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少年智则中国智，少年强则中国强。卓越教育-1-中考物理解题指导：探究与实验题★科学探究的要素与方法1．科学探究的要素有：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。2．最常用的研究方法是控制变量法。其它还有等效法、模型法、类比法、转换法、实验和推理法、比较法、综合法等等。中考的物理实验探究过程可能涉及所有的要素，也可能只涉及部分要素。★中考探究题类型与解答策略1.提出问题：要通过对日常生活、实验现象或资料介绍的分析思考，根据经验和已有知识，用文字表述自己发现的、可探究的、具体的问题。2.（推理、类猜想与假设：根据经验和已有知识，找出事物的联系，运用科学方法比等）提出有一定依据的猜想和假设。3.制定计划与设计方案：一是给出了猜想与假设来设计探究方案；二是自己提出猜想与假设来设计探究方案。都要求能根据现有条件和探究要求，确定最好的方法和所需要的器材，并能采用控制变量的操作方法。4.进行实验与收集证据：会使用初中各种物理实验测量仪器，了解它们的使用要求和操作要领，能设计绘制记录数据的表格。5.得出结论：一是“要求探究教材未涉及的知识规律”得出结论，二是“要求探究教材隐性知识规律”得出结论。一般要运用到分析法、比较法、综合法、推理法得出结论。6.评估：一是对设计方案的评估，二是对实验操作的评估，三是对分析与论证及得出结论的评估。要求能对探究行为和收集信息的科学性、可靠性进行评价；能注意假设与探究结果间的差异，并对这种差异及引起这种差异的规律进行分析，发现和提出新的问题，提出改进探究方案的具体方法。★中考探究题实例分析例1（重庆）物理研究中常常用到“控制变量法”“等效替代法”“理想化模型”“类比法”等科学方法，在下列研究实例中，运用了“控制变量法”的是（）A．研究电流时，从分析水流的形成来分析电流的形成B．研究磁场时，用磁感应线描述空间磁场的分布情况C．研究滑动摩擦力与压力大小关系时，保持接触面的粗糙程度不变D．研究杠杆的平衡条件时，将撬棒抽象为绕某一固定点移动的硬棒解析：在研究物理问题时，某一物理量往往受几个不同物理量的影响，为了确定各个不同物理量之间的关系，就要控制某些量，使其保持不变，改变某一个量，看所研究的物理量与该物理量之间的关系，这样的方法是控制变量法。本题中的C项运用了这种方法。将一个物理量、一个物理装置、一个物理状态或过程用另一个物理量、另一个物理装置、另一个物理状态或过程来替代，得到同样的结论，这种方法是等效（替代）法。如串、并联电路总电阻的研究、曹冲称象、平面镜成像的实验中应用了这种方法。把复杂问题简单化，摒弃次要条件，抓住主要因素，对实际问题进行理想化处理，是“理想化模型”。如“光线”“磁感线”“杠杆”“匀速直线运动”就是理想化模型。本题中的B、D项运用了这种方法。为了把要表述的物理问题说得清楚明白，往往用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比要说明的那些抽象的、无形的、陌生的事物。通过类比找出类似的规律。如用“水压”类比“电压”，用“水流”类比“电流”，用抽水机类比电源等。本题中的A项运用了类比法。例2（庐江）《楚天金报》消息，4月15日清晨，湖北十堰市竹山县一单位在做宣传活动时，伴随着激扬的音乐声，飞翔的15只珍稀红嘴相思鸟纷纷落地而亡！关于珍稀红嘴相思鸟为何会集体自杀，请提出你的猜想。解析：“集体自杀”这种反常行动，往往是由于神经系统受到损害而收起的，结合噪声的危害知识可提出合理的猜想：噪声太大使鸟的中枢神经被破坏。