中考創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與探究型實(shí)驗(yàn)的比較

從近年的全國中考情況看，創(chuàng)新設(shè)計(jì)與探究型實(shí)驗(yàn)所占比例較往年有所增加。而且有向綜合化方向發(fā)展的趨勢(shì)，這類試題單純從一個(gè)試題很難界定哪個(gè)實(shí)驗(yàn)是創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，哪個(gè)是探究型實(shí)驗(yàn)。為了更好地把握這兩類試題，我和同學(xué)們一起進(jìn)行以下的探究。

一、創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)大致可分為：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、糾錯(cuò)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、開放性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、裝置連接的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等五大類。

（一）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟

這類試題主要是根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的操作步驟，其特點(diǎn)是先確定實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理決定應(yīng)該測(cè)量哪些物理量，需要哪些器材，如何安排實(shí)驗(yàn)步驟，得出什么結(jié)論。此類試題考查學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力

【例題1】海洋研究人員進(jìn)行水下探測(cè)，當(dāng)他穿上潛水服沒入水中后，受到的浮力跟他下潛的深度有沒有關(guān)系？最好采用原理不同的方法檢驗(yàn)?zāi)愕拇鸢浮?/p>

要求：(1)請(qǐng)用三種方法。

(2)寫出實(shí)驗(yàn)所需器材并簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟。(2002年遼寧大連)

【詮釋】此題是一道研究物體浸沒在水中時(shí)，所受浮力與浸沒的深度的關(guān)系的科學(xué)探究題。這里學(xué)生審題不注意時(shí)，易錯(cuò)認(rèn)為是研究物體所受浮力與物體到水底距離的關(guān)系，因此審題時(shí)要特別認(rèn)真。題目未給定實(shí)驗(yàn)器材，要學(xué)生根據(jù)其研究的原理，主要是有浮力測(cè)定方法，自選器材設(shè)計(jì)。解答：

方法一：平衡力法

器材：彈簧測(cè)力計(jì)、石塊、燒杯、水、細(xì)線。

步驟：用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出石塊重G，讀出石塊浸沒在水中不同深度時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，則石塊的浮力F_浮=G－F。

方法二：原理法

器材：溢水杯、彈簧測(cè)力計(jì)、小桶、石塊、燒杯、水、細(xì)線。

步驟：將石塊浸沒在盛滿水的溢水杯中，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出石塊在不同深度處排入小桶中的水重G排，根據(jù)阿基米德原理則石塊受到的浮力F_浮=G_排。

方法三：力的相互作用法

器材：天平、石塊、水、燒杯、細(xì)線。

步驟：用天平稱出裝有適量水的燒杯的質(zhì)量m1，將石塊浸沒在水中不同深度處(石塊不接觸底和側(cè)壁)，測(cè)出此時(shí)燒杯的總質(zhì)量m2，石塊對(duì)杯中水的壓力F =(m₁－m₂)g，因?yàn)閴毫與石塊的浮力是相互的，所以石塊的浮力F_浮=F =(m₂－m₁)g。

（二）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

這類試題主要是根據(jù)所給器材，案例設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，其特點(diǎn)是只需要所給器材來構(gòu)建物理情境，確定原理，完成實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生靈活解決實(shí)際問題的能力。

【例題2】小明在他家的蘋果園里，用所學(xué)知識(shí)測(cè)量蘋果的密度。他所能利用的器材有：自制的彈簧測(cè)力計(jì)以及盛有水的水桶、塑料水瓢、塑料繩和塑料袋（質(zhì)量不計(jì)）。請(qǐng)你寫出他有可能采用的實(shí)驗(yàn)步驟及蘋果密度的推導(dǎo)過程。

【詮釋】該題測(cè)定蘋果密度的情景貼近學(xué)生生活，所給的器材是學(xué)生常見的日常用品或自制的器材。要測(cè)定蘋果的密度必須測(cè)出蘋果的質(zhì)量和體積，質(zhì)量可用天平直接測(cè)量，也可用測(cè)力計(jì)通過測(cè)量重力間接測(cè)量;體積因其形狀不規(guī)范，可以用排水法測(cè)量。而給出的器材只能直接測(cè)量蘋果的質(zhì)量，蘋果的體積需要間接測(cè)量，所以不能用常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法通過直接測(cè)出蘋果的m、v，然后根據(jù)公式：ρ= 求得蘋果的密度。

