第15讲 实验探究专题复习

随着课标教材的推广及新课改理念的深入，实验探究成为当前物理教学和中招试题改革的热点.新教材充分体现了课程标准的要求，把科学探究的学习和科学内容的学习放到了同等重要的地位.综观近几年中招试题中实验探究题的类型及趋势，是稳中有进、稳中有变，重在过程与方法，将设计实验作为考查的重点，兼顾科学方法和实验技能方面的考查.涉及实验探究的内容更广泛，题型更多样，对综合能力的要求更高.

下面结合近年中考试题中有关实验探究方面的典型试题，从三个方面对实验探究题进行专题复习，即：实验设计与科学方法；实验过程与实验技能；探究范围与综合能力.

[重点考点]

近年的中考试题，在考查同学们科学探究能力的同时，重视对科学思维能力的考查.

科学探究过程包括的七个要素有：提出问题、猜想和假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、评估、交流和合作.其中制定计划与设计实验是重点，也是中考的主要考点.在制定计划与设计实验的过程中，必须结合具体探究内容采用科学的物理分析方法，例如控制变量法、等效替代法、模型法、实验推理法、转换法、图象法、统计法等.

[中考常见题型]

例1 请你设计一个实验，证明固体可以传声.

思路分析：此题是一个考查设计实验能力的题目.要证明固体可以传声，实验器材应包括发声体和传递声音的固体.设计实验的关键是发声体发出的声音必须很小，要使声音小到通过空气传播听不到的程度，只有这样才能证明人所听到的声音是由固体传播的.而这一点恰恰是不少同学在设计实验时容易忽视的.

参考答案：一位同学在桌子（或竹竿、木棒）的一端用手指轻轻地摩擦，另一位同学将耳朵贴在桌子（或竹竿、木棒）的另一端，体验是否能听到声音，如果能听到声音，就证明固体可以传声.（只要设计合理均可）

例2 （2007年潍坊）如图1所示，在“探究声音是由物体振动产生的”实验中，将正在发声的音叉紧靠悬线下的轻质小球，发现小球被多次弹开.这样做是为了（）.

A. 使音叉的振动尽快停下来

B. 把音叉的微小振动放大，便于观察

C. 把声音的振动时间延迟

D. 使声波被多次反射形成回声

思路分析：人的视觉能力有限，有些振动是看不出来的，怎样想办法将物体的振动“放大”呢？可以用“转换法”将物体的振动放大.如本题所述，就是将音叉的振动转换为轻质小球的振动.如果将音叉放入水中，可以看到激起的水花，就是将音叉的振动转换为水的振动.正确选项为B.

例3 如图2所示，把一手机设置为响铃状态，放在玻璃罩中，用另一手机拨打罩内的手机号码，可以听到手机的铃声.逐渐抽出玻璃罩中的空气，听到铃声逐渐变____，由此可以推论：____.

思路分析：此题的探究过程是：逐渐抽出玻璃罩中的空气，可以听到手机的铃声逐渐变小.虽然不能将玻璃罩中的空气完全抽出而达到真空状态，但是可以在实验探究的基础上，用“实验推理”的方法，得出“真空不能传声”的结论.

例4 物理课后，小南和小雄将一块铜片和一块锌片插入西红柿，做成了一个“西红柿电池”，如图3.小南和小雄想探究西红柿电池的电压大小与哪些因素有关.小雄说：“可能与两金属片之间的距离有关.”小南想了想说：“也可能与两金属片插入西红柿的深度有关.”为了验证猜想是否正确，他们找来了电压表，连成了如图3所示的电路.

（1） 请你选择其中一个猜想，提出验证的方法.

（2） 目前人们乱扔废旧电池的现象非常普遍，请你针对这种现象，给有关部门提出一条合理建议.

思路分析：本题在提出问题和猜想的基础上，要求同学们制定计划并设计实验，最后再收集证据.在实验过程中采用了“控制变量法”.其中第（1）问考查用正确的思想方法设计实验的能力，第（2）问则从环保的角度考查同学们的情感态度及环保意识.

参考答案：（1） 答案1：探究电压与两金属片插入深度的关系.当两块金属片插入西红柿某一深度时，观察并记录电压表示数；在同一位置，改变两金属片插入的深度，再观察并记录电压表示数.比较两次电压表示数的大小与深度的关系.答案2：探究电压与两金属片之间的距离的关系.两块金属片相距一定的距离插入西红柿，记下插入的深度，观察并记录电压表示数；改变两金属片间的距离，两块金属片仍插入相同的深度，再观察并记录电压表示数.比较两次电压表示数的大小与距离的关系.（2）分类回收等.

例5 小明想用如下的方法测量大气压强的值：将面积为1×10-3 m2的吸盘按在光滑水平桌面上，挤出里面的空气，用最大测量值是5 N的弹簧测力计测量大气压力，如图4所示，然后计算大气压强.假设你已经知道大气压强的数值为1×105 Pa，请你通过计算说出小明能不能完成测量.

