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类型三:设计型实验题
让我们自行设计实验方案,能考查综合运用能力、创新能力和独立解决问题的能力。常见设计型实验题多数是力学和电学题目,并有以下特点:①基础性:大部分题目以课本知识为依托,不脱离教材,考查我们对知识的灵活运用能力;②开放性:设计题大部分没有唯一答案,只要求写出其中的一种或几种;③贴近生产、生活,把日用品作为实验仪器来验证物理规律,考查知识的迁移能力与运用能力。
例5?摇(2012年天津市中考题)小明要测量一根1 m左右、粗细和质地都均匀的细木棒的质量,通过估测发现木棒的质量会超出现有天平的量程,于是,他想用其他方法进行测量。
现有器材:天平、一块质量适当的金属块、一把量程为20 cm的刻度尺和几根足量长的细绳。
只利用现有器材请你帮他设计测量这根细木棒质量的方案,要求:
(1)写出主要实验步骤和需测量的物理量;
(2)写出木棒质量的数学表达式(用测量量表示)。
分析:(1)木棒的质量会超出现有天平的量程,不能直接测量,可以把木棒当做杠杆,利用杠杆平衡条件求解:如图,将金属块挂在木棒的一端,用细绳拴在木棒中间的某一位置(支点),移动绳的位置,使木棒保持水平平衡,木棒的重力作用在中心上,用刻度尺测量两边力臂,用天平测量铁块的质量(求出重力),利用杠杆平衡条件求木棒重力;
(2)由于木棒保持水平平衡,求出两边力臂,利用杠杆平衡条件求木棒的重力,再用重力公式求木棒的质量。
解:(1)主要实验步骤:
① 用天平称出金属块的质量m;
② 用细绳和刻度尺测出木棒的长度L;
③ 将用细绳系好的金属块系在木棒的一端,然后再将另一细绳一端做成绳环套在木棒上,用手提起该绳的另一端,并移动绳环的位置,使木棒保持水平平衡;
④ 用细绳和刻度尺测量出绳环到系金属块那端的木棒长度L′。
(2)如图,以O为支点,
∵ 杠杆平衡, ∴ G铁 × L′=G × (■L-L′)。即:mg × L′=Mg × (■L-L′)
解得:木棒的质量:M=■m。
答:(1)主要实验步骤和需测量的物理量同上;(2)木棒质量的数学表达式为M=■m。
点评:本题巧用杠杆平衡条件测量木棒的质量,难点在实验步骤的设计,想到把木棒当做杠杆去用是本题的突破口。
类型四:开放型实验题
有许多物理实验可以用不同的方法来做,用不同的实验方法、不同的实验仪器能得出相同的实验结果,也就是说物理实验具有开放性。开放型实验题是近年考题中的一个新亮点,特点是题设条件不确定、解题方法多样化、答案不唯一;在考查考生实验能力的同时还考查考生的创新能力、发散思维能力。因为一题多解,考题的难度并不大。
例6?摇(2012年辽宁省阜新市中考题)在物理课上,同学们正在进行“探究压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,老师为每小组提供的器材如下图所示,其中第六小组的任务是“探究压力的作用效果跟受力面积大小的关系”,同组同学经过激烈讨论设计了不同的实验方案。表格中的示例是已完成的一个实验,请你再写出两个不同的实验。根据示例的要求,将表格中的空白填写完整。
根据实验现象,组内交流,共同得出的实验结论应为:在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
分析:(1)压力作用效果跟压力大小和受力面积大小有关,探究压力作用效果跟受力面积的关系,控制压力大小不变;探究压力作用效果跟压力大小关系时,控制受力面积不变。
(2)在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显;在受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。
解:(1)控制压力大小不变,改变受力面积,比较压力作用效果跟受力面积的关系,用受力面的形变大小来反映压力作用效果。
(2)实验都能得出:在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
故答案为:见上表(选择其中的两个实验即可);在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
