浅谈实验探究题的考查及复习策略

[摘 要]

科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式。实验教学是物理教学的重要组成部分，是落实物理课程目标，全面提高学生科学素养的重要途径。以中考实验探究题的考查为重点，剖析中考实验探究题的具体要求，通过对几道中考题的讨论，提出中考实验探究题复习教学的基本策略。

[关键词]

科学探究；实验；考查；复习策略

在物理课程中，实验和科学探究有紧密的联系。从科学探究的角度看，实验是科学探究的重要方式之一；从实验教学的角度看，在实验的过程中可以通过科学探究的诸多要素培养科学探究能力。鉴于此，在对教学和学生学习进行评价，特别是对学生学业考试进行纸笔评价过程中，实验探究题作为一种主要题型，出现在辽宁省乃至全国的大多数初中物理学业考试试卷中，实验探究题的复习也成为重要的专项复习之一。

一、精研《标准》，对必做实验了如指掌

（一）了解《标准》明确提出要求通过实验探究的12个问题

1.1.3经历物态变化的实验探究过程；2.2.6探究并了解杠杆的平衡条件；2.2.8探究并了解液体压强与哪些因素有关；2.2.9探究浮力大小与哪些因素有关；2.3.3探究并了解光的反射定律，探究并了解光的折射现象及其特点；2.3.4探究平面镜成像时像与物的关系；2.3.5探究并知道凸透镜成像的规律；2.4.1探究并了解同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；2.4.3探究并了解通电螺线管外部磁场的方向；2.4.5探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件；3.4.2探究电流与电压、电阻的关系；3.4.6探究并了解焦耳定律。

其中2.2.6；3.4.2；3.4.6三个探究课题是较严格的定量探究，其他课题则是以定性探究为主。

（二）了解《标准》中提出的7项技能性目标要求

1.1.2会用常见温度计测量温度；1.2.2会测量固体和液体的质量；1.2.3会测量固体和液体的密度；2.2.1会根据生活经验估测长度和时间，会选用适当的工具测量长度和时间；2.2.4会测量力的大小；3.4.3会看、会画简单的电路图，会连接简单的串联电路和并联电路；3.4.4会使用电流表和电压表。

（三）对《标准》中的20个学生实验进行分类

1.基本操作类实验。这7项实验包括了力学、热学、电学主要仪器的使用，实验时要求会根据仪器的量度范围、操作要求和注意事项正确操作仪器，会根据仪器的最小分度正确读取测量的数据。

（1）用刻度尺测量长度、用表测量时间。

（2）用弹簧测力计测量力。

（3）用天平测量物体的质量。

（4）用常见温度计测量温度。

（5）用电流表测量电流。

（6）用电压表测量电压。

（7）连接简单的串联电路和并联电路。

训练着力点：熟练掌握基本仪器的使用，测量仪表使用和读数。具体包括：一是从选择仪器（含量程）入手，如电流表、电压表的选用。二是从仪器的使用规则入手，如温度计的使用，用天平测质量等。三是从仪器、仪表的读数入手，如刻度尺、天平、弹簧测力计、温度计、电流表、电压表、电能表等。

对于测量工具的使用一般注意以下几点：选、调、放、测、读、记。对于温度计、刻度尺、秒表、托盘天平、量筒、弹簧测力计、电流表、电压表、电能表，注意所测物理量和单位，量程和分度值；刻度尺要估读到分度值的下一位，托盘天平游码示值以其左边线为准，温度计先定零上还是零下，秒表的小表盘“分”大表盘“秒”，注意秒针的读数是否过了30s，等等。

2.测定性实验有以下4项：

（1）测量物体运动的速度。

（2）测量水平运动物体所受的滑动摩擦力。

（3）测量固体和液体的密度。

（4）测量小灯泡的电功率。

测定性实验包括了基本操作类实验仪器的操作，它是基本仪器的操作在具体项目上的应用。测定性实验都是根据一定的实验原理进行测量的，如物体的速度大小等于它通过的路程和时间之比；水平运动物体所受的滑动摩擦力大小等于它匀速运动时的水平拉力；固体和液体的密度等于它的质量与体积之比；小灯泡的电功率等于它两端电压与通过它电流的乘积。