少年智则中国智，少年强则中国强。卓越教育-2-例3（济宁）当光由水斜射入空气时，在界面处既发生反射现象，又发生折射现象，并且光在空气中的折射角大于光在水中的入射角，如图1所示.当入射角增大时，折射角也随着增大。那么，当入射角增大到一定程度时将会发生什么现象？请在下面写出你的猜想和支持你这一猜想的理由。猜想：_____________________;理由：__________________________。解析：根据题目所提供的光从水中射入空气的现象，折射光线离水面更近，在入射角还没有增大到90。时，折射角就增大到90。了，而这时如果再增大入射角，空气中已经没有了折射光线。通过对这个现象的推理，做出合理的猜想：折射光线将消失，光线全部返回到水中；理由：当入射角增大到一定程度时，折射角将大于90。。例4（柳州）小明家电热毯的电阻线断了，他把电阻线接上后继续使用一段时间，发现接头处烧焦了。(1)小明猜测接头处的电阻________(选填“变大”或“变小”)。相同时间内产生的热量增多，是接头处烧焦的原因。(2)剪下包含有接头处的电阻线一段（足够长），请你设计一个实验来验证小明的猜测。要求：①画出所用的电路图。②写出实验步骤。解析：（1）用焦耳定律帮助推测：电阻变大时，产生的热量会增多。（2）实验的目的是为了证实接头处的电阻比其它地方的电阻要大，所以还要有其它地方电线来进行比较。从控制变量方面来考虑，用以比较的电线应当与接头处的电线是相同的，只不过一段烧焦了，而另一段是完好的。至于电阻的大小，可以用伏安法进行测量。解答如下：①如图2所示②a.用刻度尺量长度，剪下一段有接头处的电阻线，又剪下一段等长的电阻线，两段电阻分别记为R1和R2；b.把R1和R2分别接入设计的电路图中R的位置，分别测U1、I1和U2、I2，算出R1和R2的阻值，若R1R2，则证实小明的猜想。例5（广州）小芳在做探究感应电流方向与哪些因素有关时，猜想金属棒在磁场中运动产生的感应电流的方向可能与磁场的方向有关。也可能与棒的运动方向有关。她设计了如下实验，装置如图3.①使金属棒向右运动，看到电流表指针向左偏②把磁铁南、北极上下对调，金属棒变为向左运动，看到电流表指针仍向左偏。根据以上现象，小芳得出了感应电流的方向与磁场的方向、棒的运动方向无关的结论。你认为小芳的结论正确吗？若认为正确请说明理由，若有错，分析小芳得出错误结论的原因。解析：感应电流的方向既然可能与磁场的方向有关，也可能与棒的运动方向有关，那么小芳在设计和操作实验时，就应当有控制变量的意识：在探究感应电流方向与磁场方向是否有关时，应保持运动方向不变；在探究感应电流方向与运动方向是否有关时，应保持磁场方向不变。然而小芳在实验时，却同时改变了两个因素，所以得出的结论不可靠。（就好象在体育课上，老师同时发出两个“向后转”的口令，结果使执行口令的人仍然回到原来的方向，这时你不能说老师的口令是无效的）例6（威海）为测量一只标有“6.3V0.3A”的小灯泡的额定功率，其实验小组设计了图4的电路图，现有实验器材为：电压表（量程0—3V，0—15V）一块，电流表（量程0—0.6A，0—3A）一块,“10Ω2A”和“50Ω1A”的滑动变阻器各一只，电源（电压恒定为12V）aNR少年智则中国智，少年强则中国强。卓越教育-3-一个，开关一个，导线若干。实验时，甲同学认为电压表和电流表都应选用小量程，滑动变阻器应选用“50Ω1A”的；乙同学认为电压表应先用大量程，电流表应先用小量程，滑动变阻器应先用“10Ω2A”的。