中学物理科学探究学习及案例

科学探究过程包括以下要素：1．提出问题2．猜想与假设3．制定计划与设计实验4．进行实验与收集证据5．分析与论证6．评估7．交流与合作一、提出问题：1.能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有关的问题。2.能书面或口头表述这些问题。

例1．小明为了研究液体蒸发快慢与哪些因素有关，将体积相同的水和酒精分别装入两个相同的烧杯中，然后将它们放置在同一房间（相同环境）里。过了一段时间，他观察到酒精液面明显低于水的液面。试根据这个蒸发快慢的现象，提出一个相关的问题。

答：液体蒸发快慢与液体的种类是否有关？二、猜想与假设1.根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想。

2.对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。例２．在“用电压表测电压的实验”中，晓聪同学先测得电池组两端电压为3.0V，然后将两只灯泡L1、L2并联在电池的两端，测得L1、L2两端电压U1、U2均为2.5V，如图所示．并联的两个灯泡的电压小于3.0V，0.5V的电压哪儿去了呢?请你就此问题提出合理的猜想．

答：电池的内部可能有电阻，这个内电阻在电路中分得了一部分电压。三、制定计划与设计实验

1.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。

2.选择科学探究的方法及所需要的器材。

3.考虑影响问题的主要因素，有控制变量的意识。例３．(2004．辽宁大连)在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中，某同学猜想：浮力大小可能与液体密度的大小、物体浸入液体中体积的大小、物体重力的大小有关。请你设计一个方案，探究“浮力的大小与物体的重力大小是否有关”．实验提供如下器材：弹簧测力计、量筒、烧杯各一个，水、盐水、细线适量，一大块橡皮泥，体积相同的铜块和铁块各一块；体积不同的铁块各一块。(1)从给定的器材中选出你需要的器材。

(2)实验步骤．(3)根据可能出现的实验现象，得出相应的探究结论。(1)实验器材：弹簧测力计、烧杯、水、细线、体积相同的铜块和铁块。(2)实验步骤：①用细线把铜块拴在弹簧测力计下，测出其重力G1②将铜块浸没在水中称，记下测力计示数F1，求出铜块受到的浮力F浮1＝G1－F1③换用铁块重复上述步骤，用弹簧测力计测出铁块浸没在水中受到的浮力F浮2＝G2－F2④整理器材。(3)比较F浮1和F浮2的大小，如果相等，则浮力与重力无关；如果不相等，则浮力与重力有关。例4．现有各种规格的不锈钢丝和铜丝．请你设计实验研究方案，比较不锈钢和铜这两种材料的导电性能．(1)实验研究中对不锈钢丝和铜丝的选取有什么要求?(2)你用什么方法显示材料的导电性能?(写出所需要的实验器材、画出电路图、写出实验步骤、可能出现的现象和结论)答：(1)实验研究中应选取长度和粗细（横截面积）都相同的不锈钢丝和铜丝。(2)实验器材：电源、开关一只、导线若干条、小灯泡一只、长度和横截面积都相同的不锈钢丝和铜丝各一根。

电路图：实验步骤：

①按照电路图连接好电路。②把不锈钢丝接入电路的A、B之间，闭合开关，观察小灯泡的亮度。③换用铜丝重复步骤②。④整理器材。可能出现的现象和结论：若第一次实验小灯泡的亮度较度，则不锈钢导电性能比铜好．有关控制变量的具体做法的几个典型例子：１．在探究动能大小与质量的关系时，如何控制物体的运动速度相同？

让质量不同的球从同一斜面的同一高度由静止滚下．２．在探究不同物体下表面的粗糙程度时，在探究压力的作用效果与受力面积的关系时(大小不同的同种材料的圆柱体)，如何控制压力相同？

让两个不等重的物体相互叠放压在受力面上．有关控制变量的具体做法的几个典型例子：３．在探究电流与电阻的关系时，如何控制定值电阻两端的电压相同？

调节滑动变阻器．(若定值电阻由小阻值换成大阻值，则应调节滑动变阻器，使变阻器接入电路的电阻变大）４．在探究电流做功的大小与电压的关系时，如何控制电流相同？在探究电流做功的大小与电流的关系量，如何控制电压相同？

用电器串联，电流相同；用电器并联，电压相同．四、进行实验与收集证据

1.能通过观察和实验收集数据。

2.能通过公共信息资源收集资料。

3.尝试评估有关信息的科学性。

4.会阅读简单仪器的说明书，能按书面说明操作。

5.会使用简单的实验仪器，能正确记录实验数据。

6.具有安全操作的意识。

7.认识进行实验与收集数据对科学探究的重要性。

例５．根据生活经验，我们猜想：物体温度升高吸收热量的多少可能与物质的种类、质量和升高的温度有关．为了探究物体温度升高吸收热量的多少与物质的种类的关系，我们应计划：用相同的电加热器给液体加热，让

质量的

液体升高

的温度，然后比较它们吸收热量的多少．请设计一个实验记录表格．组别液体质量/g升高的温度/℃加热时间/min①②相同不同相同例６．小华同学在测定食用色拉油的密度的实验中，其方法步骤完全正确，图中显示的是他测量的相关数据，请帮小华填写表中空白的测量值和数据．烧杯和油的总质量(g)倒出适量油后烧杯和油的总质量(g)倒出油的质量(g)倒出油的体积(cm3)油的密度(g／cm3)16.833.817200.84五、分析与论证

