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实验设计专题复习 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望中考试卷对探究性实验设计的考察越中考试卷对探究性实验设计的考察越来越侧重来越侧重 实验设计题型主要有两类：实验设计题型主要有两类：辨真伪型实验设计辨真伪型实验设计 证规律型实验设计证规律型实验设计 例例1 1、小林用如图、小林用如图1 1所示的电路研究串联电路特所示的电路研究串联电路特点，闭合开关点，闭合开关S S后，发现灯后，发现灯L L1 1较亮，灯较亮，灯L L2 2较暗。较暗。他对这一现象的解释是：电流从电源正极出他对这一现象的解释是：电流从电源正极出发，经过灯发，经过灯L L1 1、灯、灯L L2 2，电流逐渐变小，所以灯，电流逐渐变小，所以灯L L1 1较亮，灯较亮，灯L L2 2较暗。较暗。小欢认为小林的解释是错误的，她小欢认为小林的解释是错误的，她只利用只利用图图1 1中的器材设计了一个实验，并根据实验现中的器材设计了一个实验，并根据实验现象说明小林的解释是错误的。请你完成下列象说明小林的解释是错误的。请你完成下列问题：问题：（1 1）画出小欢所设计的实验）画出小欢所设计的实验电路图。电路图。（2 2）根据实验现象简要说明）根据实验现象简要说明 小林的解释是错误的。小林的解释是错误的。图图1参考答案：参考答案：电路图如图所示：电路图如图所示：按照小林的解释，闭合开关按照小林的解释，闭合开关S S后，电流从电后，电流从电源正极出发经过灯源正极出发经过灯L L2 2、灯、灯L L1 1，电流逐渐变小，电流逐渐变小，应该是灯应该是灯L L2 2较亮，灯较亮，灯L L1 1较暗。但实验现象仍较暗。但实验现象仍然是灯然是灯L L1 1较亮，灯较亮，灯L L2 2较暗。这说明小林的解较暗。这说明小林的解释是错误的。释是错误的。例例2 2、小娅通过观察身边的一些现象得、小娅通过观察身边的一些现象得出一个结论：物体在力的作用下运动，出一个结论：物体在力的作用下运动，如果撤消这个力，物体的运动就会立刻如果撤消这个力，物体的运动就会立刻停止。请你利用身边的物品或实验器材停止。请你利用身边的物品或实验器材设计一个实验，说明小娅的结论是不正设计一个实验，说明小娅的结论是不正确的。确的。（1 1）写出你选用的物品或实验器材，）写出你选用的物品或实验器材，（2 2）简述实验过程及实验现象。）简述实验过程及实验现象。参考答案：参考答案：（1 1）实验器材：小车、长木板。）实验器材：小车、长木板。（2 2）实验步骤：用力推着小车在水平）实验步骤：用力推着小车在水平放置的长木板上运动；撤销推力，小放置的长木板上运动；撤销推力，小车继续在木板上运动。车继续在木板上运动。谁能总结一下解答这两道题谁能总结一下解答这两道题应注意应注意的共同点？的共同点？像这种像这种证明一个结论正确与否证明一个结论正确与否的实验的实验设计，我们给它命名为设计，我们给它命名为“辨真伪型实辨真伪型实验设计验设计”一、辨真伪型实验设计一、辨真伪型实验设计1 1、清晰表达对比实验的过程、清晰表达对比实验的过程2 2、正确描述实验现象、正确描述实验现象3 3、合理控制变量、合理控制变量 例例例例3 3 3 3、为了探究力能否使物体发生形变，小林把、为了探究力能否使物体发生形变，小林把、为了探究力能否使物体发生形变，小林把、为了探究力能否使物体发生形变，小林把玻璃瓶装满水，然后用带有细玻璃管的橡胶塞玻璃瓶装满水，然后用带有细玻璃管的橡胶塞玻璃瓶装满水，然后用带有细玻璃管的橡胶塞玻璃瓶装满水，然后用带有细玻璃管的橡胶塞塞紧瓶口，组装好的实验装置如图塞紧瓶口，组装好的实验装置如图塞紧瓶口，组装好的实验装置如图塞紧瓶口，组装好的实验装置如图2 2 2 2所示。