请你对两位同学器材选择的合理性作出评价并填在下面的表中（如合理，不需要说明理由；如不合理，请指出不合理之处和产生的后果）。解析：一般，电压表的量程选择要看电源的电压，本题中电源电压为12V，选用0—3V的量程一是有可能损坏电压表，二来也不能显示出灯的额定电压。电流表的量程选择一般不能比电路的最大电流要小，小灯泡的额定电流是0.3A，电路的最大电流不会比0.3A高很多，用0—0.6A的小量程足以进行测量。滑动变阻器在此实验中的作用是调节灯泡两端的电压，通过计算可知小灯泡的电阻为21Ω，约为10Ω变阻器的2倍，根据串联电路的分压特点，小灯泡最少也能分担电源电压的三分之二强，即总是在8V以上，对于额定电压是6.3V的小灯来说，后果很严重：它不能得到额定电压，而且时刻处于烧毁的危险中。通过以上分析，甲、乙同学的方案都有不合理之处。解答如表1所示。是否合理不合理之处不合理产生的后果甲否（不合理）电压表量程太小电压表无法指示小灯泡的额定电压（可能损坏电压表）乙否（不合理）滑动变阻器阻值过小小灯泡实际电压总是超过额定电压（可能损坏小灯泡）表1例7（哈尔滨）同学们在一起交流学习体会时，一位同学说：“电路消耗的总功率都等于各用电器消耗的功率之和”。另一位同学想用实验来验证他的说法是否正确，于是他设计了图5所示的电路进行实验。图中电源电压为3V，实验中他记录和计算的数据如下表2所示。测量的位置ABC电流I/A0.40.10.3电功率P/W1.20.30.9表2请你对该同学验证的过程与得到的结论是否科学，谈一谈自己的观点。解析：一般对于结论的得出要经过推理或者综合分析，他要验证的是“电路消耗的总功率都等于各用电器消耗的功率之和”，然而他设计的实验只验证了“并联电路消耗的总功率都等于各用电器消耗的功率之和”，因而犯了以偏概全的错误，结论是不科学的。另外，要想使从数据得出的结论更加可靠，应当在多次测量的基础上下结论。一组数据得出的结论，具有很大的偶然性，因而他的结论也是不可靠的。例8（潍坊）交流与评估是科学探究的一个重要环节。光明中学八二班的同学利用如图6所示的实验装置完成了“测滑轮组机械效率”的实验以后，进行了小组交流，以下表3是各小组的实验数据记录：请你对表中各小组的实验数据进行比较分析，回答下列问题：（1）实验中影响滑轮组效率的主要因素是什么？（2）1、2两个小组的动滑轮重相同，提起的钩码重也相同，测出的滑轮机械效率却不同，可能的原因是什么？（3）请你就如何提高滑轮组的机械效率提出自己的建议。实验小组钩码重G/（N）动滑轮Gˊ/（N）拉力F/（N）滑轮组的机械效率η/（%）10.50.40.3547.620.50.40.3843.9ABC少年智则中国智，少年强则中国强。卓越教育-4-图6表3解析：（1）分析表中的各组数据，钩码重相同而动滑轮重不同时，机械效率不同，可见动滑轮重影响了机械效率；动滑轮重相同而钩码重不同时，机械效率也不同，可见钩码重也影响了机械效率。至于拉力的不同是由于钩码和动滑轮重的不同而引起的。所以本题应答：钩码重和动滑轮重。（2）额外功的产生往往与摩擦有关，在钩码和动滑轮重都相同时，机械效率的不同就有可能是绳与滑轮的摩擦或者滑轮与滑轮轴之间的摩擦不同而引起的。另外，本探究实验的操作要求匀速拉动测力计，如果没有使测力计匀速上升，也可能造成拉力的测量不准确。（3）从影响滑轮组机械效率的因素出发，要提高机械效率，可以选用较轻的动滑轮组装滑轮组；对于给定的滑轮组，可以通过增大提起的物重提高效率；另外要保持良好的润滑，减小轮与轴之间的摩擦。310.60.6253.8410.80.7146.9520.60.9868.0620.81.0662.9