任靖
在物理實(shí)驗(yàn)探究中通常會(huì)有“多次實(shí)驗(yàn)”或“多次測量”的要求,而在中招考試實(shí)驗(yàn)探究題中經(jīng)常會(huì)涉及對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析和評(píng)估,讓同學(xué)們判斷多次測量或多次實(shí)驗(yàn)的目的.下面結(jié)合具體實(shí)例談?wù)劇岸啻螌?shí)驗(yàn)”和“多次測量”在不同實(shí)驗(yàn)中的不同目的,
目的1:改變條件,多次實(shí)驗(yàn),尋找普遍規(guī)律,避免偶然性
例1某實(shí)驗(yàn)小組利用彈簧測力計(jì)、小石塊、溢水杯等器材,按照?qǐng)D1所示的步驟,探究浮力的大小與排開液體所受重力的關(guān)系.
(1)先用彈簧測力計(jì)分別測出空桶和石塊所受的重力,其中石塊所受的重力大小為____N.
(2)把石塊浸沒在盛滿水的溢水杯中,石塊受到的浮力大小為____N.石塊排開的水所受的重力可由 ____(填字母代號(hào))兩個(gè)步驟測出.
(3)由以上步驟可初步得出結(jié)論:浸在水中的物體所受浮力的大小等于____.
(4)為了得到更普遍的結(jié)論,下列繼續(xù)進(jìn)行的操作中不合理的是____.
A.用原來的方案和器材多次測量取平均值
B.用原來的方案將水換成酒精進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
C.用原來的方案將石塊換成體積不同的鐵塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
(5)另一實(shí)驗(yàn)小組在步驟C的操作中,只將石塊的一部分浸在水中,其他步驟操作正確,則____(填“能”或“不能”)得到與(3)相同的結(jié)論.
答案:(1)3.8(2)1.4 A、D (3)物體排開水所受的重力 (4)A (5)能
點(diǎn)拔 在本題中,將水換成酒精,將石塊換成體積不同的鐵塊多次實(shí)驗(yàn),這樣做的目的都是為了避免偶然性,防止以偏概全,找出在不同條件下的普遍物理規(guī)律.這樣的實(shí)驗(yàn)還有很多,如在探究串、并聯(lián)電路的電流、電壓規(guī)律實(shí)驗(yàn)中,更換不同規(guī)格的燈泡多次實(shí)驗(yàn)尋找普遍規(guī)律;探究物體所受重力的大小與質(zhì)量的關(guān)系時(shí),選不同物體,改變質(zhì)量多次測量等,
目的2:多次測量求平均值,減小實(shí)驗(yàn)誤差
例2小華同學(xué)利用電壓表和電流表測量電阻R1的阻值(約9 Ω左右),電源選用兩節(jié)干電池.
(1)按圖2甲所示的電路,將圖2乙中電流表正確連人電路.
(2)該同學(xué)檢查電路連接正確后,合上開關(guān),可是無論怎樣移動(dòng)滑片,電壓表示數(shù)總保持3V不變,你認(rèn)為發(fā)生故障的原因可能是____ 或 ____.
(3)排除故障后,小華將滑片P向左滑動(dòng)時(shí),電壓表示數(shù)將 ____(填“增大”“減小”或“不變”).當(dāng)P滑到某一位置時(shí),兩表讀數(shù)如圖2丙所示,由此可知R1=____Ω.你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果可靠嗎?理由是____ ,
答案:(1)如圖3所示.(2)滑動(dòng)變阻器接入上面的兩個(gè)接線柱R1斷路(3)增大10不可靠,實(shí)驗(yàn)測量存在誤差,應(yīng)多次測量后取平均值
點(diǎn)拔 其實(shí),對(duì)于很多基本操作類和測定性實(shí)驗(yàn),如用刻度尺測量長度、測量物體的平均速度等實(shí)驗(yàn),多次測量的目的都是為了求平均值,以減小實(shí)驗(yàn)誤差,誤差的特點(diǎn)是時(shí)大時(shí)小,沒有規(guī)律可言,通常是由于器材不夠精確或者測量者在讀數(shù)、操作等方面的一些不可避免的因素造成的.在被測量物體的真實(shí)值確定時(shí),可以通過求平均值來減小測量值與真實(shí)值之間的差距.
目的3:多次測量《或?qū)嶒?yàn)),觀察現(xiàn)象,尋找規(guī)律
在測量定值電阻的阻值時(shí)進(jìn)行多次測量的目的是為了求平均值以減小實(shí)驗(yàn)誤差,但是由于小燈泡在不同的溫度下電阻不同,在不同的實(shí)際電壓下實(shí)際功率不同,所測值不是定值,所以不能把不同情況下測得的數(shù)據(jù)求平均值,這樣做沒有意義,在測量小燈泡的電阻的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行多次測量的目的是為了發(fā)現(xiàn)燈絲的電阻受溫度影響的規(guī)律,在測量小燈泡的電功率實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行多次測量是為了發(fā)現(xiàn)小燈泡在不同電壓下的實(shí)際電功率不同,燈的亮度由其實(shí)際功率決定這一規(guī)律.其實(shí)在探究性實(shí)驗(yàn)中,也有通過改變條件進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)來探究規(guī)律的,如探究平面鏡成像時(shí)像距與物距的關(guān)系的實(shí)驗(yàn).
目的4:控制變量.多次實(shí)驗(yàn),探究影響因素
在探究諸如影響導(dǎo)體電阻大小的因素的實(shí)驗(yàn)時(shí),常常采用控制變量的辦法,把多因素的問題變成多個(gè)單因素的問題,分別加以研究,最后再綜合得到結(jié)論.如探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓、導(dǎo)體電阻的關(guān)系,探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素.探究導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件等實(shí)驗(yàn),都是采用控制變量的辦法進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)以探究其影響因素,總結(jié)結(jié)論或規(guī)律,
事實(shí)上,我們發(fā)現(xiàn),多次測量和多次實(shí)驗(yàn)的目的即使在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)中也可能不同.比如在探究凸透鏡成像規(guī)律時(shí),我們不斷改變物距是為了探究成像的規(guī)律,但我們更換凸透鏡重復(fù)實(shí)驗(yàn)卻是為了尋找普遍性規(guī)律.所以在實(shí)驗(yàn)評(píng)估中,同學(xué)們要根據(jù)實(shí)驗(yàn)中改變的條件判斷變化的本質(zhì),從而進(jìn)一步確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>