中考复习冲刺之实验设计篇.docx
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中考复习冲刺之实验设计篇
中考复习冲刺-实验设计
张老师编辑
1、实验设计
(1)要求:
科学性(实验原理、实验方法和操作过程必须科学、严谨、合理),
可行性(试验方案要真正切实可行,所用仪器、装置安全可靠),
安全性(避免危险的实验操作),
简约性(方案设计要求操作简单、实验现象明显)。
(2)解题思路和方法
明确目的原理--------明确实验的目的,要弄清题给的新信息
选择仪表器材--------选择合理的实验仪器
设计装置步骤--------设计出合理的实验装置和实验操作步骤
记录现象步骤-------全面、及时而准确地记录实验过程中的现象和数据
分析得出结论---------根据实验观察的现象和记录的数据,通过分析、计算、图表、推理等处理,得出正确的结论
2、实验方案的评价
实验方案的评价包括实验的原理及方案的评价、实验装置的评价、实验操作的评价、实验现象的描述与结论分析等的评价。
一般从以下几个方面入手:
□方案在理论上是否科学合理,具有严密性;
□在满足安全性的前提下,操作上是否简单易行;
□从经济角度评价,是否节约、降低成本和提高产品质量;
□从环境角度考虑,是否会给环境造成污染。
3、中考的命题走向常趋向于:
给出正确的实验方案描述实验现象,归纳出实验结论;
给出实验目的,要求设计实验方案;
给出实验方案,评价方案的合理性、实验现象或结论的正确性,并改进实验方案等。
4、开放性试题
求解开放型实验题,需要我们在日常生活中做个有心人,要灵活运用物理知识。
挖掘题目中的隐含条件是解题的关键。
这就需要我们抓住题目中的重点字句进行分析、推理、比较、联想,结合概念、规律、现象、状态、情景、图形或图像等方面加以理解。
为加强同学们对这类试题的理解,现将它的几种分类解析如下:
(1)条件开放型:
这种类型的试题题目给出了部分条件及确定的结论,要求学生深入认识题中的内部联系,写出能得到结论的有关条件。
这类试题常以基础知识为背景设计而成,主要考查学生的基础知识掌握程度、归纳推理能力和逆向思维能力。
(2)策略开放型:
这种类型的试题要求学生根据题目所设条件和要求,寻找切合实际的多种解决问题的途径,改变学生的单向思维为多向思维,从而培养学生思维的灵活性、流畅性、和广阔性。
(3)结论开放型:
这类开放型试题从不同角度不同层面分析有不同的答案。
在教学中多设计一些答案开放的试题,能激发学生的思维,为教与学提供更大的空间,也可以培养学生学习的主动性和创造性。
(4)综合开放型:
这种类型的试题只给出一定的情景,表现为条件、方法和结论开放的若干组合,要求学生在情景中自行设计相应的条件、方法和结论。
□电学设计性实验的处理
1.实验桌上有如下器材:
电源一台;调好的电流表、电压表各一块、开关一个、电阻箱一个、阻值为10Ω的定值电阻R2和导线若干。
请你利用上述器材设计一个实验探究R1与R2串联的总电阻(即等效电阻)R与电阻R1的关系。
(5分)
⑴在虚框中画出实验电路图;
⑵写出主要实验操作步骤。
(3)画出实验表格。
答案:
(1)实验电路图如图5所示。
(1分)
(2)实验操作步骤
按照电路图连接实物。
②调节电阻箱阻值用R1表示,闭合开关,电流表测出电路中电流用I表示,电压表测出R1和R2两端电压用U表示,将R1、U、I的数据记录在表格中,断开开关。
……(1分)
③仿照步骤②5次,将各次的R1、U、I的数据记录在表格中。
……(1分)
