設(shè)計(jì)性、探究性實(shí)驗(yàn)命題解讀

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設(shè)計(jì)性、探究性實(shí)驗(yàn)命題解讀

◇新疆朱繼忠

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)是當(dāng)前高考改革的重點(diǎn),同時(shí)也是難點(diǎn),是高考命題的必然趨勢(shì),在平時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中要加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練．

1設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)就是由學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?在理解實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上,靈活運(yùn)用知識(shí)和技能,進(jìn)行的創(chuàng)造性思維和實(shí)驗(yàn)活動(dòng).通常是將平時(shí)在教學(xué)中通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)所掌握的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)原理以及所熟悉的實(shí)驗(yàn)儀器,設(shè)計(jì)出新的實(shí)驗(yàn)和測(cè)量方法,觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等.

圖1

(1) 己知毫安表表頭的內(nèi)阻為100 Ω,滿偏電流為1 mA;R1和R2為阻值固定的電阻．若使用a和b2個(gè)接線柱,電表量程為3 mA;若使用a和c2個(gè)接線柱,電表量程為10 mA. 由題給條件和數(shù)據(jù),可以求出R1=________Ω,R2=________Ω.

(2) 現(xiàn)用一量程為3 mA、內(nèi)阻為150 Ω的標(biāo)準(zhǔn)電流表對(duì)改裝電表的3 mA檔進(jìn)行校準(zhǔn),校準(zhǔn)時(shí)需選取的刻度為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mA.電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5 V,內(nèi)阻忽略不計(jì);定值電阻R0有2種規(guī)格,阻值分別為300和1000 Ω;滑動(dòng)變阻器R有2種規(guī)格,最大阻值分別為750和3000 Ω.則R0應(yīng)選用阻值為_(kāi)_____Ω的電阻,R應(yīng)選用最大阻值為_(kāi)_____Ω的滑動(dòng)變阻器．

(3) 若電阻R1和R2中有一個(gè)因損壞而阻值變?yōu)闊o(wú)窮大,利用圖1-乙的電路可以判斷出損壞的電阻．圖1-乙中的R′為保護(hù)電阻,虛線框內(nèi)未畫出的電路即為圖1-甲虛線框內(nèi)的電路．則圖中的d點(diǎn)應(yīng)和接線柱____(填“b”或“c”)相連．判斷依據(jù)是______．

答案(1) 15, 35. (2) 300, 3000.

(3) c, 閉合開(kāi)關(guān)時(shí),若電表指針偏轉(zhuǎn),則損壞電阻是R1,若電表指針不動(dòng),則損壞電阻是R2.

分析該題是一道對(duì)電表改裝、校準(zhǔn)問(wèn)題的探究實(shí)驗(yàn),綜合考查了歐姆定律、電阻的串、并聯(lián)、閉合電路的歐姆定律等電學(xué)知識(shí)．

I滿R表=(I表1-I滿)(R1+R2).

使用a和c2個(gè)接線柱時(shí)有:

I滿(R表+R2)=(I表2-I滿)R1,

I表1和I表2為改裝電表的量程,解以上各式得:

R1=15 Ω,R2=35 Ω．

(2) 電流表校準(zhǔn)時(shí)需選取的刻度為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mA,可知電路中總電阻最大為Rmax=3000 Ω, 最小阻值為Rmin=500 Ω, 若定值電阻選用1000 Ω,則無(wú)法校準(zhǔn)3 mA的刻度,所以定值電阻選用500 Ω,由于最大電阻要達(dá)到3000 Ω,所以變阻器要選擇3000 Ω．

(3) 因?yàn)橹挥幸粋€(gè)電阻損壞,所以d點(diǎn)應(yīng)與c連接．原因是R1與○A表并聯(lián),則當(dāng)R1損壞時(shí)電表○A 仍有示數(shù),指針偏轉(zhuǎn);而R2與○A 表串聯(lián),則當(dāng)R2損壞時(shí)電表○A 無(wú)示數(shù),指針不動(dòng),據(jù)此閉合開(kāi)關(guān)時(shí),若電表指針偏轉(zhuǎn),則損壞電阻是R1,若電表指針不動(dòng),則損壞電阻是R2.

