中考物理物理探究1

中考物理专题探究第十三讲：物理探究（一）

主讲：孙雯

单位：江苏省泰州中学附属初中探究实验有哪几个要素呢？提出问题猜想与假设制定计划与设计实验进行实验与收集证据分析与论证评估交流与合作

一、提出问题能力要求

范例

方法归纳能力要求

要求同学们能够通过对日常生活、自然现象或实验观察的分析思考，根据经验和已有知识，用文字表述自己发现的、可探究的、具体的问题。例

请根据图中的信息提出一个物理问题。

40km/h10m10m

60km/h15m20m

80km/h20m40m停车距离反应距离刹车距离

车车车

分析首先，我们从图中观察到以下物理信息：1、汽车的初速度40km/h、60km/h和80km/h；2、反应距离10m、15m和20m；3、刹车距离10m、20m和40m；4、停车距离20m、35m和60m；5、反应距离、刹车距离和停车距离都随汽车的初速度的增大而增大。提出物理问题：反应距离与汽车的初速度有关吗？刹车距离与汽车的初速度有关吗？停车距离与汽车的初速度有关吗？汽车的停车距离与什么因素有关？方法归纳事件表象物理现象研究对象形成疑问科学问题观察

选择质疑分析概括表述二、猜想与假设能力要求

范例

方法归纳能力要求

能够根据经验和已有知识对所探究的问题成因、探究方向、可能的结果等提出有一定依据的猜想和假设。

例1

小明发现家里在用皮碗挂东西，那么皮碗所能承受的物体其重力大小与什么因素有关呢？请你提出一种猜想

；你猜想的依据又是什么？

分析成因

我们首先需要弄清的是：皮碗为什么能吸附在墙上？那实际上是因为大气在皮碗上形成较大的压力，从而使皮碗在墙壁上受到较大的摩擦力。猜想方向影响皮碗在墙壁上所受摩擦力的相关因素。影响大气在皮碗上形成的压力的相关因素。猜想依据1S皮碗的大小

p0相同时，F大小与S受力有关

2墙面的光滑程度

F相同时，接触面越粗糙，f越大

3皮碗内排气程度

皮碗内空气排除越多，内外Δp越大

4制作皮碗的材料

材料弹性不同，能排除气体程度不同

5p0的大小S皮碗相同时，内外Δp越大

，F越大

6……

……

答案例2小明在观察洗衣机排水后，对容器的排水时间与排水孔大小的关系产生了浓厚的兴趣。他找来四个同样大小的圆柱形塑料容器，在它们底部相同位置各开一个排水的圆孔，孔的直径d分别是1.5cm、2.0cm、3.0cm和5.0cm。在容器里放入30cm深的水，打开排水孔让水流出，用秒表测量水完全流出所需时间t分别为73.0s、41.2s、18.4s和6.8s。请你猜想时间t与直径d之间可能存在的数量关系，并提出你猜想的依据。

分析根据我们的常识可知，水流的快慢和孔的大小有关，孔越大，水流得越快；孔越小，水流得越慢。而孔的面积s=π(d/2)2。答案猜想：“水流时间t与直径平方d2成反比”.

猜想的依据是孔的面积s=π(d/2)2；假设猜想成立，则t与1／d2成正比，可以作出t与1／d2图线，并观察图线是否为一条直线来判断前面的猜想。

方法归纳探究成因分析归纳问题物理知识猜想方向推测假设猜想结果非逻辑思维逻辑思维三、制订计划与设计实验能力要求

范例

方法归纳能力要求能根据现有的条件和探究的要求，确定最合适的实验原理和实验方法，根据已经确定的原理和方法选择器材，按这些方法的逻辑联系构思出操作的步骤。要求能够用日常生活中常见的器材来进行实验。能够使用控制变量等科学研究方法。能够分析探究的计划，寻求计划中的不当之处，并预料它在探究中所产生的不良后果。例1物体所受浮力大小与物体的形状有关吗?针对这个问题，请你选择器材，并考虑如何开展探究活动。供选择的器材有：弹簧测力计，三个形状不同的小石块、橡皮泥、烧杯、细线和水。(1)你选择的器材是：_____________________(2)你的探究方案(即实验步骤)_____________(3)请你画出实验记录表格。（略）

（1）分析本题的实验目的是研究浮力与物体形状的关系。为探究物体形状对物体所受浮力大小是否有影响，在实验中我们必须控制浮力的其它相关因素不变，这就是控制变量法。因而，我们在选择被测物体时，应选择可以控制其它变量相等的橡皮泥，而不是三个形状不同的小石块。