其中，所示。其中，所示。其中，所示。其中，细玻璃管上有刻度，便于观察细玻璃管内水面细玻璃管上有刻度，便于观察细玻璃管内水面细玻璃管上有刻度，便于观察细玻璃管内水面细玻璃管上有刻度，便于观察细玻璃管内水面的变化。的变化。的变化。的变化。小林用力挤压玻璃瓶壁，发现细玻璃管内小林用力挤压玻璃瓶壁，发现细玻璃管内小林用力挤压玻璃瓶壁，发现细玻璃管内小林用力挤压玻璃瓶壁，发现细玻璃管内水面上升了。于是他得出结论：细玻璃管内水水面上升了。于是他得出结论：细玻璃管内水水面上升了。于是他得出结论：细玻璃管内水水面上升了。于是他得出结论：细玻璃管内水面上升，表明力使玻璃瓶发生了形变。小华却面上升，表明力使玻璃瓶发生了形变。小华却面上升，表明力使玻璃瓶发生了形变。小华却面上升，表明力使玻璃瓶发生了形变。小华却认为：细玻璃管内水面上升，可能是由于手挤认为：细玻璃管内水面上升，可能是由于手挤认为：细玻璃管内水面上升，可能是由于手挤认为：细玻璃管内水面上升，可能是由于手挤压玻璃瓶壁时，瓶内水的温度升高所致，因此压玻璃瓶壁时，瓶内水的温度升高所致，因此压玻璃瓶壁时，瓶内水的温度升高所致，因此压玻璃瓶壁时，瓶内水的温度升高所致，因此不能说明力使玻璃瓶发生了形变。不能说明力使玻璃瓶发生了形变。不能说明力使玻璃瓶发生了形变。不能说明力使玻璃瓶发生了形变。要求要求要求要求只利用只利用只利用只利用如图如图如图如图2 2 2 2所示的装置，通过实验证所示的装置，通过实验证所示的装置，通过实验证所示的装置，通过实验证明力能使玻璃瓶发生形变。请你写出主要实验明力能使玻璃瓶发生形变。请你写出主要实验明力能使玻璃瓶发生形变。请你写出主要实验明力能使玻璃瓶发生形变。请你写出主要实验步骤和相应的实验现象。步骤和相应的实验现象。步骤和相应的实验现象。步骤和相应的实验现象。小林实验方法中存在那些问题呢？小林实验方法中存在那些问题呢？提示：从解答提示：从解答“辨真伪型实验设计辨真伪型实验设计”的的3 3个注意事项来分析个注意事项来分析观察、思考分析观察、思考分析参考答案：参考答案：先用较大力挤压玻璃瓶壁，可以看到先用较大力挤压玻璃瓶壁，可以看到细玻璃管内的水面上升，水面上升的细玻璃管内的水面上升，水面上升的高度记为高度记为h h1 1，松手后细玻璃管内的水面，松手后细玻璃管内的水面迅速回到原位置。迅速回到原位置。再用较小的力挤压玻璃瓶壁，可以看再用较小的力挤压玻璃瓶壁，可以看到细玻璃管内的水面也上升，水面上到细玻璃管内的水面也上升，水面上升的高度记为升的高度记为h h2 2；h h2 2小于小于h h1 1 。这说明。这说明是力的作用使玻璃瓶发生了形变。是力的作用使玻璃瓶发生了形变。例例4 4、小丽在学习浮力知识时提出：、小丽在学习浮力知识时提出：“在同在同种液体中，固体所受的浮力大小跟排开液种液体中，固体所受的浮力大小跟排开液体的体积成正比。体的体积成正比。”现有实验器材：符合要求的弹簧测力现有实验器材：符合要求的弹簧测力计、多个体积相同的钩码、柱状容器、烧计、多个体积相同的钩码、柱状容器、烧杯、水杯、水 。请根据提供的器材设计实验验证。请根据提供的器材设计实验验证小丽的猜想。简述实验步骤，设计实验数小丽的猜想。简述实验步骤，设计实验数据记录表。据记录表。二、证规律型实验设计解答这类题目的关键包括解答这类题目的关键包括思路思路与与表述表述两两个方面个方面实验设计的基本思路是什么呢？即看到实验设计的基本思路是什么呢？即看到这个题后我们首先应分析什么，然后还这个题后我们首先应分析什么，然后还需想清楚什么？需想清楚什么？请大家就本题进行分析讨论。请大家就本题进行分析讨论。证规律型实验设计的基本思路：证规律型实验设计的基本思路：1 1、证什么。、证什么。明确要证明的问题，明确要证明的问题，即：确即：确定不变量、自变量和因变量定不变量、自变量和因变量2 2、用什么，怎么做；测什么，记什么。