训练着力点：关注实验目的、实验对象、其中某一操作的目的、现象和结论。如“测物质的密度”中是为了学会用天平和量筒来测物质的密度，原理是公式ρ=m/V，属于间接测量，器材除天平和量筒外还有烧杯、水、细线等辅助器材。测固体密度要先测质量后测体积，主要考虑的是什么？在没有天平和量筒的情况下怎样通过一些生活用品或辅助器材来完成实验？

具体要求做到：使学生会实验的目的、原理、方法和步骤；会控制实验条件；会使用仪器，设计实验方案；会观察和解释实验现象；会分析、推断实验结果、能得出相应的结论。测定性实验应注意所测物理量与研究对象的统一，如测量某一小灯泡的电功率必定是测量该灯泡的电压和电流；测量某一运动过程的速度必定是这段运动过程的路程和时间。有时还要关注测量条件，如通过二力平衡的方法测量滑动摩擦力的大小，必须使被测物体保持平衡状态。

3.探究性实验。这9项探究性实验占全部实验项目的45%，探究性实验不要求在实验时对所有的科学探究要素面面俱到，而是根据课题特点侧重部分要素。

（1）探究浮力大小与哪些因素有关。

（2）探究杠杆的平衡条件。

（3）探究水沸腾时温度变化的特点。

（4）探究光的反射规律。

（5）探究平面镜成像时像与物的关系。

（6）探究凸透镜成像的规律。

（7）探究电流与电压、电阻的关系。

（8）探究通电螺线管外部磁场的方向。

（9）探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。

一个好的实验探究题型考查，需要学生能够注意以下几方面：原理要科学、思路要清晰、方法要简单、操作要可行、现象要明显。学生能够动手做好实验，但不一定能正确地表达这个实验的有关问题，从大量的中考科学探究的复习教学看，很多学生在如何通过书面正确表达探究方面题型存在比较突出的问题，主要是学生不会用物理语言来描述物理过程、现象与结论。具体表现在，不会区分直接因素和间接因素的影响、不能正确进行实验现象的归因、混淆实验结论的因果关系。

二、科学把握，收集实验探究题复习资源

（一）科学探究，重在过程

中考科学探究考在过程与方法的考查。一个完整的科学探究过程，一般包括：提出问题、猜想与假设、设计实验与制定计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等七个要素。具体涉及31个基本要求。以下结合2015年一些省市的案例，简单分析实验探究题的考查。

1.（2015・广东）（1）如图1中物体的长度是______cm，图2中电压表的示数是______V。

（2）图3中量筒里水的体积是______mL。

答案为：（1）2.45；14；（2）46

考点：长度的测量；量筒的使用；电压表的读数方法。

点评：此题在《标准》中属于技能性目标要求，是基本操作类实验的考查。物理测量中有很多的测量工具，刻度尺、秒表、电流表、电压表、天平、量筒、弹簧测力计、温度计等，任何一种工具，一定要注意每一个大格和每一个小格各代表多少。刻度尺需要估读，其他的测量工具不需要估读，读出最接近的数值。

2.（2015・扬州）物理兴趣小组在“探究水果电池电压”的实验中：

小明用铜片和锌片作为电极插入较小的柠檬制成了一个水果电池，如图所示。小华用铜片和铝片插入较大的柠檬也制成了一个水果电池。他们分别连通相同的音乐芯片，小华比小明的芯片声音要响一些。由此他们做出如下猜想：猜想一：水果电池电压可能与水果的大小有关。猜想二：水果电池电压可能与电极的材料有关。

（1）为了验证猜想一，小明用同一个柠檬制成水果电池，沿着电极插入的方向不断慢慢地切去外侧的部分柠檬，分别测出电压，如表一所示：

分析表中数据，说明猜想一是__________（正确/错误）的。

（2）为了验证猜想二，小华用铜片作为电池的正极，分别用外形相同的锌、铝、铁等金属片作为电池的负极，将金属片电极插入柠檬，并保持__________和__________相同，分别测出电压，如表二所示：

[电极材料＼&铜和锌＼&铜和铝＼&铜和铁＼&电压U/V＼&0.880＼&0.60＼&0.46＼&]

