁铁的磁性强弱可以计数电磁铁吸引的大头针的数量,改变线圈匝数、控制线圈匝数都可以用自制的多抽头线圈。
另外,还需要组成电路的基本元件:
电源、开关、导线,为了固定电磁铁的位置,还需要铁架台。
在设计的实验步骤中,包括改变自变量、测量自变量、测量因变量、控制控制变量所进行的操作步骤,记录数据的步骤,还包括为了实验的实施而准备的电路连接的步骤。
验证假设
(1)的实验步骤:
1.按下图所示实物电路图连接实物,打开开关,将变阻器滑片放在最大位置。
2.试触开关,检验电路连接是否正确。
3.调节滑动变阻器,改变电流,观察电流表的示数,用电磁铁去吸引大头针。
4.将电流表的示数和大头针的数目记录在表中。
5.重复步骤3和4,并将结果记录在表中。
验证假设
(2)的实验步骤:
1.按图所示实物电路图连接实物,打开开关,将变阻器滑片放在最大位置。
3.改变电磁铁接线柱,闭合开关,调节滑动变阻器、保持电流值一定,用电磁铁去吸引大头针。
第四,设计数据记录表。
在设计数据记录表格时,可以把控制变量固定在表格的右上方,自变量的记录放在表格中的第一行,因变量的记录放在表格中的第二行,以便观察它们之间的数量关系。
探究就是要在变化中寻找自变量和因变量之间的关系,一般而言,自变量需要改变6~8次。
验证假设
(1)的实验数据记录表如表1所示,验证假设
(2)的实验数据记录表如表2所示。
表1电磁铁磁性强弱与电流的关系线圈匝数匝
电流(A)
电磁铁吸引大头针的个数
表2电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系电流A
匝数
提示:
影响因变量的自变量可能不只一个,因而在进行变量的确立时,首先要保证自变量和因变量的一一对应关系,此自变量确立后,其它关系中出现的自变量在此时就成为被控制的变量。
操作性定义的使用就是为了清楚而简洁的将所要测量的事物具体化,以便于其他人确切地使用同样的程序和测量方法重复该实验,同时也可以使每个人能知道研究的是什么。
这将有助于对研究结果的解释,减少误解的可能性。
【考点突破】
【考点指要】
实验探究题在北京市中考物理试题中占25~30分,是重点与难点之一。
实验设计为必考题型。
分值约5分。
要求考生掌握基本测量工具的使用。
掌握课本中主要演示实验和学生实验的原理、步骤、结论、实验中出现的现象和重要器材的作用。
学会物理实验设计的一般方法,即公式原理法和控制变量法。
【典型例题分析】
例3.(2006北京中考题)实验桌上有如下器材:
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。
要求从实验桌上选择适当器材,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。
(1)实验电路图:
(2)实验步骤:
实验设计的基本思路同例1,不再赘述。
本题的关键是在没有滑动变阻器的情况下如何控制电流保持不变,实际操作时,可以有不同的方法。
另外,因变量电功率不能直接测量,需要通过测量电流和电压计算出来,所以,电流和电压属于中间变量。
本题的难点之一是如何把实验步骤清楚地表达出来。
在实验步骤中要把以下要点表达出来:
说明用什么措施控制电流不变;
说明自变量电阻是怎样改变的以及改变的次数;
说明电流和电压的测量;
说明数据的记录。
解法一:
(1)实验电路图如图
(2)实验步骤要点:
①按电路图将电流表、电压表和六个阻值不同的电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6接入电路中,并把这六个电阻的阻值记录在表格中;
②闭合开关S,测出R1两端的电压和通过R1的电流,并把数据记录在表格中;
③断开开关S,把电压表连接在R2两端,仿照步骤②,测出R2两端的电压和通过R2的电流,并把数据记录在表格中;
④仿照步骤③,分别测出电阻R3、R4、R5和R6两端的电压和相应的电流,并把数据记录在表格中。
⑤利用公式P=UI分别计算出电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6消耗的功率P1、P2、P3、P4、P5和P6,并把数据记录在表格中。
解法二:
(1)实验电路图如图
①按电路图将电流表、电压表及三个阻值不同的电阻R1、R2和R3接入电路,并把数据记录在表格中;
③仿照②分别测出电阻R2、R3、Rac、Rbd和Rad两端的电压以及相应的电流,并把数据记录在表格中;
④利用公式P=UI分别计算出电阻R1、R2、R3、Rac、Rbd和Rad消耗的电功率。
。
解法三:
①按电路图将电流表、电压表及两个不同阻值的电阻接入电路中。
④把R1、R2分别换成与它们阻值不同的电阻R3、R4以及R5、R6,且使R3+R4=R5+R6=R1+R2;
⑤仿照步骤②、③,分别测出R3、R4、R5、R6两端的电压和相应的电流,并把数据记录在表格中;
⑥利用公式P=UI分别计算出电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6消耗的电功率,并把数据记录在表格中。
本题阅卷时的扣分点如下:
实验步骤中没有叙述“阻值不同的电阻”或“不同的电阻”的扣1分,不记录各电阻阻值的扣1分,此两点不重复扣分;
阻值变化少于6次的扣1分;
只测一次电流的扣1分;
没有明确说明用什么措施控制电流不变的扣1分;
没有控制电流保持不变的不得分。
请同学们对照扣分点认真思考上述分析与解法,就会更容易抓住解探究题的精髓。
例4.(2005北京中考题)已知空气可以传播声音,请设计一个简易实验,证明固体也能够传播声音。
请写出实验所需要的器材、实验步骤以及实验分析与结论。
要求设计的实验具有可行性,要符合安全原则。
(1)实验器材:
(3)实验分析与结论:
本题的难点是不容易区分变量,所以有哪些变量是控制变量就不好确定,也就不能有效控制变量。
本题中自变量为声音的传播途径,因变量为声音的接听,其他影响声音接听的所有因素,如声源发出声音的响度、接听距离等都是控制变量。
本题的实验设计可以采用对比实验,对比实验的特点是当自变量从一种状态改变为另一种状态,因变量应发生对比鲜明的变化,结果容易观察、显而易见。
设计对比实验时要注意这一点。
实验器材:
大广口瓶、橡皮塞、小闹钟
实验步骤:
1.把小闹钟调至响振状态,然后轻放于大广口瓶中,听小闹钟的铃声,要求能听到明显的铃声。
2.用橡皮塞盖在大广口瓶的瓶口上并塞紧,要求不漏气。
然后,再听小闹钟的铃声。
实验分析与结论:
瓶内空气与瓶外空气完全被大广口瓶和橡皮塞隔离,如果此时仍能听到小闹钟的铃声,则可证明听到的铃声是通过大广口
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- 初三 物理 实验设计 专题 指导