点评:掌握压力作用效果的影响因素,利用控制变量法和转换法设计压力作用效果的影响因素。
让我们自行设计实验方案,能考查综合运用能力、创新能力和独立解决问题的能力。常见设计型实验题多数是力学和电学题目,并有以下特点:①基础性:大部分题目以课本知识为依托,不脱离教材,考查我们对知识的灵活运用能力;②开放性:设计题大部分没有唯一答案,只要求写出其中的一种或几种;③贴近生产、生活,把日用品作为实验仪器来验证物理规律,考查知识的迁移能力与运用能力。
例5?摇(2012年天津市中考题)小明要测量一根1 m左右、粗细和质地都均匀的细木棒的质量,通过估测发现木棒的质量会超出现有天平的量程,于是,他想用其他方法进行测量。
现有器材:天平、一块质量适当的金属块、一把量程为20 cm的刻度尺和几根足量长的细绳。
只利用现有器材请你帮他设计测量这根细木棒质量的方案,要求:
(1)写出主要实验步骤和需测量的物理量;
(2)写出木棒质量的数学表达式(用测量量表示)。
分析:(1)木棒的质量会超出现有天平的量程,不能直接测量,可以把木棒当做杠杆,利用杠杆平衡条件求解:如图,将金属块挂在木棒的一端,用细绳拴在木棒中间的某一位置(支点),移动绳的位置,使木棒保持水平平衡,木棒的重力作用在中心上,用刻度尺测量两边力臂,用天平测量铁块的质量(求出重力),利用杠杆平衡条件求木棒重力;
(2)由于木棒保持水平平衡,求出两边力臂,利用杠杆平衡条件求木棒的重力,再用重力公式求木棒的质量。
解:(1)主要实验步骤:
① 用天平称出金属块的质量m;
② 用细绳和刻度尺测出木棒的长度L;
③ 将用细绳系好的金属块系在木棒的一端,然后再将另一细绳一端做成绳环套在木棒上,用手提起该绳的另一端,并移动绳环的位置,使木棒保持水平平衡;
④ 用细绳和刻度尺测量出绳环到系金属块那端的木棒长度L′。
(2)如图,以O为支点,
∵ 杠杆平衡, ∴ G铁 × L′=G × (■L-L′)。即:mg × L′=Mg × (■L-L′)
解得:木棒的质量:M=■m。
答:(1)主要实验步骤和需测量的物理量同上;(2)木棒质量的数学表达式为M=■m。
点评:本题巧用杠杆平衡条件测量木棒的质量,难点在实验步骤的设计,想到把木棒当做杠杆去用是本题的突破口。
类型四:开放型实验题
有许多物理实验可以用不同的方法来做,用不同的实验方法、不同的实验仪器能得出相同的实验结果,也就是说物理实验具有开放性。开放型实验题是近年考题中的一个新亮点,特点是题设条件不确定、解题方法多样化、答案不唯一;在考查考生实验能力的同时还考查考生的创新能力、发散思维能力。因为一题多解,考题的难度并不大。
例6?摇(2012年辽宁省阜新市中考题)在物理课上,同学们正在进行“探究压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,老师为每小组提供的器材如下图所示,其中第六小组的任务是“探究压力的作用效果跟受力面积大小的关系”,同组同学经过激烈讨论设计了不同的实验方案。表格中的示例是已完成的一个实验,请你再写出两个不同的实验。根据示例的要求,将表格中的空白填写完整。
根据实验现象,组内交流,共同得出的实验结论应为:在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
分析:(1)压力作用效果跟压力大小和受力面积大小有关,探究压力作用效果跟受力面积的关系,控制压力大小不变;探究压力作用效果跟压力大小关系时,控制受力面积不变。
(2)在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显;在受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。
解:(1)控制压力大小不变,改变受力面积,比较压力作用效果跟受力面积的关系,用受力面的形变大小来反映压力作用效果。
(2)实验都能得出:在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
故答案为:见上表(选择其中的两个实验即可);在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
点评:掌握压力作用效果的影响因素,利用控制变量法和转换法设计压力作用效果的影响因素。