物理實(shí)驗(yàn)試題的新視角

綜觀各地中考物理試題，一方面考查學(xué)生的基本知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能，另一方面更加注重實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ臋z測(cè)，近幾年各地中考物理試題中除常規(guī)的實(shí)驗(yàn)外，頻頻出現(xiàn)了探究性實(shí)驗(yàn)題、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題和開放性實(shí)驗(yàn)題，它們成為中考的新熱點(diǎn)。

一、探究性實(shí)驗(yàn)題

[例1](荊門市)為了研究導(dǎo)體的電阻大小跟哪些因素有關(guān)，需要通過實(shí)驗(yàn)來探究，現(xiàn)有表1所示的五組電阻線供實(shí)驗(yàn)時(shí)選用。

(1)本實(shí)驗(yàn)要分——組不同情況進(jìn)行研究。

(2)表2是一張記錄其中一組探究“導(dǎo)體的電阻跟它的橫截面積的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)情況和結(jié)果的表格，但尚不完整。要求按照題后的提示把表格設(shè)計(jì)完整并填寫表格，最后使表2能突出體現(xiàn)研究實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法——控制變量法。

提示：(1)表2中第五欄、六欄需要填寫欄目名稱，(2)除了第一欄空格根據(jù)表1填寫選用的電阻線序號(hào)外，其余各欄空格均選填“大”、“小”或“相同”。

解析：本題所考查的是一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)，研究導(dǎo)體電阻的大小跟哪些因素有關(guān)，表中列出了材料、長(zhǎng)度、橫截面積三個(gè)因素，研究導(dǎo)體的電阻跟三個(gè)因素的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)就要分成三組不同的情況進(jìn)行。要研究“導(dǎo)體的電阻跟它的橫截面積的關(guān)系”，必須使導(dǎo)體的材料相同，長(zhǎng)度相同，比較通過導(dǎo)體的電流大小。

在相同電壓下，通過電流較小的導(dǎo)體，它的電阻較大；通過電流較大的導(dǎo)體，它的電阻較小，本題的解答如下：

(1)三；(2)如下表

[例2](煙臺(tái)市)科學(xué)探究需要收集和處理數(shù)據(jù)，在已有大量數(shù)據(jù)時(shí)，要想更容易地了解概況并找出規(guī)律，對(duì)數(shù)據(jù)處理方法就顯得十分重要，下表給出的是大氣壓跟對(duì)應(yīng)高度的一些測(cè)量數(shù)據(jù)，請(qǐng)采用學(xué)過的方法或自己創(chuàng)造的方法(只寫出一種方法)，形象、準(zhǔn)確地表示出大氣壓強(qiáng)隨高度的變化情況。根據(jù)你對(duì)數(shù)據(jù)的處理分析，你認(rèn)為大氣壓隨高度變化有什么規(guī)律?若某地的大氣壓強(qiáng)為7.0×10⁴Pa，請(qǐng)你推測(cè)一下當(dāng)?shù)氐母叨取?/p>

解析：本題給出了一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并由此考查我們對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、判斷、處理的能力。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理是一項(xiàng)基本的實(shí)驗(yàn)技能，通常有三種方法，即圖像法、公式法和語言。

二、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題

[例3](南京市)同一水平桌面上放有長(zhǎng)方體木塊和鐵塊各一個(gè)，現(xiàn)想探究木塊和鐵塊的下表面哪個(gè)更粗糙；請(qǐng)你只利用一個(gè)量程滿足實(shí)驗(yàn)要求的彈簧測(cè)力計(jì)，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證你的猜想，寫出實(shí)驗(yàn)的步驟、現(xiàn)象和結(jié)論。

(1)實(shí)驗(yàn)步驟：——。

(2)現(xiàn)象與結(jié)論：——。

解析：本題在探究木塊和鐵塊的下表面哪個(gè)更粗糙，可以作大膽猜想，只有兩個(gè)可能，一是木塊下表面更粗糙，二是鐵塊下表面更粗糙，實(shí)際上究竟哪個(gè)更粗糙?必須在給出有限的器材中設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證所作的猜想，木塊和鐵塊的下表面的粗糙程度，可以通過它們與桌面間的摩擦力來反映，但摩擦力不僅與接觸面粗糙程度有關(guān)系，還與壓力的大小有關(guān)，所以必須保證壓力相等，即把木塊和鐵塊疊放一起，前后兩次上下位置互換來解決，問題就迎刃而解了。

(1)實(shí)驗(yàn)步驟：①將鐵塊放在木塊上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，記下測(cè)力計(jì)示數(shù)F₁。

②將木塊放在鐵塊上，用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉鐵塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，記下測(cè)力計(jì)示數(shù)F₂。