、用什么，怎么做；测什么，记什么。即：即：怎样控制不变量，怎样改变和测量自变怎样控制不变量，怎样改变和测量自变量，怎样测量或计算因变量。量，怎样测量或计算因变量。注意：因变量的计算不能用二者间的关系式注意：因变量的计算不能用二者间的关系式 证规律型实验设计的基本思路：证规律型实验设计的基本思路：3、设计实验数据记录表。设计实验数据记录表。数据记录表包括数据记录表包括表头和空格表头和空格，表头格，表头格式为：式为：物理量（符号）单位符号物理量（符号）单位符号m/kgm/kg GG/N/N 严谨规范地表达实验步骤严谨规范地表达实验步骤能否进一步把实验步骤表达清楚呢？（像能否进一步把实验步骤表达清楚呢？（像说明书一样清楚明了）说明书一样清楚明了）请大家根据设计思路请大家根据设计思路先写出实验步骤，设先写出实验步骤，设计出实验数据记录表；再按你的步骤动手计出实验数据记录表；再按你的步骤动手做一做，做一做，看你的步骤表达是否严谨规范。看你的步骤表达是否严谨规范。评估交流：不同组分别展示不同组分别展示其他组的同学如有疑问可以向展示组其他组的同学如有疑问可以向展示组提问提问参考答案：参考答案：(1)(1)(1)(1)把弹簧测力计调零，在柱状容器中注入适量的水；把弹簧测力计调零，在柱状容器中注入适量的水；把弹簧测力计调零，在柱状容器中注入适量的水；把弹簧测力计调零，在柱状容器中注入适量的水；(2)(2)(2)(2)将将将将6 6 6 6个钩码挂在弹簧测力计下，测出钩码在空气中个钩码挂在弹簧测力计下，测出钩码在空气中个钩码挂在弹簧测力计下，测出钩码在空气中个钩码挂在弹簧测力计下，测出钩码在空气中的重力的重力的重力的重力G G G G，并记录在表格中；，并记录在表格中；，并记录在表格中；，并记录在表格中；(3)(3)(3)(3)将弹簧测力计下的将弹簧测力计下的将弹簧测力计下的将弹簧测力计下的1 1 1 1个钩码浸没在水中，保证钩码个钩码浸没在水中，保证钩码个钩码浸没在水中，保证钩码个钩码浸没在水中，保证钩码不接触容器。钩码排开的水的体积记为不接触容器。钩码排开的水的体积记为不接触容器。钩码排开的水的体积记为不接触容器。钩码排开的水的体积记为V V V V，测出此时弹，测出此时弹，测出此时弹，测出此时弹簧测力计对钩码的拉力簧测力计对钩码的拉力簧测力计对钩码的拉力簧测力计对钩码的拉力F F F F拉拉拉拉1 1 1 1，并分别记录在表格中；，并分别记录在表格中；，并分别记录在表格中；，并分别记录在表格中；(4)(4)(4)(4)仿照步骤仿照步骤仿照步骤仿照步骤2 2 2 2依次将依次将依次将依次将2 2 2 2个、个、个、个、3 3 3 3个个个个6666个钩码浸没在水中，个钩码浸没在水中，个钩码浸没在水中，个钩码浸没在水中，钩码排开的水的体积分别记为钩码排开的水的体积分别记为钩码排开的水的体积分别记为钩码排开的水的体积分别记为2V2V2V2V、3V6V3V6V3V6V3V6V，分别测，分别测，分别测，分别测出弹簧测力计对应的拉力出弹簧测力计对应的拉力出弹簧测力计对应的拉力出弹簧测力计对应的拉力F F F F拉拉拉拉2 2 2 2、F F F F拉拉拉拉3 3 3 3FFFF拉拉拉拉6 6 6 6，并分别记，并分别记，并分别记，并分别记录在表格中；录在表格中；录在表格中；录在表格中；(5)(5)(5)(5)利用公式利用公式利用公式利用公式F F F F浮浮浮浮G G G GF F F F拉拉拉拉分别计算出分别计算出分别计算出分别计算出1 1 1 1个、个、个、个、2 2 2 2个、个、个、个、3 3 3 3个个个个6666个钩码受到的浮力，并记录在表格中。个钩码受到的浮力，并记录在表格中。个钩码受到的浮力，并记录在表格中。个钩码受到的浮力，并记录在表格中。