方法一：用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出蘋果的重力G和浸沒在水中時(shí)的視重F，求出F_浮=G—F，再利用阿基米德原理求出蘋果的體積V。

則：m=G/g， V=(G－F)/ρ_水g，

ρ=m/V=G·ρ_水/(G－F)

此法要求ρ_物>ρ_水，且要完全浸沒在水中，利用V_物=V_排求體積。

方法二:用彈簧秤稱出蘋果的重力G，用排水法收集排出的水，再用彈簧秤稱出水的重力G_水，則：m=G/g，V=G_水/ρ_水g， ρ=m/V=G·ρ_水/G_水。

（三）糾錯(cuò)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

這類試題主要涉及實(shí)驗(yàn)器材的組合和實(shí)驗(yàn)儀器的使用方面，其特點(diǎn)是在所給的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，可能有不止一處錯(cuò)誤，要求指出錯(cuò)誤所在之處，并甲乙改進(jìn)，從而考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和分辨能力。

【例題3】小斌是一位電工，準(zhǔn)備為一房間設(shè)計(jì)電路。房間內(nèi)兩盞燈計(jì)劃用并聯(lián)電路，但房東鄧大爺想用串聯(lián)電路。他認(rèn)為串聯(lián)電路既簡(jiǎn)單又省錢。下面是小斌留給鄧大爺?shù)谋銞l。請(qǐng)補(bǔ)充完整，并將圖1中的兩燈及開關(guān)正確連入電路。

【詮釋】本題結(jié)合日常生活中的問題，通過糾正錯(cuò)誤的想法來考查家庭電路的知識(shí)。

（四）開放型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

這類試題主要是要求學(xué)生根據(jù)問題的條件和要求，構(gòu)思有關(guān)的物理情景，其特點(diǎn)是對(duì)于同一個(gè)問題，可以構(gòu)思出不同的二五六情景，確定不同的實(shí)驗(yàn)原理，選擇不同的實(shí)驗(yàn)器材，得出不同的表達(dá)式，培養(yǎng)同學(xué)的求異思維能力。

【例題4】如圖2所示，給你一支削好的長(zhǎng)鉛筆，請(qǐng)用它設(shè)計(jì)兩個(gè)物理小實(shí)驗(yàn)。

【詮釋】該題貼近學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)際，是一道使用學(xué)習(xí)用具鉛筆進(jìn)行物理小實(shí)驗(yàn)的問題。所演示的內(nèi)容未明確，有一定的開放性，利于學(xué)生思維的拓展訓(xùn)練。解答時(shí)要注意它是一根已削長(zhǎng)鉛筆的特點(diǎn)：一端尖、相當(dāng)一根木棒、可滾動(dòng)、有重力等。

解答：

實(shí)驗(yàn)一：兩手指壓鉛筆兩端，可驗(yàn)證壓強(qiáng)與受力面積的關(guān)系；

實(shí)驗(yàn)二：手壓鉛筆，手指感到疼痛，可驗(yàn)證力的作用是相互的；

實(shí)驗(yàn)三：手握鉛筆，使之豎直靜止，可驗(yàn)證磨擦力存在或說明二力平衡；

實(shí)驗(yàn)四：在光的照射下出現(xiàn)影子，說明光的直線傳播；

實(shí)驗(yàn)五：將鉛筆橫放在手指上，使之水平靜止，可找出鉛筆的重心位置；

實(shí)驗(yàn)六：手平放在水平桌面上滑動(dòng)與壓在鉛筆上滑動(dòng)，說明滾動(dòng)磨擦比滑動(dòng)摩擦小。

二、探究型實(shí)驗(yàn)

對(duì)于這類實(shí)驗(yàn)，大綱中要求的不再列出，主要羅列中考中常以演示實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)為素材的探究型實(shí)驗(yàn)。

（一）現(xiàn)象探究型演示實(shí)驗(yàn)

