吳蘭芳 張圣軍

(1.山東省平邑鎮(zhèn)第一中學(xué),山東平邑 273300; 2.山東省平邑興蒙學(xué)校,山東 平邑 273300)

實(shí)驗(yàn)結(jié)論的表述是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要難點(diǎn)之一.概括初中物理探究性實(shí)驗(yàn)結(jié)論的表述可分為:定性關(guān)系(即:在……相同時(shí),……越……,……越…….)和定量關(guān)系〔(在……相同時(shí),……跟……成正比(反比)〕兩種基本類型.針對(duì)這兩種表述方式,在歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí),主要采用“控制變量法”.所謂的“控制變量法”是指:為了研究某物理量同影響它的多個(gè)因素中的一個(gè)因素之間的關(guān)系,可將除了這個(gè)因素以外的其他因素都人為地控制起來,使它們保持不變,以便觀察和研究某物理量與該因素之間的關(guān)系.

調(diào)查、分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,可將常見錯(cuò)誤概括為以下幾種類型:

1 結(jié)論表述缺少規(guī)律成立的實(shí)驗(yàn)條件

例1.(2009年泰安)小明同學(xué)在探究“壓力的作用效果跟壓力大小的關(guān)系”時(shí),做了如圖1所示的實(shí)驗(yàn).比較甲、乙實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻玫降慕Y(jié)論是

圖1

錯(cuò)誤結(jié)論:(1)壓力越大,壓力的作用效果越明顯.

分析:本實(shí)驗(yàn)是在保持海綿的受力面積大小不變的情況下,比較凹陷程度得出壓力作用效果跟壓力大小的變化關(guān)系.因此,結(jié)論表述時(shí)不僅要描述所探究的物理規(guī)律,還要客觀地指出這一規(guī)律所成立的實(shí)驗(yàn)條件.應(yīng)得出的結(jié)論是:“在受力面積相同時(shí),壓力越大,壓力的作用效果越明顯”.在這段描述中,“在受力面積相同時(shí)”,講的是實(shí)驗(yàn)條件,“壓力越大,壓力的作用效果越明顯”則是物理規(guī)律,如果缺失了實(shí)驗(yàn)的前提條件,則規(guī)律并不一成立,如比較圖乙與圖丙.

正確結(jié)論:在受力面積相同時(shí),壓力越大,壓力的作用效果越明顯.

2 實(shí)驗(yàn)條件表述錯(cuò)誤

例2.(2009年咸寧)如圖2所示,是探究物體的動(dòng)能、速度和質(zhì)量有關(guān)的示意圖.要探究動(dòng)能跟物體的質(zhì)量是否有關(guān)時(shí),要保持_______相同,即讓小球從靜止開始從________滾下,研究小球?qū)π『凶幼龉Φ拇笮?

圖2

某小組的探究記錄如表1

表1

分析實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1、2、3后你得出的結(jié)論是:______.

錯(cuò)誤結(jié)論:當(dāng)物體的高度一定時(shí),質(zhì)量越大,具有的動(dòng)能越大.

分析:本題研究的是動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系,由于影響小球動(dòng)能的因素有兩個(gè):質(zhì)量和速度,因此研究動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)應(yīng)采用控制變量法,即在保持小球的速度不變的條件下,改變小球的質(zhì)量,來研究動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系.本題實(shí)驗(yàn)中讓質(zhì)量不同的鋼球從同一斜面的同一高度滾下,只是控制小球到達(dá)斜面底端時(shí)的速度保持不變的一種方法.因此在表述動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系時(shí),它的實(shí)驗(yàn)條件是:使小球到達(dá)斜面底端時(shí)的速度不變,而不是小球的高度不變.

正確結(jié)論:當(dāng)物體的速度一定時(shí),質(zhì)量越大,具有的動(dòng)能越大.

3 結(jié)論表述不準(zhǔn)確(定量關(guān)系與定性關(guān)系混為一談)

例3.(2009年濰坊)小明同學(xué)在探究“保持電壓不變時(shí),電流跟電阻的關(guān)系”時(shí),得到的數(shù)據(jù)如表2.

表2

分析表中的數(shù)據(jù),可以得出的結(jié)論是:______.

不準(zhǔn)確結(jié)論:在電壓相同時(shí),導(dǎo)體的電阻越大,導(dǎo)體中的電流越小.