④R1和R2的总电阻用R表示,根据公式R=U/I计算出6次实验的总电阻并记录在表格中。
……(1分)
(3)实验表格……(1分)
R1(Ω)
U(V)
I(A)
R(Ω)
2.(2010延庆一模)小芳设计了如图21所示的实验电路,其中Rx是电阻箱,R2是阻值为10Ω定值电阻,Rx与R2串联的总电阻(即等效电阻)用R表示。
小芳想通过实验研究R与Rx的关系。
请你帮她利用给出的实验电路设计实验验证:
R=Rx+10Ω。
请写出实验步骤并画出实验数据记录表。
答案:
实验步骤:
(4分)
(1)将电压表、电流表调零
(2)按实验电路图连接电路,开关S保持断开。
(3)调节电阻箱Rx使其电阻为R1,闭合开关,读出此时电压表的读数U1,电流表的读数I1,并将R1、U1、I1记录在数据表中。
(4)调节电阻箱使其电阻为R2,闭合开关,读出此时电压表的读数U2,电流表的读数I2,并将R2、U2、I2记录在数据表中。
(5)重复上述操作步骤,分别调节电阻箱使其电阻为R3、R4、R5、R6,电压表读数U3、U4、U5、U6,电流表读数为I3、I4、I5、I6,并记录在表格中。
(6)依据
分别计算出各次实验的等效电阻值,并记录在数据表中。
数据记录表(1分)
R与Rx关系数据记录表
Rx/Ω
U/V
I/A
R/Ω
3.(2010朝阳一模)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,定值电阻一个和电阻箱各一个(电阻箱在电路图中的符号 )。
要求从实验桌上选择适当器材,设计实验证明:
“串联电路的等效电阻等于各电阻之和”。
请画出实验电路图,并写出实验步骤。
(5分)
(1)实验电路图:
(2)实验步骤:
答案:
电路图
…………………(1分)
①电流表、电压表调零后,按电路图连接电路,连接电路过程中,开关断开。
…………………………………………(1分)
②闭合开关,将电阻箱R的阻值调到适当值为,读出此时电阻箱的示数为R1、电流表、电压表的示数并记录,…………………………………………(1分)
③保持Ro阻值不变,改变R的阻值,闭合开关,读出此时电阻箱R2、电流表、电压表的示数并记录,断开开关。
…………………………………………(1分)
④仿照步骤③,再改变R的阻值至少4次,使每次接入电路的阻值不同,记下对应的电阻值分别为R3、R4、R5、R6及相应的电流表、电压表的示数并记录。
用公式
分别计算不同电阻串联时的等效电阻,并与每次两串联电阻之和进行比较。
……………(1分)
说明:
①实验次数未达到6次的扣1分。
②不记录数据或数据记录不全的扣1分。
③未说明用公式
计算等效电阻(或用其它公式形式计算)的扣1分。
4.实验室有如下器材:
满足实验要求的电源一个、电压表一块、电阻箱(电路图符号)一个、阻值为5的定值电阻多个、开关一个和导线若干。
利用这些器材,设计一个实验证明:
“当通过导体的电流一定时,导体两端的电压跟导体的电阻成正比”。
请你根据上述要求:
⑴画出实验电路图;⑵写出实验步骤;⑶设计出实验数据记录表。
答案:
⑴把六个5Ω电阻串联(再与电阻箱串联:
保护电路) ……(1分)
⑵把电压表接在AG之间,闭合开关,调节Rw使电压不超过测量电压表范围
⑶保持Rw位置不变,用电压表分别测量AB、AC、AD、AE、AF、AG之间电压为U1、U2、U3、U4、U5、U6 ……(1分
⑷把AB、AC、AD、AE、AF、AG之间电阻和电压记录在表格中
……(1分)
电阻(Ω)
电压(V)
5.实验桌上有如下器材:
符合实验要求的电源一个(两端电压不变)、电流表和电压表各一只、开关一个、阻值为R0的定值电阻一个、电阻箱(符号)一个、导线若干。
要求从实验桌上选择适当器材,设计一个实验探究:
“在并联电路中,当其中电阻R0不变时,并联电路的等效电阻大小随另一个电阻阻值变化的情况”。
请画出实验电路图,并写出实验步骤。
(5分)
(1)将实验电路图画在右侧方框内:
(2)实验步骤:
答案:
(1)实验电路图
(2)实验步骤:
(共4分)
①断开开关S,用调节好的电流表、电压表按图连接电路。
(1分)
②调节电阻箱连入电路阻值为R1,闭合开关S,将电阻箱的阻值R1及
电流表、电压表的示数I1、U1,记录在表格中。
(1分)
③断开开关S,调节电阻箱连入电路阻值为R2,闭合开关S,将电阻箱的阻值R2及
电流表、电压表的示数I2、U2,记录在表格中。
(1分)
④仿照步骤③,再做4次实验,将R3、R4……R6和相应的电流表、电压表的示数I3、I4………I6,U3、U4………U6记录在表格中。
记录R3、R4……R6的阻值。
(1分)
⑤利用公式R=U/I计算出每次并联电路等效电阻值R并1、R并2……R并6,记录在表格中(1分)
6.实验桌上有如下实验器材:
满足实验要求的电源、阻值已知的定值电阻各1个,电阻箱(电路图符号)一个,已调零的电流表两块,开关两个,导线若干。
请选用上述实验器材,设计一个实验证明“两个电阻R1与R2并联时,如果R1的阻值保持不变,则电阻R1与R2并联的等效电阻R跟电阻R2的关系为:
=
+b(b为常量)”。
请你画出实验电路图,写出实验步骤,画出实验数据记录表。
答案:
35.实验电路图如图2所示。
实验步骤:
(1)按电路图连接电路。
(2)断开开关,调节电阻箱R2的阻值。
闭合开关S,用电流表A1测量通过定值电阻R1的电流I1,用电流表A2测量通过干路的电流I2,将R1、I1、I2、R2的测量数据记录在实验数据记录表中。
(3)仿照步骤
(2),分别改变5次电阻箱R2的阻值,用电流表A1分别测量相应的电流I1的数据,用电流表A2分别测量相应的电流I2的数据,并分别将R1、I1、I2、R2的测量数据记录在实验数据记录表中。
(4)利用公式R=
=
,分别计算出6次并联电路的6个等效电阻,并分别记录在实验数据记录表中。
(5)利用R和R2的数据分别计算出
和
的数据,并分别记录在实验数据记录表中。
实验数据记录表R1/Ω
I1/A
I2/A
R2/Ω
R/Ω
/
/
7.实验桌上有如下器材:
满足实验要求的电源一个、电流表一只、单刀单掷开关一个、各种阻值已知的定值电阻和导线若干。
请你利用实验桌上的器材,设计一个实验证明:
“在并联电路中,通过该支路电阻的电流与该电阻的阻值成反比”。
根据上述要求完成下列问题:
(1)在虚线框内画出实验电路图;
(2)写出实验步骤
;
(3)设计一个记录实验数据的表格。
答案:
(1)电路图如图所示:
(2)实验步骤:
①按电路图将六个阻值不同的电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6和电流表接入电路中。
②闭合开关S,用调好的电流表测量通过R1的电流I1,并将I1及R1的阻值,记录在实验数据记录表中;
③断开开关S,把电流表连接在R2的支路上。
闭合开关S,用电流表测量通过R2的电流I2,并将I2及R2的阻值,记录在实验数据记录表中;
④仿照步骤③,用电流表分别测量通过电阻R3、R4、R5和R6的电流I3、I4、I5和I6,并将R3、R4、R5和R6的阻值和相应的电流值I3、I4、I5和I6记录在实验数据记录表中。
(3)实验数据记录表:
R/Ω
