物理探究題解析

新課程積極倡導(dǎo)探究性教學(xué)，在物理教學(xué)過(guò)程中滲透探究性的理念，創(chuàng)設(shè)情境與條件，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性是培養(yǎng)學(xué)生探究意識(shí)和提高探究能力的重要途徑，物理探究試題不僅能反映學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的理解情況；還能反映學(xué)生對(duì)科學(xué)研究方法的掌握和運(yùn)用情況，因而成為近幾年全國(guó)各地中考物理的熱點(diǎn)，本文就各地部分中考物理試題中的探究題進(jìn)行分析與解答，以幫助學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和熟悉這類題型，提高學(xué)生的解題能力。

[例1] 由于怕飯菜太燙，來(lái)不及冷卻而影響小明的早餐，媽媽總是很早就起床了，為了讓媽媽多睡一會(huì)兒，小明想找到一種讓物體快速冷卻的方法，為此小明進(jìn)行了如下的探究：

小明注意到媽媽是把飯菜放在空氣中冷卻的，而廚房中適合用來(lái)冷卻的另一種物質(zhì)就是水。水和空氣的導(dǎo)熱性能哪個(gè)好呢?為此小明用兩個(gè)相同的牛奶瓶，都裝入熱牛奶，一個(gè)放在溫度與室溫相同的水中，另一個(gè)放在空氣中，為了盡量減少其他因素的影響，他把兩個(gè)瓶都用木塊墊起來(lái)，放在桌面上，實(shí)驗(yàn)時(shí)他每隔一定的時(shí)間記錄一次甲、乙兩溫度計(jì)的示數(shù)，得到的數(shù)據(jù)如表所示．

(1)對(duì)甲、乙兩個(gè)瓶中的牛奶，小明應(yīng)控制他們哪些相同量?——；——。

(2)小明通過(guò)實(shí)驗(yàn)，得到的正確的結(jié)論是什么?——。

(3)進(jìn)一步分析表中甲的示數(shù)，小明又發(fā)現(xiàn)，在冷卻過(guò)程中，牛奶冷卻的快慢前后并不一致，是越來(lái)越——的(填“快”或“慢”)，小明想用“冷卻速度”(用字母ν代表)定量表示冷卻的快慢程度，請(qǐng)你給這個(gè)物理量下個(gè)定義：——叫做冷卻速度。

分析與解答：本題小明利用控制變量法研究物體冷卻快慢與哪些因素有關(guān)。他選用了兩個(gè)相同的牛奶瓶，都裝入熱牛奶，一個(gè)放在溫度與室溫相同的水中，另一個(gè)放在空氣中，為了盡量減少其他因素的影響，他還把兩個(gè)瓶都用木塊墊起來(lái)，放在同一個(gè)桌面上，但只要認(rèn)真審題，我們就可以看出裝入瓶中牛奶的初始條件未必相同，所以小明應(yīng)控制牛奶的質(zhì)量、初溫相同，第二小題實(shí)際上考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和判斷能力，我們只要對(duì)表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，如“4分鐘甲瓶示數(shù)變化17℃而乙瓶示數(shù)變化9℃”等就不難得出水的導(dǎo)熱本領(lǐng)比空氣強(qiáng)的結(jié)論；第三小題提出的“冷卻速度”在課本上來(lái)出現(xiàn)過(guò)，還能考查學(xué)生知識(shí)遷移的能力，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)物體運(yùn)動(dòng)速度的知識(shí)，只要將頭腦中已有的知識(shí)結(jié)合題目的要求，就可以提出：“冷卻速度”就是單位時(shí)間內(nèi)溫度降低的多少。 溫馨提示：在科學(xué)探究中，總要控制某些因素，使它們保持不變，進(jìn)而尋找出另外一些因素間的關(guān)系，這種研究方法叫做“控制變量法”。物理現(xiàn)象是錯(cuò)綜復(fù)雜的，因此影響物理探究的因素在許多情況下不是單一的，而是多種因素共同起作用的，為了探究事物變化的原因和規(guī)律，必須設(shè)法為控制其中的一個(gè)或幾個(gè)因素，使它們保持不變，通過(guò)比較，研究其他兩個(gè)變量之間的關(guān)系，才能獲取結(jié)論，請(qǐng)同學(xué)們回憶一下，你在初中物理學(xué)習(xí)中，用這種方法研究過(guò)哪些問(wèn)題?

