设计实验的几个步骤

设计实验的几个步骤
设计实验的几个步骤
设计实验是科学探究的一个重要步骤，只有实验设计正确，才能保证整个实验能够顺利地进行，才能得出正确的结论。

怎样才能使实验设计得正确合理呢？
首先实验设计应遵循以下两个原则：
一、原理正确：所有的实验都是建立在一定的理论基础之上的，设计实验要有根据，不能想当然，盲目设计。

或者根据某个定律，或者根据某个原理，或者根据生活经验和事实……，总之，只有依据可靠的理论设计出的实验，才会正确合理，才会有它的实际价值。

二、易于操作：对于某一个问题的研究，我们可能有很多的实验方案，到底用哪一个更好呢？这就要我们去选择，选择的标准就是：在现有的条件下，能够保证我们顺利进行实验的那一种或几种，我们要考虑的问题，应包括所需器材是否是我们具备的，这些器材我们能否正确使用，实验时误差会不会很大等等。

实验设计一般应包括以下几个步骤：
●分析该实验要解决哪些问题，根据什么原理进行？
●分析每一个问题各有哪些研究的方法，哪种方法最好
●被选中的方法要用到哪些实验器材
●实验应按怎样的步骤进行
●设计记录表格：根据实验步骤确定哪些实验数据需要记录，
是否要有计算结果，要记录哪些现象，以备实验后分析。

从而设计出合理的记录表格。

举例说明：
要测量一小灯泡的功率，已知所给电源为三节新的干电池，灯
泡的额定电压为3．8V，灯丝的电阻约为10Ω，滑动变阻器标有
“10Ω，1A”的字样。

请正确选择器材并设计实验步骤。

解析：首先要确定该实验将要解决的问题。

在该实验中，我们
要解决以下问题：1、怎样测量小灯泡的功率2、小灯泡的功率与其
两端电压有无关系，有什么关系？
其次，确定实验原理。

要测灯泡的功率，根据所学知识，有两
种方法：1、根据公式：P=W/t，测量一段时间内消耗的电能，除以
时间即可。

2、根据公式：P=UI,只要测出灯泡两端的电压和电流即可。

比较两种方法，第二种方法可操作性强，方便测量，所以要选
用第二种方法。

第三，选择器材。

根据公式P=UI，要测量电压和电流，就要用
到电流表和电压表；另外，要研究功率和电压的关系，就要改变灯
泡两端的电压，这就要用到滑动变阻器。

因此所用器材应包括：电源、开关、电流表、小灯泡、电压表、滑动变阻器、导线。

第四，确定器材规格。

由题目要求：电源电压4.5V，因此电压
表要选用15V量程（无特殊要求时，电压表量程要高于电源电压），灯泡额定电压3.8V，电阻10Ω左右，因此流过灯泡的电流约0.38A，最大电流也不过0.45A，（额定电流的20%）因此电流表可选择
0.6A量程。

第五，设计实验电路图，确定实验步骤。

根据以上分析：设计如下的电路图：
（其中电流表选择0.6A量程，电压表选择15V量程）
具体步骤如下：
1、按电路图连接好电路
2、将滑动变阻器阻值调到最大，闭合开关
3、调节滑动变阻器滑片，使灯泡两端的电压为3.8V，读出电流
表示数。

算出小灯泡此时的功率，即额定功率，同时观察灯泡的亮
度
4、调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压低于额定电压
约20%，记录电流表示数，并计算此时功率，同时观察灯泡的亮度。

5、调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡两端的电压高于额定电压
约20%，记录电流表示数，并计算此时功率，同时观察灯泡的亮度。

第六，设计实验记录表格
通过以上分析，实验中要记录的数据应包括三次测量的电流和
电压及每次电功率的计算结果，并记录灯泡的亮度。

设计表格如下：
实验次数
电压
/V
电流
/A
电功
率/W
亮度
1 2
3
结论：
总之，实验设计，是验证猜想的理论准备阶段，是做好实验的先决条件，是为做实验打基础，就是考虑解决什么问题，根据什么解决，怎样解决，用什么解决。

这几个问题想清楚了，实验就自然设计好了。

当然，具体问题还要具体分析，比如，电学问题一般要画电路图，多因素问题要考虑控制变量法等等。

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