分析:在描述實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí),不僅要有正確的實(shí)驗(yàn)條件,而且在描述各物理量之間的關(guān)系時(shí),其定量關(guān)系不容忽視,如果各物理量之間僅僅是存在一種變化趨勢(shì)并無確切的數(shù)量關(guān)系(如例1、例2),則為定性關(guān)系,在表述實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí)使用:“在……相同時(shí),……越……,……越…….”的模式;若一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量的變化而變化,且變化趨向間存在著一定的數(shù)量關(guān)系,則為定量關(guān)系,在表述實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí),則使用:“在……相同時(shí),……跟……成正比(反比)”的模式.本題中,隨著電阻的增大,電流減小,且電阻增大的倍數(shù)等于電流減小倍數(shù)的倒數(shù),所以為定量關(guān)系,應(yīng)采用“在……相同時(shí),……跟……成正比(反比)”的模式.

正確結(jié)論:在導(dǎo)體兩端的電壓相同時(shí),導(dǎo)體中的電流跟電阻成反比.

4 結(jié)論表述的因果關(guān)系顛倒

例4.(例題內(nèi)容同例 3)

錯(cuò)誤結(jié)論:當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí),導(dǎo)體的電阻跟通過導(dǎo)體中的電流成反比.

分析:結(jié)論表述的原因和結(jié)果,在物理實(shí)驗(yàn)中,通常表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)條件和物理現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)條件是原因,物理現(xiàn)象是結(jié)果.通常情況下是實(shí)驗(yàn)條件的改變引起了物理現(xiàn)象的變化.因此要?dú)w納科學(xué)規(guī)律,一方面要關(guān)注實(shí)驗(yàn)條件改變與物理現(xiàn)象變化之間的聯(lián)系,另一方面還要注意兩個(gè)物理量之間的因果關(guān)系,不能前后顛倒.本實(shí)驗(yàn)中研究“電流跟電阻的關(guān)系”的方法是:保持導(dǎo)體兩端電壓不變,通過改變導(dǎo)體的電阻,來觀察電流的變化情況.也就是說,電阻的變化是原因,電流的變化是結(jié)果.因此只能說電流跟電阻成反比,不能說電阻跟電流成反比(電阻是導(dǎo)體本身的一種屬性,只與導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積和溫度有關(guān)).

正確結(jié)論:當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓相同時(shí),導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比.

5 被研究問題判斷錯(cuò)誤

例5.某學(xué)生在用一根彈簧制作彈簧測(cè)力計(jì)的實(shí)驗(yàn)時(shí),在彈簧的下端掛不同重量的鉤碼時(shí),對(duì)應(yīng)的彈簧的長(zhǎng)度也不同,具體數(shù)據(jù)見表3.

分析表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),你得到的一個(gè)重要的結(jié)論是:______.

表3

錯(cuò)誤結(jié)論:物體受到的重力越大,彈簧的長(zhǎng)度就越長(zhǎng).

分析:在分析、處理數(shù)據(jù)時(shí),首先要明確本實(shí)驗(yàn)要解決什么問題,需要研究哪些物理量之間的關(guān)系,涉及這些物理量變化關(guān)系的數(shù)據(jù)有哪些,也就是說,學(xué)生應(yīng)該具備選擇實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力.

該實(shí)驗(yàn)是研究彈簧受到的拉力大小與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系,因此在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納結(jié)論時(shí),應(yīng)表述出這兩個(gè)量之間的關(guān)系.本實(shí)驗(yàn)中,鉤碼受到的重力的大小反映的是彈簧受到的拉力的大小.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明:彈簧下端所掛的鉤碼越重,彈簧的伸長(zhǎng)量就越大,且隨著鉤碼的總重均勻增加,彈簧的伸長(zhǎng)量也均勻地增加,因此可用模式二歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論.

正確結(jié)論:在彈簧的彈性限度內(nèi),彈簧的伸長(zhǎng)量跟所受到的拉力成正比.

總之,在利用“控制變量法”歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí),首先要明確被研究的問題,然后要緊緊抓住實(shí)驗(yàn)條件,明確物理現(xiàn)象的因果關(guān)系,繼而判明各物理量之間的定關(guān)系(定性或定量),套入結(jié)論表述的基本方式即可.