1.力學(xué)部分

同一直線上的二力合成、伽利略斜面小車、慣性現(xiàn)象、二力平衡、影響摩擦力的因素、壓力作用效果、連通器、大氣壓強(qiáng)驗(yàn)證、沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系、氣體壓強(qiáng)和體積的關(guān)系、浮力現(xiàn)象、流體的壓強(qiáng)、動(dòng)能、彈性勢(shì)能、機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。

【例題5】人們常用推理的方法研究物理問題。在研究物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與力的關(guān)系時(shí)，伽利略通過如圖3甲所示的實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的推理得到如下結(jié)論：運(yùn)動(dòng)著的物體如果不受外力作用，它的速度保持不變，并且一直運(yùn)動(dòng)下去。

推理的方法同樣可以用在“研究聲音的傳播”實(shí)驗(yàn)中。在如圖3乙所示的實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)有的抽氣設(shè)備總是很難將玻璃罩內(nèi)的空氣抽成真空狀態(tài)，在這種情況下，你是怎樣通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推理出“聲音不能在真空中傳播”這一結(jié)論的？

【詮釋】本題結(jié)合課本的演示實(shí)驗(yàn)，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)形成過程的理解和掌握情況，重在引導(dǎo)學(xué)生要理解知識(shí)的來源，體驗(yàn)其形成過程中的科學(xué)研究方法、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。解答：隨著罩內(nèi)空氣的不斷抽出，聽到鈴聲越來越弱，可以推理：如果罩內(nèi)被抽成真空，將不能聽到鈴聲。由此可以推出“聲音不能在真空中傳播”的結(jié)論。

2.熱光聲部分

聲音的發(fā)生和傳播、響度、音調(diào)、壓縮氣體使氣體液化、分子運(yùn)動(dòng)、分子引力、做功改變物體的內(nèi)能、內(nèi)能做功、光的反射、光的折射、平面鏡成像、透鏡對(duì)光線的作用、凸透鏡成像。

【例題6】照?qǐng)D4那樣，在桌面上樹立一塊玻璃板，把一支點(diǎn)燃的蠟燭放在玻璃板前面，可以看到玻璃板后面出現(xiàn)蠟燭的像。要想研究玻璃板成像的特點(diǎn)，關(guān)鍵的問題是設(shè)法確定像的位置，仔細(xì)想想，實(shí)驗(yàn)時(shí)具體的做法是_____________。我們這樣確定像的位置，憑借的是視覺效果的相同，因而可以說是采用了的科學(xué)方法。

【詮釋】本題是課本上的演示實(shí)驗(yàn)，它同時(shí)也是一個(gè)研究型實(shí)驗(yàn)。主要考查實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟和研究的方法。解答：另外拿一支相同的蠟燭在玻璃板后面移動(dòng)，直到看上去它跟像完全重合等效替換。

3．電學(xué)部分

摩擦起電、電荷間的作用、驗(yàn)電器、導(dǎo)體和絕緣體、電流的效應(yīng)、決定電阻大小的因素、滑動(dòng)變阻器和電阻箱、電流做功、焦耳定律、家庭電路中電流過大的原因、磁體的特性、磁化、磁場(chǎng)、奧斯特實(shí)驗(yàn)、通電螺線管磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)現(xiàn)象、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用、直流電動(dòng)機(jī)原理。

【例題7】某同學(xué)利用如圖5所示裝置研究磁與電的關(guān)系，請(qǐng)仔細(xì)觀察圖5中的裝置、操作和現(xiàn)象，然后歸納得出初步結(jié)論。

比較（a）、（b）兩圖可知：_________；比較（b）、（c）兩圖可知：________________；

【詮釋】本題是課本上有關(guān)演示奧斯特實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。它要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來分析得出結(jié)論。解答：通電導(dǎo)線周圍存在著磁場(chǎng)；通電導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的方向與電流的方向有關(guān)。

（二）數(shù)據(jù)探究型演示實(shí)驗(yàn)

數(shù)據(jù)探究型演示實(shí)驗(yàn)要求通過實(shí)驗(yàn)提供數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行分析探究。所以，在這里就不再談及了。

責(zé)任編輯 楊博