答案所选实验器材为弹簧测力计、橡皮泥、烧杯、细线和水。

(2)实验步骤：①用细线将橡皮泥吊在弹簧测力计上，测出橡皮泥重G；②将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数Fl；③改变橡皮泥形状，将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F2；④再改变橡皮泥形状，将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F3。启示1

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究方法的使用。例2估测大气压的值。小明设计的实验方案：将蘸水的吸盘按在平滑的玻璃板上，挤出里面的空气，按住玻璃板，用弹簧测力计钩着挂钩，缓慢的往上拉，记录吸盘刚刚脱离玻璃板时弹簧测力计的读数，再测出吸盘与玻璃板的接触面积，即可算出大气压值。实验室提供的器材是：量程为10N的弹簧测力计1只，底面积为3cm2的吸盘，平滑的玻璃板．

分析经过粗略计算发现：本题中大气作用在吸盘上的压力大约能达到30N，而弹簧测力计的量程只有10N，达不到测量要求，这就要求我们灵活运用省力机械，如省力杠杆或滑轮组。方案中产生误差的主要原因是机械自重和摩擦、吸盘中排不尽空气、气密性不好等。答案方案一器材：轻质杠杆，细绳，铁架台；说明：利用省力杠杆，在一端用较小的弹簧测力计的拉杆，在另一端获得较大的拉吸盘的力；产生误差的原因：弹簧测力计自重、杠杆自重、吸盘脱离玻璃板时弹簧测力计的读数不准确、吸盘中排气不清、气密性不好等等；

答案方案二器材：定滑轮，动滑轮，细绳，铁架台；说明：将定滑轮和动滑轮组成省力的滑轮组，再用弹簧测力计向上拉动即可；产生误差的原因：滑轮与轴之间有摩擦、动滑轮自重、吸盘脱离玻璃板时弹簧测力计的读数不准确、吸盘中排气不清、气密性不好等等。启示2

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，然后才能灵活运动。例3请你测定标有“220V**W”的电灯泡的P额

器材有:一个蓄电池（U=6V）,一个开关,导线若干.

可选器材还有:A电流表（量程：0～0.6A,0～3A）;B电压表1(量程：0～3V,0～15V);C电压表2(量程：0～3V,0～15V);D定值电阻1(R=20Ω)；E定值电阻2(R=500Ω)；F滑动变阻器(0～10Ω)；G滑动变阻器(0～1kΩ)分析在选择器材之前必须先确定实验原理和方案.方案一:根据P额=U额I额，测出I额即可,但由于灯泡电阻大,

U额小,所以I额也很小,用普通电流表根本无法准确的将它测出来，所以此方案不可行。方案二：根据P额=U额2/RL，测出R即可,但由于上述原因,不能用伏安法测灯泡电阻.则测RL的原理应改为RL：R定值=UL：U定值,即要使灯泡与定值电阻串联分压,并且参与分压的必须是500Ω的定值电阻，因为只有选用500Ω的电阻,才能够让灯泡和电阻分得的电压都能被准确的测量出来。例3请选择器材测定标有“220V**W”的电灯泡的P额

器材有:一个蓄电池（U=6V）,一个开关,导线若干.

可选器材还有:A电流表（量程：0～0.6A,0～3A）;B电压表1(量程：0～3V,0～15V);C电压表2(量程：0～3V,0～15V);D定值电阻1(R=20Ω)；E定值电阻2(R=500Ω)；F滑动变阻器(0～10Ω)；G滑动变阻器(0～1kΩ)√√√√启示3要注重设计实验的可行性，预见试验中将会出现的矛盾。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、需要观察现象和测量的物理量8、简单的实验步骤四、进行实验与收集证据能力要求

范例

能力要求会使用天平、弹簧测力计、量筒、温度计、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源等简单的实验仪器；了解实验仪器的使用要求和操作要领；能够辨明仪器的测量范围和分度值，有测量范围的意识；会设计并绘制记录数据的表格，能简单明了的在表格中填入数据。有对实验结果的安全性预先考虑的意识，使用易破、易碎的器材时有谨慎操作的意识。例1量筒的应用(1)用量筒测不规则固体体积的步骤如下：a.在量筒中注入适量的水，读出此时水面所对应的示数V1；b.把固体浸没在盛有适量水的量筒中，读出此时水面所对应的示数V2，则待测固体的体积V＝___________。

