科学探究专题

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．
③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－F2
④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)
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 倒出适量油 油的总 后烧杯和油 质量(g) 的总质量(g) 倒出油的 质量(g) 倒出油的 油的密度 体积(cm3) (g／cm3)
33.8
17
16.8
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。
实 验
实验目的 Rx＝U／I
报 告
测量电阻Rx的阻值
实验原理 及电路图
（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。 实验步骤 （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。 电压（V） 电流（A） 电阻（Ω） 实验记录 2.8 0.4 实验讨论
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。
(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。
科学探究专题
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
Hale Waihona Puke Baidu
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，
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．
(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?
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。
(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．
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。 实验次数 拉力F／N 弹簧长度L／cm １ 0 8 ２ 0.5 10 ３ 1.0 12 ４ 1.5 14 ５ 2.0 16 ６ 2.5 18
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”．
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．
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G1 ②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－F1
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。
(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 R02 ， 其理由是：① 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， ② 电路中电流太小，电流表指针偏 ． 转不明显。
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， 10 ｃｍ3 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。
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 10 ｃｍ 3 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。
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。
表一
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．
表二
表三
序 压力 受力面积 号 （N） （cm2) 1 6.0 10 2 9.0 15 3 12 20
序 压力 受力面积 号 （N） （cm2) 4 3.0 10 5 4.5 15 6 6.0 20
序 压力 受力面积 号 （N） （cm2) 7 3.0 20 8 4.5 30 9 6.0 40
(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? 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 (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．
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 相同 质量 的 不同 液体升高 相同 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/min ① ②
20
0.84
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）本实验报告不完整，应添上的基本项目是： ①
实验器材
②
实验结论
。
（2）从实验步骤看，主要缺陷是 没有多次测 ；因 量求平均值 而测量结果Rx＝ ７Ω 不够精确。 （3）滑动变阻器在本实验中所起的作用是： ① 保护电路 ② 改变待测电阻两端的电压和通过的电流， 以便多次测量求平均值。
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