I/A
8.实验桌上有如下器材:
电压表两块,定值电阻两只,电阻箱一个,滑动变阻器一个,开关一个,符合实验要求的电源一个,导线若干。
请你选用提供的器材,设计实验证明:
当通过电阻的电流一定时,电阻两端的电压与电阻成正比。
要求:
画出实验电路图;写出探究实验的主要步骤;画出数据记录表。
(6分)
答案:
R/Ω
R0/Ω
U1/V
U2/V
(1)按电路图连接实验电路,将电压表V1、V2指针调零,电阻箱、滑动变阻器调到阻值最大。
(2)将电阻箱电阻R1接入电路中,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P到适当位置,读出电压表V1的示数为U0,读出电压表V2的示数为U1,将R1、U0、U1记录在数据记录表中。
(3)断开开关,将电阻箱电阻R2接入电路中,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,使电压表V1的示数保持U0不变,读出电压表V2的示数为U2,将R2、U0、U2记录在数据记录表中。
(4)仿照步骤(3)改变电阻箱电阻R再做四次实验,调节滑动变阻器滑片P,使电压表V1的示数保持U0不变,读出电压表V2的示数U,将R、U0、U记录在数据记录表中。
评分说明:
数据记录表1分;电路图1分;控制变量1分;改变自变量1分,做六次实验1分;读数记录1分。
9.实验桌上摆放着如下实验器材:
满足实验要求的电源1个、已知阻值的定值电阻两只,电阻箱(电路图符号)一个,已调零的电流表、电压表各1块,滑动变阻器1个,开关1个,导线若干。
请选用上述实验器材,设计一个实验证明“两个电阻串联,当通过这两个电阻的电流I和其中一个电阻保持不变时,这两个电阻串联后两端的总电压与另一个电阻R的关系为:
U=IR+b(b为常量)”。
请你画出实验电路图,写出实验步骤,画出实验数据记录表。
(6分)
答案:
(1)按电路图连接实验电路,电流表、电压表指针调零,将滑动变阻器画片P调到阻值最大位置。
(2)将电阻箱的电阻R1接入电路中,闭合开关,读出电流表示数为I0,读出电压表示数为U1,
将R1、I0、U1记录在表格中。
(3)断开开关,将电阻箱的电阻R2接入电路中,闭合开关,调节滑动变阻器画片P使电流表示数为I0不变,读出电压表示数为U2,将R2、I0、U2记录在表格中。
(4)仿照步骤(3)改变电阻箱电阻R,再做四次实验,将四次实验的电阻箱电阻R、电流表示数I0、电压表示数U记录在表格中。
(5)根据b=IR0算出常量b。
R0/Ω
R/Ω
I/A
U/V
评分说明:
数据记录表1分
;电路图1分;控制变量1分;改变自变量并做六次实验1分;读数记录1分;计算常数b1分。
10.设计实验证明:
在电路中,电阻两端的电压与通过电阻中电流的比值等于电阻的阻值。
请你写出所需实验器材,并画出实验电路图,写出实验步骤,画出实验数据记录表。
答案:
电源阻值已知的定值电阻6个滑动变阻器电流表电压表开关导线若干
实验步骤:
(1)按电路图连接电路。
(2)闭合开关,调节电阻箱R、的阻值。
电流表A测量电流I1,电压表测量电压U1,将I1、U1、R1的数据记录在实验数据记录表中。
(3)断开开关,用电阻R2替换R1。
闭合开关,调节电阻箱R、的阻值。
电流表A测量电流I2,电压表测量电压U2,将I2、U2、R2的数据记录在实验数据记录表中
(4)仿照步骤(3),分别改变4次电阻箱R、的阻值,用电流表A分别测量电流I3,…I6用电压表分别测量电压U3,…U6并分别将测量数据记录在实验数据记录表中。