(2)上述操作过程中，向量筒中注水多少才是“适量”的？

V2—V1a.水最少能把固体“浸没”在水中；b.水最多在物体没水中后，水面仍低于量筒的量程。ml(3)小明有一枚质量为3.1g的金币，他查阅资料得知：黄金类别24K黄金22K黄金18K黄金密度（kg/m3）19.2617.6515.15他想用量筒（左图）测出这枚金币的体积，然后计算其密度，以此鉴别黄金类别．你认为该方案可行吗？ml分析从原理上讲，用量筒测金币体积，再算其密度，就可以从表中查出该金币的黄金类别；但金币体积过小，在它浸没水中前后液面变化不大，这样测体积误差太大。答案不能。经计算可知：3.1g金币的体积在0.16cm3与0.20cm3之间，远小于该量筒的分度值（2ml），所以不能用这个量筒测这枚金币的体积启示1使用实验器材要特别注意其量程和最小分度值，根据实验具体要求选择合适的器材。

例2物体所受浮力大小与物体的形状有关吗?针对这个问题，请你选择器材并考虑如何开展探究活动。供选择的器材有：弹簧测力计，三个形状不同的小石块、橡皮泥、烧杯、细线和水。(1)你选择的器材是：略

(2)你的探究方案(即实验步骤)是：略(3)请你画出实验记录表格。

（3）分析本题中需要测量的物理量为重力G和橡皮泥捏成不同现状后三次浸没在水中弹簧测力计三次的示数，共四列；另三次测量为三行。试验次数G/NFl/NF2/NF3/N123答案启示2设计数据表之前先要弄清需要测量哪几个物理量，并将这些物理量一一填入数据表。一般习惯将数据表的行为实验次数，列为需要记录的物理量。

五、分析与论证能力要求

范例

方法归纳能力要求能准确的描述实验数据或现象，能用定量或者半定量的方法描述物理现象的特征，数据的描述能够采用文字或数学的表示方法；能对收集的信息进行简单的比较，能作简单的因果推理；能从物理现象和实验中归纳科学规律，寻求数据之间的相互关系的特征；关注物理条件改变与物理现象变化之间的联系。例1俗语说“响水不开，开水不响”，开水真的不响吗?小明对此进行了研究，他用铁锅在煤气灶上烧水试验，用温度计、数字声级计(测量声音强弱的仪器)分别测量锅内水的温度、锅旁声音的强弱。测量结果如下表：

水温/℃214060708085909599响度/bB37.538.040.543.446.852.954.455.252.8现象无气泡有无气泡小气泡产生少量气泡上升上升气泡增多大量气泡上升水面有气泡形成更多小气泡形成，水变浑浊沸腾现在你怎样理解“响水不开，开水不响”?分析本题考查了探究过程中的分析论证环节。通过分析表格中的数据，发现当水的温度从21℃升到95℃的过程中，水发出的声音越来越强，沸腾时水发出的声音有所减弱，因此人们有了“开水不响”的错觉。

答案开水并非不响，只是相对于最响的时候，声音略小一些而已。

例2在探究“声音能不能在真空中传播？”时我们发现，现有的实验设备难以将玻璃罩内抽成真空状态，在这种情况下，你想选用什么方法突破这一难题？分析

本实验中的现象是随着罩内空气的不断抽出，听到铃声越来越弱。但最后还是能听到声音，主要是由于难以将玻璃罩内抽成真空状态，还有周围的固体还能传声。这时推理法就显得尤为重要，它能够突破实验条件的限制，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，得出结论。答案我们可以在现有的实验现象的基础上进一步推理，从而得出结论：如果罩内被抽成真空，将不能听到铃声，由此得出“声音不能在真空中传播”的结论。例3某小组同学研究圆柱体上、下表面受到液体的压力大小与液体深度、密度的关系。实验时，该小组同学把一个高为0．1m的实心圆柱体先后浸没在甲、乙两种液体中(液体甲的密度大于液体乙的密度)，并不断改变它所处的深度。他们利用仪器测得液面到圆柱体上表面的距离及圆柱体上、下表面受到液体的压强，并利用公式求得上、下表面受到液体的压力。

表一液体甲分析同一表格中,ρ液相同，研究的是F1与h的关系.结论在ρ液相同的情况下，F1与h.成正比.表二液体乙

液面到上表面的距离h(m)00.020.040.060.080.10上表面受到液体的压力F1(N)00.200.400.600.801.00下表面受到液体的压力F2(N)1.001.201.401.601.802.00液面到上表面的距离h(m)00.020.040.060.080.10上表面受到液体的压力F1(N)

00.160.320.480.640.80下表面受到液馇的压力F2(N)0.800.961.l21.281.441.60(1)比较表一(或表二)中第一行与第二行数据，结论如何？表一液体甲分析

相同，研究的是F1与ρ液的关系.结论在h相同的情况下，ρ液越大，F越大.表二液体乙

液面到上表面的距离h(m)00.020.040.060.080.10上表面受到液体的压力F1(N)00.200.400.600.801.00下表面受到液体的压力F2(N)1.001.201.401.601.802.00液面到上表面的距离h(m)00.020.040.060.080.10上表面受到液体的压力F1(N)