1.能初步描述实验数据或有关信息。

2.能对收集的信息进行简单的比较。

3.能进行简单的因果推理。

4.经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程。

5.尝试对探究结果进行描述和解释。

6.认识分析论证在科学探究中是必不可少的。

例７．小华看到：弹簧受到的拉力越大，它的长度就越长．于是他提出猜想：“弹簧的长度跟受到的拉力成正比．”为了验证自己的猜想，他设计了如图所示的实验．通过逐个加挂钩码，使弹簧受到的拉力F1、F2、F3……逐渐增大，记下每次弹簧的长度L1、L2、L3……其实验数据如下表：

(1)根据实验数据，在图乙中画出弹簧长度L与拉力F的函数关系图像。(2)分析实验结果，你认为小华的猜想正确吗?说出你的理由．实验次数１２３４５６拉力F／N00.51.01.52.02.5弹簧长度L／cm81012141618答：小华的猜想不正确。弹簧的长度跟受到的拉力不成正比。正确的结论是，弹簧的伸长跟受到的拉力成正比。例8．为了探究压力的作用效果与哪些因素有关，某同学用若干个同种材料制成的不同物体放在同一水平沙面上，进行了三组实验，并记录了有关数据如表一、表二、表三所示，实验时，他仔细观察沙面的凹陷程度，并通过比较，发现每一组沙面的凹陷程度相同，而各组却不同，第一组凹陷程度最大，第三组凹陷程度最小。(1)分析比较实验序号1与4、2与5、3与6的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是什么?(2)分析比较实验序号________________，可得出的初步结论是：当压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显．(3)请进一步综合分析表一、表二、表三中的数据及观察到的现象，可归纳得出什么结论?20123159.02106.01受力面积（cm2)压力（N）序号表一206.06154.55103.04受力面积（cm2)压力（N）序号表二406.09304.58203.07受力面积（cm2)压力（N）序号表三当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显．1、6、9当压力与受力面积的比值相同时，压力的作用效果相同．压力与受力面积的比值越大，压力的作用效果越明显．六、评估

1.有评估探究过程和探究结果的意识。

2.能注意假设与探究结果间的差异。

3.能注意探究活动中未解决的矛盾，发现新的问题。

4.尝试改进探究方案。

5.有从评估中吸取经验教训的意识。

6.认识评估对科学探究的意义。

例9．老师取出两只烧杯，内盛清水和盐水(ρ盐水=1.1g/cm3)，一块体积为10ｃｍ3的石块，一只分度值为0.1Ｎ、量程为5Ｎ的弹簧测力计，要求同学们利用浮力的原理，区分出两只烧杯中各装何种液体。王明同学想：只要测出石块的重力Ｇ，测出石块浸没液体中后弹簧测力计的示数Ｆ，就可以计算出液体的密度，区分出清水和盐水。你认为行吗？请说出你的理由；如果不行，请说出你的改进方法。(计算时取g=10N/kg)

答：根据阿基米德原理F浮＝ρ液gV排可得，10ｃｍ3的石块浸没在水中受到的浮力为0.1N，浸没在盐水中受到的浮力为0.11N。如果用分度值为0.1Ｎ的弹簧测力计测小石块浸没在两种液体中受到的浮力，将不能明显地显示浮力大小的差异，从而不能区分出清水和盐水。要用这种方法区分出清水和盐水，应换用分度值更小的弹簧测力计，或换用体积更大的石块进行测量。例10．下面是某次两位同学合作完成的实验．实验目的：测定一段金属丝电阻(约10Ω)．实验器材：电源(3V)；定值电阻3个R01(0.1Ω)、R02(10Ω)、R03(1000Ω)；电流表1只(只有0～0.6A量程能使用)；单刀开关2个；若干导线．(1)甲同学设计了如图的实验电路图，得到一致认同．在选用定值电阻Ro时引起争议，甲认为选R01(0.1Ω)，乙认为选R02(1000Ω)，你认为应选用

，其理由是：①

，②

．R02如果选R01(0.1Ω)，电路中电流将超出电流表量程，损坏电流表如果选R03(1000Ω)，只闭合S1时，电路中电流太小，电流表指针偏转不明显。(2)请你任选器材，设计一种不同于上面两位同学设计的测量电路，并画出电路图．并比较两个电路图，说一说你设计的电路的优点．我设计的电路的优点：①可以起到保护电路的作用。②能多次测量求平均值，减小误差。七、交流与合作1.能写出简单的探究报告。

2.有准确表达自己观点的意识。

3.在合作中注意既坚持原则又尊重他人。

4.能思考别人的意见，改进自己的探究方案。

5.有团队精神。

6.认识科学探究中必须有合作精神。

例11.下面是某同学拟出的一份实验报告，试回答下列问题。

Rx＝U／I实验讨论0.42.8电阻（Ω）电流（A）电压（V）实验记录（1）按照电路图连接电路，调节变阻器的滑片P至阻值最大的位置。（2）闭合开关S，读出电压表和电流表示数。（3）根据测得的电压、电流值计算Rx。实验步骤实验原理及电路图测量电阻Rx的阻值实