(5)分析实验数据,得出结论。
实验数据记录表
R/Ω
U/V
I/A
U/I
11.实验桌上有如下实验器材:
满足实验要求的电源(实验中电源两端电压U保持不变)一个,阻值已知的定值电阻R0一个,电阻箱(电路图符号
)一个,电流表和电压表各一块,开关一个,导线若干。
请选用上述实验器材,设计一个实验证明“在并联电路中,当其中一条支路的电阻R0不变,电路的总电流I与另一条支路电阻R之间的关系为
(b为常量)”。
请你画出实验电路图,写出实验步骤,画出实验数据记录表。
⑴电路图:
见图2
⑵实验步骤:
1调节电流表、电压表使指针在零刻线位置;断开开关S,按照电路图连接实验电路;
②闭合开关S,调节电阻箱R为适当电阻值R1。
读出电流表、电压表的示数I1和U,并把数据R0、R1、I1和U记录在表格
中;
③仿照步骤②,分别改变5次电阻箱R的阻值,用电流表测量相应电流的数据,用电压表测量相应电压的数据,读出电阻值R2、R3、R4、R5、R6及所对应的电流值I2、I3、I4、I5、I6和U并把数据记录在表格中;
④利用R和U的数据计算出
的数据,并记录在数据记录表格中。
实验记录表
实验次数
1
2
3
4
5
6
R0/Ω
U/V
R/Ω
I/A
/A
□力学设计性实验的处理
一、《天平量筒法》
例题:
有一块形状不规则的石块,欲测量它的密度,所需哪些器材并写出实验步骤,并表示出测量的结果。
分析:
用天平和量筒测定密度大于水的物质的密度,可用排水法测体积。
实验原理:
实验器材:
天平(砝码)、量筒、烧杯、滴管、线、水、石块
实验步骤:
(1)用调节好的天平,测出石块的质量m;
(2)在量筒中倒入适量的水,测出水的体积V1
(3)将石块用细线拴好,放在盛有水的量筒中,
(排水法)测出总体积V2;
实验结论:
二、《助沉法》
例题有一块形状不规则的蜡块,欲测量它的密度,所需哪些器材并写出实验步骤,并表示出测量的结果。
分析:
用天平和量筒测定密度小于水的物质的密度,可用助沉法测体积。
实验原理:
实验器材:
天平(砝码)、量筒、烧杯、滴管、线、水、蜡块、铁块。
实验步骤:
(1)用调节好的天平,测出蜡块的质量m;
(2)在量筒中倒入适量的水,如图甲将蜡块和铁块
用细线拴好,先将测铁块没入水中,测出水
和石块的体积V1
(3)再将蜡块浸没在水中,如图乙。
(助沉法)测出
水、石块、蜡块的体积总体积V2;
实验结论:
注意:
物质的密度比水小,放在量筒的水中漂浮,不能直接用量筒测出体积。
例题中采用的方法是助沉法中的沉锤法,还可以用针压法,即用一根很细的针,将物体压入量筒的水中,忽略细针在水中占据的体积,则可用排水法直接测出物体的体积了。
四、《弹簧测力计法》也可称(双提法)-----测固体密度
【例题】张小清同学捡到一块不知名的金属块,将它放到水中可以沉没,现在,小清同学想测出它的密度,但身边只有一支弹簧秤、一个烧杯及足量的水,请你帮她想一想,替她设计一个测量金属块密度的实验过程,写出实验步骤
分析与解:
这是一道典型的利用浮力知识测密度的试题。
阿基米德原理的重要应用就是已知浮力求体积。
它的基本思路就是用弹簧测力计测出浮力,利用水的密度已知,求得物体的体积,即可计算出物体的密度值。
实验原理:
阿基米德原理
实验器材:
一支弹簧秤、一个烧杯及足量的水、金属块、线。
实验步骤:
(1)用细线系住金属块,在烧杯中倒入适量的水;
(2)用弹簧测力计测出金属块受到的重力G;
(3)用弹簧测力计测出金属块浸没在水中受到的拉力F。
实验结论:
ρ金=
注意:
利用弹簧测力计提着金属块测一次重力;再提着金属块测一次金属块在水中时弹簧测力计的拉力。
