中学物理探究题的分类与分析_机械效率论文

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新的课程标准一改旧教学大纲的传承模式,提出“让学生经历科学探究过程,学习科学研究方法,培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识”。探究式学习就是学生在物理课程和现实生活的情境中,通过发现问题、调查研究、动手操作、分析论证以及合作与交流等探究性活动来获得知识技能和方法的学习方式和学习过程。下面就近两年中考试卷中出现的探究性试题归类分析。

一、根据物理现象提出问题或猜想,根据提出的问题进行分析与论证

题1 (2003年宁夏中考题)物理课本(第二册P89)说:“常用的导线通常是用铜或铝做的,特别重要的用电设备的导线还要用昂贵的银来做”。

(1)你相信“导线还要用昂贵的银来做”是真的吗?简要说明你的理由。

(2)你如何进一步论证或证明你的观点和想法是正确的?

析与解 (1)答“相信”和“不相信”,只要理由充分均可以。

(2)提出证明的方法如:实验、查资料、调查、访问专家等。

题2 在用滑动变阻器做电学实验时,你觉得它有什么缺点?举出两个,并说明改进方法.

缺点一:______,改进方法:______;

缺点二:_______,改进方法:______。

没做过实验,或只按步骤做了几次实验都答不出这个问题,只有独立完成多次电学实验或做过探究实验的同学才能答出这个问题。

析与解 接头需旋紧,麻烦;用插入式接头。直线滑动占地方,用旋转式变阻器。

二、根据实验目的,设计实验或对实验过程进行分析

题 (2003年浙江中考题)某校自然科学兴趣小组,根据生活经验提出了这样的猜测:“保温瓶内的水温下降快慢可能与保温瓶中盛热水的多少有关”。

为了研究这个问题,兴趣小组的同学从总务处借来了8个同样容量的热水瓶作实验,在8个热水瓶中分别装入初温相等、质量不同的热水,在同一环境中同时测量,以保证环境温度相同。8个小时后再测量水温。以下是同学们的实验结果:

┌─────────┬────┬─────┬──┬───┬───┬───┬───┬───┐

│保温瓶编号│

1│2 │ 3 │ 4

│ 5

│ 6

│ 7

│ 8

├─────────┼────┼─────┼──┼───┼───┼───┼───┼───┤

│装入水的质量(kg)│ 2.0

1.9│1.8 │ 1.7 │ 1.6 │ 1.5 │ 1.4 │ 1.3 │

├───┬─────┼────┼─────┼──┼───┼───┼───┼───┼───┤

│ │初温(℃)│

98

│98│ 98 │ 98 │ 98 │ 98 │ 98 │ 98 │

│ 水温 ├─────┼────┼─────┼──┼───┼───┼───┼───┼───┤

│ │末温(℃)│ 84.5 │84│ 83 │ 81.5 │ 79 │ 48 │ 76.5 │ 74 │

├───┴─────┼────┼─────┼──┼───┼───┼───┼───┼───┤

│8小时后的 │ 13.5 │14│ 15 │ 16.5 │ 19 │ 50 │ 21.5 │ 24 │

│温差(℃)││ ││ │ │ │ │ │

└─────────┴────┴─────┴──┴───┴───┴───┴───┴───┘

(1)同学们回顾实验的过程,确认均正确无误,但他们发现6号保温瓶中水的温差与其它各保温瓶中的温差趋势明显不一致。你认为实验的时候,在器材的选择上还存在什么问题?由此可知,这个实验还存在什么缺陷,你认为应作怎样的改进?

(2)分析表中数据后你觉得保温瓶中水温下降的快慢与保温瓶中水的质量的关系是_____。

析与解 (1)6号保温瓶保温性能特别差;6号保温瓶质量差;6号保温瓶与其它保温瓶的保温性能不同;选用的保温瓶性能不一致;保温瓶性能存在差异。

改进方法:把6号保温瓶换掉;选用保温性能相同的保温瓶。

(2)保温瓶中的水的质量越大(小)保温瓶中水温下降就越慢(快)。

三、根据实验数据,探究实验结论或寻找探究规律

题 (2002年上海中考题)为了探究实心圆柱体对水平地面压力的作用效果与哪些因素有关,某同学用若干个不同的圆柱体竖直放置在同一水平沙面上,进行了三组实验,记录有关数据分别如表1、表2、表3所示。实验时,他仔细观察沙面的凹陷程度,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,第二组其次,第三组最小。

表1 (ρ[,铜]=8.9×10[3]kg/m[3])

┌─────┬────┬─────┬────────┐

│ 实验序号 │ 材料 │高度(cm)│底面积(cm[2]) │

├─────┼────┼─────┼────────┤

│1 │

│20│

10

├─────┼────┼─────┼────────┤

│2 │

│20│

20

├─────┼────┼─────┼────────┤

│3 │

│20│

30

└─────┴────┴─────┴────────┘

表2 (ρ[,铁]=7.8×10[3]kg/m[3])

┌─────┬────┬──────┬────────┐

│ 实验序号 │ 材料 │ 高度(cm) │ 底面积(cm[2])│

├─────┼────┼──────┼────────┤

│4 │

│20 │ 10│

├─────┼────┼──────┼────────┤

│5 │

│20 │ 20│

├─────┼────┼──────┼────────┤

│6 │

│20 │ 30│

└─────┴────┴──────┴────────┘

表3 (ρ[,铝]=2.7×10[3]kg/m[3])