(3)現(xiàn)象與結(jié)論：若F₁>F₂，則木塊下表面更粗糙；若F₁2，則鐵塊下表面更粗糙，

[例4]測(cè)量待測(cè)電阻R的阻值時(shí)所用的實(shí)驗(yàn)器材，其中變阻器最大阻值為10，允許通過的電流為2A；設(shè)實(shí)驗(yàn)中蓄電，池電壓為6V且保持不變；R約為4。

①請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖，并用筆畫線代替導(dǎo)線連接實(shí)物圖。

②簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)步驟(步驟中要明確寫出實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量的物理量)。

③寫出計(jì)算待測(cè)電阻R的表達(dá)式。

解析：①電路圖如圖4所示，連接實(shí)物圖如圖5所示。

②A．調(diào)節(jié)變阻器滑片，使變阻器連人電路中阻值為最大值，閉合開關(guān)s，記錄電流表示數(shù)I₁，B，調(diào)節(jié)變阻器滑片；使變阻器連人電路電阻為零，記錄電流表示數(shù)I₂。

③R_x=10I₁／Ｉ₂-Ｉ₁。

三、開放性實(shí)驗(yàn)題

[例5](河南省)正北牌方糖是一種用細(xì)白砂糖精制而成的長(zhǎng)方體糖塊，為了測(cè)出它的密度，除了一些這種糖外還有下列器材：天平、量筒、毫米刻度尺、水、白砂糖、小勺、鑷子、玻璃棒，利用上述器材可有多種測(cè)量方法，請(qǐng)你答出兩種測(cè)量方法，要求寫出：①測(cè)量的主要步驟及所測(cè)的物理量；②用測(cè)得的物理量表示密度的式子。

解析：本題既是設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)題，又是開放性實(shí)驗(yàn)題，它的解答是多樣化的，下面介紹三種測(cè)量方法：

方法一：用天平測(cè)出3塊相同的方糖的質(zhì)量m；用毫米刻度尺測(cè)出其中一塊的長(zhǎng)a、寬b和高c；計(jì)算出方糖的密度η=m／3abc。

方法二：用天平測(cè)出3塊相同的方糖的質(zhì)量m；再把3塊相同的方糖放入量筒里，倒入適量的白砂糖埋住方糖，晃動(dòng)量筒，使白砂糖表面變平，記下白砂糖和方糖的總體積V₁；再用鑷子取出方糖，晃動(dòng)量筒使白砂糖表面變平，記下白砂糖的體積V₂；最后計(jì)算出方糖的密度p=m／ V₁-V₂。

方法三：用天平測(cè)出3塊相同的方糖的質(zhì)量m；向量筒里倒入適量的水并放入白砂糖，用玻璃棒輕輕地?cái)噭?dòng)制成白砂糖的飽和(或過飽和)溶液；記下此溶液的體積為V₁；把3塊相同的方糖放入此溶液中，記下總體積為V₂；最后計(jì)算出方糖的密度ρ=m／V₂V₁。

[例6](徐州市)兩個(gè)杯子分別盛有不同濃度的鹽水，不能用嘴嘗，請(qǐng)你用學(xué)過的物理知識(shí)及需要的實(shí)驗(yàn)器材(可自行制作)設(shè)計(jì)三種區(qū)分這兩種鹽水的方法，并簡(jiǎn)要說明理由。

解析：這是一道自行設(shè)置條件來區(qū)分物質(zhì)的條件開放性實(shí)驗(yàn)題，有效地考查了學(xué)生發(fā)散思維能力，區(qū)分這兩種鹽水的方法：①分別量取相同體積的不同濃度的鹽水，再用天平測(cè)量它的質(zhì)量，因體積相同，做質(zhì)量大的鹽水密度大，濃度也就大；②將u型壓強(qiáng)計(jì)的金屬盒分別放人兩杯不同濃度的鹽水中的相同深度，壓強(qiáng)計(jì)示數(shù)大的密度大，濃度也就大；③將密度計(jì)分別放人兩杯不同濃度的鹽水中，測(cè)出密度不同，密度大的濃度就大。

四、考題回顧

1．(2006年，重慶市)在一次物理興趣小組的活動(dòng)中，張老師為同學(xué)們提供了如圖6所示器材。

利用這些器材同學(xué)們可探究很多物理規(guī)律，請(qǐng)從其中選擇你所需要的兩組器材(每組都包括1－8個(gè)器材，只填所選器材的編號(hào))，并針對(duì)你所選擇的器材提出相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)探究課題。

(1)選擇器材——，探究——。

(2)選擇器材——，探究——。

2．(2006年，河北省)身邊處處有物理，請(qǐng)你利用一段彈簧，設(shè)計(jì)兩個(gè)不同的物理實(shí)驗(yàn)，并完成下表。