00.160.320.480.640.80下表面受到液馇的压力F2(N)0.800.961.l21.281.441.60(2)比较表一和表二中第三列(或第四、五列……)，结论？表一液体甲分析

F浮=F2-F1；表一中F浮都为1N，表二中都为0.80N.结论当物体浸没于同种液体，ΔF（即F浮）是一个定值；当物体浸没于不同液体，ρ液越大，ΔF（即F浮）越大。表二液体乙

液面到上表面的距离h(m)00.020.040.060.080.10上表面受到液体的压力F1(N)00.200.400.600.801.00下表面受到液体的压力F2(N)1.001.201.401.601.802.00液面到上表面的距离h(m)00.020.040.060.080.10上表面受到液体的压力F1(N)

00.160.320.480.640.80下表面受到液体的压力F2(N)0.800.961.l21.281.441.60(3)进一步综合分析表一和表二数据，结论如何？分析与论证之方法一——归纳法提炼物理规律分析证据数据共同特征分析与论证之方法二——推理法理想化规律推广分析证据数据趋势分析与论证之方法三——数学方法实验数据

实验结论实验现象计算法图像法抽象法定性分析因果推理概括表述定量分析因果推理概括表述六、评估能力要求

范例

能力要求能对探究的行为和收集信息的科学性、可靠性进行评价。能注意假设与探究结果之间的差异，能对这种差异及引起这种差异的规律进行分析，发现和提出新的问题。能对探究过程和结果进行评估，提出改进探究方案的具体方法。例1以下是小明写的一份探究报告：问题：并联电路干路电流与各支路电流有什么关系？猜想：干路中的电流等于各支路电流之和。设计实验：略进行实验：闭合开关，记录第一支路中A点、第二支路中B点、干路中C点的电流值

。A点电流IA/AB点电流IB/AC点电流IC/A0.40.40.8请试评估小明同学这一实验方案。

一、评估探究过程

分析

本题探究的是从特殊到一般的规律，评估时要注意：是不是把所有情况都研究到了，同一种情况是不是做了多次实验，不能仅通过一种情况、一次实验就得到普遍结论。

答案探究过程只研究并联电路就得出结论不科学，应该再验证串联电路的情况；还有仅凭一组数据就得出结论不具有普遍性，还应该更换不同的灯泡，通过多次实验，总结得出结论。启示1多次实验寻求普遍规律当实验探究的是从特殊到一般的规律时，仅凭一组数据就得出结论不具有普遍性，应该通过多次实验总结得出结论。

例2

在“摩擦力”的科学探究中，某班同学猜想摩擦力可能与接触面的粗糙程度、压力和物体运动的速度三个因素有关。小丽探究摩擦力与滑块运动速度的关系实验如图所示，请指出其中明显的错误。

一、评估探究过程分析小丽在研究摩擦力与滑块运动速度的关系的过程中，不仅滑块的速度改变了，而且滑块与接触面间的压力与改变了，那么摩擦力的变化就不知是由哪个因素的变化引起的。答案在研究摩擦力与滑块运动速度的关系的过程中，我们应该遵循控制变量法，控制接触面粗糙程度、压力这些因素不变。启示２注重控制变量法的使用控制变量法是物理实验的重要方法，科学探究中要注意评估对控制变量法的使用。例3

在探究欧姆定律的时候，小明将实物图连成如下图所示，请为他指明问题所在。

一、评估探究过程分析

回顾电流表和电压表的使用方法

一、电流表的使用方法是：⑴把其串联在待测电路中；⑵“+”“-”接线柱不能接反；⑶正确选择量程。二、电压表的使用方法是：⑴把电压表并联在待测电路的两端；⑵“+”“-”接线柱不能接反；⑶正确选择量程。答案电流表的正负接线柱接反，电流表指针反向偏转并将损坏电表；电压表并联在电源两极，读的是电源电压而不是定值电阻两端的电压。

启示３注重实验器材的操作规范注重评估实验仪器的操作是否规范、是否安全，不规范不安全的地方应予以及时纠正。一、评估探究过程例4小明将“阿基米德原理”实验（左图）改进（右图）了，其中A、B为两个规格相同的弹簧秤，C为重物，D为薄塑料袋，E是用大饮料瓶、带孔橡皮塞以及弯曲玻璃管自制的溢水杯，杯中加入红色的水，F是升降平台（摇动手柄，可使平台高度缓慢上升、下降），G为铁架台。请问改进后的实验与原实验比较有哪些优点？分析可以对比新旧实验的操作过程那一种更为简单易行。答案改进后的实验与原实验比较优点很多：（