┌─────┬────┬─────┬────────┐

│ 实验序号 │ 材料 │高度(cm)│ 底面积(cm[2])│

├─────┼────┼─────┼────────┤

│7 │

│20│ 10│

├─────┼────┼─────┼────────┤

│8 │

│20│ 20│

├─────┼────┼─────┼────────┤

│9 │

│20│ 30│

└─────┴────┴─────┴────────┘

(1)分析比较实验序号1、2、3(或4、5、6,或7、8、9)的数据及观察到的现象,可得出的初步结论是:当圆柱体材料的密度和高度相同时压力的作用效果与底面积______(选填“有关”或“无关”)。

(2)分析比较实验序号______的数据及观察到的现象,可得出的初步结论是:当圆柱体的高度相同时,材料的密度越大,压力的作用效果越显著。

(3)请分析比较实验序号1与7(或2与8,或3与9)的数据及观察到的现象,可得出的初步结果是__________。

(4)进一步综合分析、比较表1、表2、表3中的数据及观察到的现象,并归纳得出结论。(a)分析比较表1、表2或表3中的数据及观察到的现象,可初步得出:_______。(b)分析比较表1、表2和表3中的数据及观察到的现象,可初步得______。

析与解 (1)无关;

(2)1与4(或2与5,或3与6);

(3)当圆柱体的材料相同时,高度越高,压力的作用效果越明显;

(4)(a)圆柱体材料的密度与高度的乘积相同,压力的作用效果就相同;(b)圆柱体材料的密度与高度的乘积越大,压力的作用效果就越显著。

四、根据探究过程,分析实验数据并归纳实验结论

题1 (2003年黄冈中考题)图1所示是某同学利用一端封闭的玻璃管探究气体体积与压强关系的实验装置图。实验时,用水银在管内封入一定质量的气体,将管倒插在水银槽中,使管内外水银面相平,此时管内空气柱的长度4cm。每向上提起玻璃管时,管内水银面升高、空气柱增长,并作相应测量。下表是该同学在实验过程中记录的部分数据(在实验过程中温度保持不变,外界压强始终为P[,0]=76cmHg,玻璃管横截面积为2cm[2]。)

(1)第3次遗漏的数据应为_______cm[3],第4次遗漏的数据为_________cm。

(2)对上面实验数据的分析可得出一个结论:一定质量的气体,温度不变时,_______.

析与解 由表中数据可看出,一定量的气体在温度保持不变时随着玻璃管的向上提升,空气柱的长度增加,空气的体积增大,管内外的液面差变大,即空气的压强减小,我们发现空气柱的长度(体积)与管内外液面差成正比;空气柱的长度(体积)与气体的压强成反比。因此(1)第三次空气的体积为16cm[3],第四次管内外液面差为57cm。(2)压强越大,体积越小。

题2 (2003年泰州中考题)芳芳和兰兰运用如图2所示的实验装置测定了滑轮组的机械效率,在全班交流实验结果时老师提出:如果各组滑轮和穿绕绳子的方式不变,改变其它因素是否会影响它的机械效率呢?大家积极思考,提出了各种猜想,概括起来有如下几种:

猜想1 可能与匀速提升的速度大小有关;

猜想2 可能与被提升的钩码重有关;

猜想3 可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码重都有关;

猜想4 可能与钩码提升的高度有关。

芳芳和兰兰分别根据各自的猜想进行了探究,实验记录如下表.

芳芳的实验记录

┌───────┬────┬─────┬──────┐

│物理量│ 钩码重 │ 绳端拉力 ││

│ ││ │ 机械效率 │

│ │ (N) │ (N)

││

│控制因素 ││ ││

├───────┼────┼─────┼──────┤

│ 提升速度较小 │

10

4.2│

79.4%

├───────┼────┼─────┼──────┤

│ 升高速度较大 │

10

4.2│

79.4%

├───────┼────┼─────┼──────┤

探究结果

││ ││

└───────┴────┴─────┴──────┘

兰兰的实验记录

┌───────┬────┬─────┬─────┐

│物理量│ 钩码重 │ 绳端拉力 │ │

│ ││ │ 机械效率 │

│控制因素 │ (N) │ (N)

│ │

├───────┼────┼─────┼─────┤

│ 大致相同的 │

10

4.2│ 79.4% │

提升速度

├────┼─────┼─────┤

│ │

15

6.0│ │

├───────┼────┼─────┼─────┤

探究结果

││ │ │

└───────┴────┴─────┴─────┘

(1)请帮助兰兰完成表中的一项计算;

(2)请根据她俩的实验记录,分别在表中写出探究结果。

(3)归纳她俩的实验探究数据,你所得的结论是:_____。

析与解 (1)

(2)芳芳的探究结果为:在钩码重一定时,机械效率的大小与提升钩码速度的快慢无关,兰兰的探究结果为:机械效率的大小与提升钩码重有关。

(3)机械效率的大小与钩码上升的速度、被举起的高度均无关,而与钩码重有关(随钩码的重力增加而增大)。

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