[例2] 小明學(xué)過(guò)機(jī)械效率后，提出一個(gè)問(wèn)題：“斜面的傾斜程度與斜面的機(jī)械效率有沒(méi)有關(guān)系?”針對(duì)這個(gè)問(wèn)題他做了在斜面上勻速拉動(dòng)物塊的探究實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表，

(1)第三次實(shí)驗(yàn)填入表格中的數(shù)據(jù)；有用功為——，總功為——，機(jī)械效率是——。

(2)通過(guò)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，你認(rèn)為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關(guān)系是：斜面越陡，越——。

(3)通過(guò)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，你對(duì)斜面機(jī)械效率的問(wèn)題可獲得的初步結(jié)論是——。

分析與解答：(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，第三次實(shí)驗(yàn)中的有用功W_有=G_物h_物=5N×0.25m=1.25J；總功W_總=F·S=3.1N×0.5m=1.55J；機(jī)械效率η=W_有／W_總=1.25J／1.55J=81％；(2)分析表中第二行和第五行的數(shù)據(jù)，可以得出斜面越陡，越費(fèi)力；(3)分析表中第二行和第九行的數(shù)據(jù)可以歸納出機(jī)械效率與斜面的傾角大小的關(guān)系，即在其他條件不變的情況下，斜面越陡，機(jī)械效率越高。

溫馨提示：分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)同樣是科學(xué)探究中的重要一環(huán)，分析物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，要本著這樣兩條原則：一是不同物理量的數(shù)據(jù)之間不能相加減；二是數(shù)據(jù)間關(guān)系結(jié)論可以是定性的，也可以是定量的，視問(wèn)題的要求而定，但物理量的關(guān)系可通過(guò)控制變量方法得出來(lái)。

[例3] 同學(xué)們都知道，將額定電壓相同、額定功率不同的兩只燈泡并鏈接入家庭電路中時(shí)，額定功率大的燈泡亮，如果將這兩只燈泡串鏈接入家庭電路中時(shí)，誰(shuí)亮一些呢?請(qǐng)你作出猜想，并說(shuō)明猜想的理由。

分析與解答：本題考查科學(xué)探究中“猜想與假設(shè)”這一環(huán)節(jié)，同時(shí)還要能說(shuō)出猜想的依據(jù)，猜想是科學(xué)探究的核心環(huán)節(jié)，學(xué)生可以根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)和已有的知識(shí)對(duì)問(wèn)題提出猜想，同時(shí)要求所做出的猜想一定是有依據(jù)的猜想，不能胡思亂想。(1)猜想：額定功率小的燈泡亮一些，(2)理由：在串聯(lián)電路中，電流處處相等，由于額定功率小的燈泡其燈絲電阻大，串聯(lián)時(shí)它的實(shí)際功率就大，所以，額定功率小的燈泡亮一些。

[考題回放]

1．(2006年岳陽(yáng)市)請(qǐng)利用下列實(shí)驗(yàn)器材，至少探究?jī)蓚€(gè)不同的問(wèn)題，并按提示填好下表.

器材：帶鉤的長(zhǎng)方體木塊和鐵塊各一個(gè)、長(zhǎng)木板一塊、天平、刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、壓強(qiáng)計(jì)、鉤碼、海綿墊、量筒、水、燒杯、食鹽、細(xì)線。

2．(2006年茂名市)小敏探究了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的電壓關(guān)系和電流關(guān)系后，對(duì)如圖3甲所示既有并聯(lián)又有串聯(lián)的電路的電流關(guān)系提出了猜想：總電流等于各支路電流之和。

為驗(yàn)證猜想，小敏設(shè)計(jì)如圖3(甲)所示的電路，用圖3(乙)所示器材做了三次實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)如表所示。

請(qǐng)完成：

(1)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，按圖3(甲)的電路將圖3(乙)的實(shí)物連線補(bǔ)充完整；

(2)為驗(yàn)證猜想，應(yīng)選用電表——的示數(shù)進(jìn)行比較；

(3)比較表中三個(gè)電壓表的示數(shù)，可得到的結(jié)論是——；

(4)認(rèn)真分析小敏的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，還可以得到很多規(guī)律，請(qǐng)你寫(xiě)出其中的一個(gè)[不能與猜想和(3)結(jié)論重復(fù)]。

規(guī)律：

3．(2006年陜西省)小明做“比較牛奶和豆?jié){的吸熱本領(lǐng)”的實(shí)驗(yàn)，他在兩個(gè)相同的試管分別裝入質(zhì)量相等、初溫相同的牛奶和豆?jié){，將兩支相同的溫度計(jì)分別插入試管內(nèi)，然后放入容器中。

(1)觀察溫度計(jì)的示數(shù)，測(cè)出牛奶、豆?jié){的初溫，

(2)把80℃左右的熱水倒入容器里，使牛奶和豆?jié){在相同條件下吸熱，經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間，記錄它們的溫度值。

在以上實(shí)驗(yàn)中，控制牛奶和豆?jié){的初溫相同、——相同、—— 相同即吸收的熱量相同，比較它們升高的溫度，判斷誰(shuí)的吸熱本領(lǐng)大。

4．(2006年遼寧省)是用蠟燭、刻度尺等器材探究“平面鏡成像特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)。

(1)在實(shí)驗(yàn)中要想比較——的關(guān)系，要求兩支蠟燭必須滿足——的條件。

(2)在實(shí)驗(yàn)中必須選用——(填“平面鏡”或“玻璃板”)，原因是——。