实验数据记录表：GG/N/NV V/n/nF拉/N/N F浮/N/N 实验步骤表述注意事项：实验步骤表述注意事项：1 1做好准备做好准备 （1 1）仪器调节）仪器调节实验步骤表述注意事项：实验步骤表述注意事项：1 1做好准备做好准备 （2 2）器材组装）器材组装 实验步骤表述注意事项：实验步骤表述注意事项：1 1做好准备做好准备 （3 3）器材初态）器材初态ABCD“做好准备做好准备”，一般在，一般在 中说明中说明 步骤步骤1 1实验步骤表述注意事项：实验步骤表述注意事项：1 1做好准备做好准备（1 1）仪器调节）仪器调节（2 2）器材组装）器材组装（3 3）器材初态）器材初态实验步骤表述注意事项：2 2进行实验进行实验 （1 1）控制变量：要说明控制变量的措施或方法。）控制变量：要说明控制变量的措施或方法。（2 2）改变自变量：要说明改变自变量的措施或）改变自变量：要说明改变自变量的措施或方法及取值个数（变化次数）。方法及取值个数（变化次数）。（3 3）测得数据：要测出自变量和因变量并将结）测得数据：要测出自变量和因变量并将结果记录在表格中；自变量和因变量需要间接测果记录在表格中；自变量和因变量需要间接测量的，要写出利用中间变量计算的公式或依据。量的，要写出利用中间变量计算的公式或依据。巩固练习巩固练习：实验台上有组装好的实验装置，实验台上有组装好的实验装置，如图如图3 3所示，其中弹簧测力计的所示，其中弹簧测力计的量程为量程为0 05N5N。另外还有质量均。另外还有质量均为为100g100g的钩码六个（图中未画出）的钩码六个（图中未画出）。要求利用上述实验装置和钩码设要求利用上述实验装置和钩码设计一个实验证明：用动滑轮提升计一个实验证明：用动滑轮提升重物时，如果动滑轮的机械效率重物时，如果动滑轮的机械效率不变，则有用功跟总功成正比。不变，则有用功跟总功成正比。请写出主要实验步骤，设计出实请写出主要实验步骤，设计出实验数据记录表。验数据记录表。参考答案：参考答案：（1 1）把弹簧测力计调零，按图组装实验器材。）把弹簧测力计调零，按图组装实验器材。（2 2）在动滑轮挂钩上挂）在动滑轮挂钩上挂2 2个钩码，用弹簧测力计竖直向上匀个钩码，用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端。速拉绳子自由端。2 2个钩码的总质量用个钩码的总质量用m m表示，绳子自由端所表示，绳子自由端所受拉力用受拉力用F F表示，绳子自由端移动的距离用表示，绳子自由端移动的距离用s s表示，钩码上升表示，钩码上升的高度用的高度用h h表示。将表示。将m m的数值记录在表格中，用弹簧测力计测的数值记录在表格中，用弹簧测力计测出出F F，用刻度尺分别测出，用刻度尺分别测出s s、h h，并把测量数据记录在表格中；，并把测量数据记录在表格中；（3 3）保持动滑轮所挂钩码个数不变，依次改变绳子自由端）保持动滑轮所挂钩码个数不变，依次改变绳子自由端移动的距离移动的距离s s，仿照步骤（，仿照步骤（2 2）再做）再做5 5次实验，将各次的次实验，将各次的m m数值数值记录在表格中，分别测量各次的记录在表格中，分别测量各次的F F、s s、h h，并把测量数据记，并把测量数据记录在表格中。录在表格中。（4 4）利用）利用W W总总F sF s、W W有有G h=mghG h=mgh分别计算出各次的总功分别计算出各次的总功和有用功，并将和有用功，并将W W总总、W W有有的数据记录在表格中。的数据记录在表格中。实验数据记录表：实验数据记录表：F F/N/N s s/m/m mm/kg/kg h h/m/m WW有有有有WW总总总总 小结：小结：通过本节课的学习你有什么收获？通过本节课的学习你有什么收获？你还有什么疑问？你还有什么疑问？作业：作业：备考指南第备考指南第144144页例页例7 7，第，第146146页第页第2 2、3 3、5 5题。题。