思路分析：此题利用“转换”、“替代”的思想方法测量大气压强.吸盘受到竖直向下的力等于大气压强与吸盘面积的乘积，吸盘受到竖直向上的力是弹簧测力计对吸盘的拉力，其大小等于测力计的示数.当吸盘刚被拉掉（平衡刚被打破）时，可以用测力计的示数“替代”吸盘受到的竖直向下的力，即大气对吸盘的压力.

参考答案：F=pS=105 Pa×10-3 m2=100 N>5 N，弹簧测力计的量程过小，所以小明不能完成测量.

[重点考点]

在近年中考的实验探究题中，更重视“实验过程与实验技能”的考查，因为课标也要求同学们一定要亲历实验，一定要掌握正确的实验操作方法，以利于对基本物理规律的理解和应用，中考也正是体现了这一点.

[中考常见题型]

例6 如图5所示，甲、乙为“研究液体对容器的压强”的两个实验，甲图表示液体对____有压强，产生的原因是____；乙图表示液体对____也有压强，产生的原因是____.

思路分析：此题要求学生在“亲历实验”的基础上，经过“观察思考”，理解液体压强的特点.“亲历实验”和“观察思考”这两个环节缺一不可.

参考答案：容器的底部 液体受到重力 容器的侧壁 液体具有流动性

例7 在玻璃瓶内装一些水，用一个插有两端开口细管的塞子将玻璃瓶口塞紧，如图6所示.从细管的上端向瓶内用力吹气，当停止吹气后，你将看到的现象是____.你认为产生这种现象的原因是____.

思路分析：此题要求学生通过“亲历实验”，感受大气压的存在，理解大气压的作用.

参考答案：液面上升 瓶内气体压强大于瓶外大气压

例8 （2007年济宁）天平、温度计、刻度尺、电压表是我们实验中常用的基本测量仪器.图7中四幅图表示的是一些同学对这四种仪器的操作和使用情况.其中不正确的是（）.

思路分析：此题考查同学们的实验技能，要求同学们会正确使用天平、刻度尺、温度计以及电压表.考查的范围较广.应选A.

例9 某实验小组在探究光的折射规律时，将光从空气分别射入水和玻璃，测得的数据如下表.

分析表格中的数据，请写出两条你所发现的规律.（1）____；（2）____.

思路分析：此题主要是培养同学们由记录的实验数据发现物理规律的能力.如果曾经亲历实验，并且经过认真观察和思考，就会轻而易举地发现规律，还能提高解题速度.

参考答案：入射角为0°，折射角也为0°；入射角增大，折射角也随着增大；光从空气斜射入水中或玻璃中时，折射角小于入射角；入射角一定，光从空气斜射入不同介质中的折射角不同.（可以写出任意两条）

例10 甲、乙两位同学一起测量一只标有“6.3 V0.3 A”字样的小灯泡的额定功率.可供选择的实验器材有：电源（电压恒为12 V）一个，电压表（量程0～3 V、0～15 V）一个，电流表（量程0～0.6 A、0～3 A）一个，“10 Ω2 A”和“50 Ω1 A”的滑动变阻器各一个，开关一只，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“50 Ω1 A”的；乙同学认为电压表应选用大量程，电流表应选用小量程，滑动变阻器应选用“10 Ω2 A”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（对于合理之处，不需要指出；指出不合理之处以及不合理之处所产生的后果）.

思路分析：解题时把各种数据进行比较，同时要注意滑动变阻器的作用.此题不仅要求同学们会正确使用电学实验器材，而且要求同学们能全面考虑问题，会正确选择实验器材，会正确选择量程，对实验技能、实验水平的要求更高.

参考答案：

[易错易混题型]

例11 （2007年哈尔滨）学校实践活动小组的同学在利用图8所示装置探究滑动摩擦力的大小与什么有关时，得到如下实验数据：

（1） 你认为表中哪个数据是不合理的？指出导致数据不合理的原因.

（2） 请你分析表格中的数据，得出实验结论.

（3） 许多同学指出该实验操作方法存在不足，请你利用现有器材进行改进，并叙述改进后有哪些优点.

思路分析：此题要求同学们根据自己在实验操作过程中的亲身体会，注意实验操作中的关键问题，并能提出改进措施，对实验技能的要求更高.此题常见错误是认为滑动摩擦力的大小与速度的大小有关，而实验操作的真正关键是“匀速”.

参考答案：（1） “2.9 N”的数据不合理.可能是由于没有匀速拉木块造成的.（2） 滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关；压力越大，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大.（3） 改进：拉动木块下面的木板运动，保持弹簧测力计不动.改进后的优点：实验易操作，可使读数准确.

[重点考点]

近年的实验探究试题更加广泛地联系生产、生活实际，恰当反映了物理科技发展对社会进步的影响，进一步体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念.这就要求同学们能够在课本基本探究实验的基础上，扩大探究的深度和探究的范围，提高自己的综合能力.