因此简称为双提法。
这一实验使用的仪器少,操作简单,是常用的测量物体密度的方法。
密度的表达式推导过程如下:
F浮=G-F拉
V金=ρ金=
《弹簧测力计法》(也可称三提法)------------测液体密度
49.(05年试题)小东同学想测出液体B的密度,他手边只有:
一个弹簧测力计、一根细线、一个小石块、两个烧杯和足量的水。
小东同学根据这些器材设计出了下面的实验步骤,但不完整。
请你将小东的实验步骤补充完整:
(1)用细线系住小石块,将适量的水与液体B分
别倒入两个烧杯中;
(2);
(3)用弹簧测力计测出小石块浸没在水中受到的
拉力F;
(4)。
请根据小东测量的物理量表示出液体B的密
度:
ρB=。
分析与解:
上面的例题是用弹簧测力计,测不溶于水且密度大于水的固体的密度。
如果再用弹簧测力计提着物体浸没在未知液中,就可以测出未知液体的密度。
这就是所谓的“三提法”。
这道题已经将实验器材以及部分实验步骤写出。
应补充的步骤为:
(2)用弹簧测力计测出小石块受到的重力G
(4)用弹簧测力计测出小石块浸没在液体B中受到的拉力F'
实验结果:
液体B的密度:
ρB=
【例题】设计两种测量牛奶密度的方法,所需器材请在以下提供的器材中选择。
器材:
天平(含砝码)、刻度尺、两端开口的直玻璃管(一端扎有橡皮膜)、烧杯(无刻度)、适量的水、足量的牛奶、细线。
五、《等压强法》
实验器材:
刻度尺、两端开口的直玻璃管(一端扎有橡皮膜)、烧杯(无刻度)、适量的水、足量的牛奶、细线。
实验步骤:
1.烧杯中倒入适量的水;
2.将适量的牛奶倒入直玻璃管中,让扎有橡皮膜的一端放在水平桌面上,如图甲,用刻度尺测出牛奶的高度h牛;
3.将直玻璃管缓缓放入烧杯的水中,观察橡皮膜的凹陷程度,直到橡皮膜呈水平状态时为止。
用刻度尺测出橡皮膜到水面的高度h水,如图乙。
实验结果:
当橡皮膜呈水平状态时,牛奶对橡皮膜向下的压强等于谁对橡皮膜向上的压强。
即p牛=p水ρ牛gh牛=ρ水gh水牛奶的密度:
ρ牛=
六、《等体积法》
实验器材:
天平(含砝码)、刻度尺、烧杯(无刻度)、适量的水、足量的牛奶、细线。
实验步骤:
1.用调节好的天平,测出空烧杯的质量m0;
2.将适量的水倒入烧杯中,用天平测出烧杯和水的总质量m1,用刻度尺量出水面达到的高度h(或用细线标出水面的位置);
3.将水倒出,在烧杯中倒入牛奶,使其液面达到h处(或达到细线标出的位置),用天平测出烧杯和牛奶的总质量m2。
实验结果:
∵因为水和牛奶的体积相等,
V牛=V水
∴
注意:
实验器材中只有天平(含砝码),但没有量筒,可以借助水的密度已知,利用体积相等,计算出密度。
我们称之等体积法。
七、《等质量法》
实验器材:
天平、刻度尺、两个相同的烧杯(无刻度)、适量的水、足量的牛奶、滴管。
实验步骤:
(1)调节天平,将两个相同的烧杯分别放在天平的左右盘上;
(2)将适量的水和牛奶分别倒入两个烧杯中,直至天平再次平衡为止;
(3)用刻度尺分别测量出烧杯中水面达到的高度h水和牛奶液面达到的高度h牛。
实验结果:
∵因为水和牛奶的质量相等,
m牛=m水
∴ρ牛V牛=ρ水V水
ρ牛h牛S=ρ水h水S
ρ牛h牛=ρ水h水即ρ牛=
注意:
这道题给出天平,但不含码,就没有办法测出水和牛奶的质量值。
可以利用刻度尺测出水和牛奶的高度,计算出牛奶的密度。
这种方法,我们称之为等质量法。
八、《杠杆法》
例题8(2006年北
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- 中考 复习 冲刺 实验设计