2探究性實(shí)驗(yàn)

探究性實(shí)驗(yàn)是不知道實(shí)驗(yàn)結(jié)果的,實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往有多種．要看實(shí)驗(yàn)結(jié)果才能判斷實(shí)驗(yàn)假設(shè)的正確與否．考查考生提出問(wèn)題的能力、猜想和假設(shè)的能力、選擇研究方法的能力、數(shù)據(jù)處理的能力以及分析和推理的能力等.它的主要目的不是去驗(yàn)證已有的結(jié)論和規(guī)律,而是通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析,得出結(jié)論和規(guī)律．

圖2

① 按圖2-甲所示的電路連接好電路;

② 接通開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的滑片,使其阻值開(kāi)始時(shí)在阻值較大的位置上,使得電流表的指針偏轉(zhuǎn)接近滿偏,并記下電流表和電壓表的讀數(shù)I1、U1;

③ 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,同時(shí)每隔5 s讀一次電流表的示數(shù)I2、I3… 并將測(cè)出的結(jié)果記錄在設(shè)計(jì)好的表格里;

④ 將上述測(cè)量的每一結(jié)果在如圖2-乙中的I-t坐標(biāo)中描繪出相對(duì)應(yīng)的點(diǎn);

⑤ 改變滑動(dòng)變阻器的滑片位置,使其阻值依次減小到一個(gè)合適的位置,再閉合開(kāi)關(guān)S,重復(fù)上述操作幾次;

⑥ 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,將剛才電路中的電容器拆掉,換成另一個(gè)電容器,再進(jìn)行上述操作．

(1) 該同學(xué)根據(jù)某次(U1=8.0 V)放電記錄的數(shù)據(jù),在I-t坐標(biāo)中描繪出的所有點(diǎn)如圖3所示．請(qǐng)用平滑曲線連接各點(diǎn),得出I-t圖象;得到的圖象與坐標(biāo)軸所圍的面積的物理意義是________;該電容器的電容C=________F．

圖3

(2) 實(shí)驗(yàn)表明,對(duì)同一電容器而言,每一個(gè)充電電壓所對(duì)應(yīng)的放電電流I-t圖象盡管不同,但它們與坐標(biāo)軸所圍的面積和此電壓的比值卻近似________;而不同的電容器這個(gè)比值是________的．(填“相等”或“不相等”).

(3) 若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,該同學(xué)把電壓表錯(cuò)接在D、E2端,則電容的測(cè)量值比它的真實(shí)值________．(填“大”“小”或“相等”)

分析課本在講述電容器電容時(shí),沒(méi)有給出具體的實(shí)驗(yàn)操作,沒(méi)有具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．本實(shí)驗(yàn)巧妙探究了同一電容器其所帶電荷量與兩極板電勢(shì)差的比值是個(gè)常數(shù)、不同的電容器所帶電荷量與兩極板電勢(shì)差的比值是不同的這2個(gè)結(jié)論．

圖4

(2) 相等;不相等．

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)都是以生活、生產(chǎn)中常見(jiàn)的問(wèn)題或規(guī)律作為探究的對(duì)象,圍繞問(wèn)題或規(guī)律展開(kāi)探究活動(dòng),進(jìn)而去驗(yàn)證結(jié)論、解決問(wèn)題或推知規(guī)律．設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要是根據(jù)題目中所給的條件,利用所學(xué)的物理知識(shí),自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),分析、計(jì)算實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的數(shù)據(jù)去驗(yàn)證物理規(guī)律;而探究性實(shí)驗(yàn)突出的則是探索性和啟發(fā)性,它注重的是探索能力．

(作者單位：新疆博湖縣博湖中學(xué))