[中考常见题型]

例12 小林学过有关机械效率的知识后提出了两个问题：“斜面的倾斜程度越大是否越省力？斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这两个问题他做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验，如图9所示，并记录实验数据如下：

（1） 根据表中数据，可求出第2次实验的有用功为____J，总功为____J，机械效率是____.

（2） 通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系问题解决了吗？得到一个什么样的结论？____.

（3） 通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：____.

（4） 如果小林还想探究斜面机械效率与物重的关系，实验时应控制哪些条件不变？____.

思路分析：此题要求较高，一方面探究力的大小与斜面倾斜程度的关系，另一方面探究机械效率的大小与斜面倾斜程度的关系，必须用控制变量法认真进行探究才能得出正确结论，并且将这两个问题区分开来.

参考答案：（1） 0.75 1.1 68%

（2） 问题解决了.同一斜面，物重相同时，斜面越陡越费力

（3） 当物重和斜面的光滑程度不变时，斜面越陡，机械效率越高

（4） 斜面的倾斜程度，斜面的光滑程度

例13 现在，一些大厦都用许多大块的镀膜玻璃做外墙（俗称“玻璃幕墙”），这种外墙既能透射光线也能反射光线.

（1） 外面看玻璃幕墙相当于平面镜，光线照射到光滑的玻璃幕墙上时会发生____反射，物体经玻璃幕墙反射后所成的像是____（填“实”或“虚”）像.

（2） 小明同学路过某大厦楼前，从侧面往玻璃幕墙看去，发现该大厦前的旗杆在玻璃幕墙中的像有错位现象，如图10所示.他经过仔细观察和分析，认为产生这种错位现象的原因可能是上、下两块镀膜玻璃不在同一竖直平面内所造成的.请你利用简易器材，运用模拟的方法设计一个实验来验证它，要求写出这个实验所需器材和简述实验过程.

思路分析：结合具体问题抽象出与之相关的物理问题，联系相关的物理探究实验，找出解释现象、解决问题的正确答案，是联系实际进行探究的基本方法.玻璃幕墙是由许多大块平面玻璃组合而成的，所以分析玻璃幕墙这一实际问题，离不开对平面镜成像的探究，结合探究平面镜成像特点，就能找到玻璃幕墙中的像发生错位的原因.

参考答案：（1） 镜面 虚

（2） 造成旗杆的像错位的原因是上、下两块镀膜玻璃不在同一竖直平面内，物距不等，则像距不等.实验器材：两块平面镜（模仿玻璃幕墙）、一支笔（模仿旗杆）.实验过程：先将两块平面镜错位放置；再将一支笔放在两块平面镜交界处的前方；从侧面可看到笔在平面镜中的像是错位的.

例14 用如图11所示的水杯盛水，经常会遇到这样的情况：往杯里装入大半杯热水，拧紧杯盖，过较长一段时间后，杯盖会很难拧下来.

（1） 简要回答产生这一现象的原因.

（2） 请设计两种打开杯盖的方法，并说明每种方法用到的物理原理（不能损坏杯子）.

思路分析：这是一个联系实际的问题.结合题中所述的现象，自然就会联想到杯盖很难拧下来的原因一定与大气压有关.

参考答案：（1） 由于瓶内水蒸气液化使瓶内气压小于瓶外大气压.（2） 将瓶子放入热水中，使瓶内气压增大；用毛巾垫着拧开瓶盖，用使接触面粗糙的方法增大摩擦.

[易错易混题型]

例15 某小组同学分别测出了甲、乙电动小车做直线运动的路程和时间，并依据数据作出了相应路程-时间图象，如图12（a）（b）所示.

（1） 观察12（b）可知，在AB对应的时间段内，乙车通过的路程为____m.

（2） 比较图12（a）（b）可知，甲车的速度是____m/s，合____km/h，乙车的速度____（填“大于”、“等于”或“小于”）甲车的速度.

思路分析：题中的甲、乙两辆电动小车各自做匀速直线运动，此题利用图象分别计算甲、乙两车的速度并比较其大小.题中易错之处是在（a）（b）两图中纵坐标所选取的标准不同，需要同学们注意.

参考答案：（1） 1.2 （2） 0.1 0.36 大于

中考试卷中的实验探究题基本杜绝了对课程标准的“拔高”，许多题目内容似曾相识却又很少在各种辅导材料中见到.同学们若要取得优异成绩，必须亲历实验探究过程，扎扎实实地掌握实验技能，运用正确的物理思想方法，理解通过实验探究得到的物理规律，还必须掌握正确的分析方法.

最后，建议同学们在课堂上积极主动地参与探究活动，熟悉探究过程的各个环节，重视实验设计，课下努力完成教材中“想想做做”和“动手动脑”栏目中的小试验.提醒同学们：打好基础是根本，提高能力是关键.

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”