分析表中数据，得到的结论是__________。

（3）小明先将柠檬压在桌面上滚了几下，再做成水果电池，测出电压达到1.0V，据此请你提出一个有价值、可探究的问题：__________

答案：（1）错误；

（2）电极间距离；插入深度；水果电池电压与电极的材料有关；

（3）水果电池的电压可能与水果的软硬度有关。

考点：控制变量法与较完整探究性实验方案。

点评：本题目结合水果电池电压的影响因素，考查对控制变量法的理解和运用，这种研究方法就是把多因素的问题变成多个单因素的问题来研究。此题虽然不在学生20个必做实验之列，但重点考查较完整的探究性实验方案，涉及多个科学探究要素。

3.（2015・北京）小林做“碘的升华”实验时，用酒精灯直接对放有少量固态碘的碘升华管加热，如图所示。发现碘升华管内出现紫色的碘蒸气，小林认为碘从固态变成了气态，是升华现象。小红查阅资料发现：常压下，碘的熔点为113.60℃，碘的沸点为184.25℃，酒精灯火焰的温度约400℃。根据这些资料，小红认为小林所做的实验中，碘可能经历了由固态到液态再到气态的变化过程，小林的实验并不能得出碘升华的结论。

请针对小红的质疑，设计一个实验，证明碘能从固态直接变为气态。可以选用上述器材或补充必要的辅助器材。写出实验方案并简要说明。

答案：补充器材：大烧杯、水、石棉网、铁架台。

向大烧杯中注入适量的水并固定在铁架台上，利用酒精灯隔石棉网加热至烧杯中的水沸腾，对固态碘进行水浴加热，发现碘升华管内出现紫色碘蒸气，并未出现液态碘。

常温下，水沸腾温度为100摄氏度，低于固态碘熔点，证明紫色碘蒸气是从固态直接变化而来，说明小红观点错误。

考点：物态变化。

点评：《标准》中明确提出要求的通过实验探究的12个问题之一（1.1.3经历物态变化的实验探究过程）。在教材和教学中，这个实验一般作为演示实验进行，此题考查设计实验与制定计划、进行实验与收集证据、分析与论证等科学探究环节。

4.（2015・上海）在“验证凸透镜成像规律”实验中，某小组同学利用焦距为10厘米的凸透镜、高为3厘米的发光体，光屏和光具座进行实验，将测得的物距u、像距v以及所成像的高L像分别记录在下表中。在验证得到凸透镜成像的初步规律后，为了进一步研究，他们进行适量的运算，将结果分别记录在下表的后两列中。

①根据实验需要1―6的数据，分析比较像距v随物距u的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：凸透镜成像时，__________。

②根据实验序号1―6的数据，分析比较像高L像与v/u的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：凸透镜成像时，__________。

③该小组同学继续利用表中的数据及相关条件，分析、归纳得出结论

（a）根据实验序号1―3的数据，分析比较物距变化量u与相距变化量v的大小关系及成像情况，可得出的初步结论是：__________。

（b）根据实验序号1―6的数据，分析比较物距u变化时，L像、u+v的变化情况，可得出得初步结论是：__________。

答案：①像距随物距的减小而增大；

②物高与像高的比值等于物距与像距的比值；

③（a）当物距大于二倍焦距时，物距变化量u大于像距变化量v；

（b）当物体成实像时，物距越小，像越大，像距与物距的和（u+v）先变小后变大。

考点：凸透镜成像规律。

点评：一个科学探究中，7个要素不可能面面俱到，本题考查的是分析与论证之环节。

5.（2015・沈阳）在“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验中：

（1）实验前，同学们就器材的选取进行了讨论，正方和反方提出了许多观点，小明把他们的观点整理记录如表2，其中合理的是：__________和__________。（填序号）

了解水的沸点，选择量程为-20℃～110℃的实验温度计

③为了节省加热时间，在烧杯中加入1cm深的水

⑤烧杯上加盖纸板，主要目的是防止水沸腾时溅出＼&②选择体温计，因为它可以离开被测液体读数，用起来更方便

④为了便于观察，在烧杯中加满水

⑥烧杯上加盖纸板，主要目的是减少热量散失＼&]

（2）小明安装的实验器材如图甲所示。用酒精灯给水加热，当温度达到88℃时开始记录数据。在看到水沸腾现象后，小明就熄灭了酒精灯，然后根据实验数据绘制了水沸腾时温度与时间关系的图象，如图乙所示。由图可得水的沸点为__________℃。

（3）在评估与交流环节，同学们认为小明的实验仍存在不足，并对水沸腾后小明还应进行的实验操作提出了一些建议，其中正确的是：

A.调大酒精灯火焰，继续加热直到水温达到100℃

B.撤掉烧杯上的纸板，继续加热直到水温达到100℃

C.撤去酒精灯，继续观察温度计的示数，记录数据

D.继续用酒精灯加热几分钟，观察温度计的示数，记录数据

答案：（1）①⑥；（2）98；（3）D

考点：水沸腾时温度变化的特点。

点评：对“探究水沸腾时温度变化的特点”这一探究实验，重在从进行实验、观察数据等环节进行考查。本题除考查这两个环节外，还考察了评估、交流与合作等环节。

6.（2015・大连）小明猜想电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间有关。为了探究“电流通过导体产生的热量与电流是否有关”，所用的器材有：稳压电源、电流表、滑动变阻器、开关、停表各一个；绝热的塑料盒一个，盒内密封着空气，盒内的电阻丝的阻值是10Ω，插在盒中的温度计量程是0～100℃；导线若干。

（1）用笔画线代替导线，将图中的电路连接完整。

（2）记录实验数据的表格如下表。

[实验次数＼&通电时间t/s＼&电阻

①分析表中的数据，得到的探究结论是：________________________________________。

②从表格中提取的能得出该结论的信息是：______________________________。

（3）实验结束后，小明为了缩短实验时间，对原实验方案稍加改动：实验器材不变，通电时间和电流的预设值不变，在每完成一次实验（收集一组数据）后，不断开开关，也不打开通气孔，直接把前一次实验的末温作为下一次实验的初温，再移动滑动变阻器滑片，使电流达到预设值时开始计时，20s后记录末温……

指出改动后方案的两点不足（可以结合原方案的实验数据）；

①______________________________。

②______________________________。

答案：

（1）如右图；

（2）电流通过导体产生的热量与电流有关；通电时间和电阻一定，电流变化，导体产生的热量也变化；

（3）改动后导致第三次实验的末温超过了温度计的最大量程，无法完成第三次实验；改动后，前一次实验的末温并不是下一次实验的初温，所以初温记录有误。

考点：焦耳定律。

点评：此题为《标准》中明确提出要求通过实验探究的12个问题之一，考查设计实验与制定计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等要素。

（二）发挥集体优势，群策群力

做好2015年全省各地一模、二模试卷中科学探究试题的收集与筛选；做好2015年全国中考试题各类中考试卷的收集与筛选；做好2016年全省各市中考复习信息收集；做好2016年科学探究专题复习（教）学案的收集与精选、改编。

三、进行专题训练，提高实验探究题解题技能

以探究活动为线索，设计教学，进行专项复习，进行模拟性、仿真性练习，查漏补缺，强化每个探究环节的训练。例如可选择若干专题，围绕探究的一般过程或者部分环节开展探究活动的复习教学，训练中应侧重于某一环节训练目标要求的实现。如提出问题、进行假设、设计实验、实验技能、分析论证等。为达成更好的教学效果，应当关注：创设探究新情景：接近生活，联系实际，与时俱进。与常规实验结合：衔接紧密，梯度合理，迁移有据。重视必要的实验技能：测量、表格设计、方法选用、现象归纳、数据处理、结论总结、评估改进等。建议教学设计可以从已做过的重要实验开始，不只是重复做过的实验，需要从过程与方法的高度提升，然后逐渐迁移到新的类似的情景中。教师要注意做到“三个转变”。即变老师介绍、讲解解题方法为自己正确选择方法，突出解法的发现和运用；变全面覆盖复习为重点突破，突出中考“热点”探究问题；变以量为主到以质取胜，突出题组训练，通过练、评、思，突出思想方法，掌握解题策略。

[参 考 文 献]

[1]教育部.义务教育物理课程标准（2011版）[S].北京师范大学出版社，2011.

[2]廖伯琴.义务教育物理课程标准（2011版）解读[M].高等教育出版社，2011.