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        例談實驗探究題的解題技巧

        2022-08-01 00:45:52倪康法
        數(shù)理化解題研究 2022年20期
        關(guān)鍵詞:探究實驗

        倪康法

        (浙江省寧波市海曙區(qū)古林鎮(zhèn)中學(xué) 315176)

        學(xué)科是一門以實驗為基礎(chǔ)的課程,重在引導(dǎo)學(xué)生觀察身邊的自然現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)問題,提出問題,再根據(jù)自身儲備的知識和認(rèn)知對問題的可能性做出假設(shè),并設(shè)計實驗進(jìn)行探究,在探究過程中提升科學(xué)探究的能力和素養(yǎng).在教學(xué)過程中,如何檢測學(xué)生科學(xué)探究能力和科學(xué)探究的基本技能?實驗探究題就是一個很好的載體,由于它既涉及到實驗探究的流程,又涉及學(xué)生在探究過程中的方法措施即知識和技能的運用,能充分考查學(xué)生現(xiàn)有知識的儲備情況和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及科學(xué)素養(yǎng).因此實驗探究題在中考中占一定比重,而此類題型由于綜合性強(qiáng),信息量大,部分學(xué)生遇此類題型,往往被題干中大量文字和圖表嚇懵,題目太長,看到后面忘了前面,容易煩躁.書寫、表達(dá)時也容易出現(xiàn)各種錯誤.本文學(xué)從生最容易失分的幾個方面入手,談?wù)勚锌伎茖W(xué)實驗探究題的答題技巧.

        1 關(guān)于探究實驗結(jié)論描述時的注意點

        1.1 明確實驗?zāi)康?,結(jié)論一定要從實驗?zāi)康闹?,針對實驗?zāi)康膩肀磉_(dá).

        例1某校初三同學(xué)在體育課籃球訓(xùn)練時發(fā)現(xiàn),自由下落的籃球碰撞地面后反彈上升的最大高度總小于下落的高度,這一發(fā)現(xiàn)激發(fā)了班里的科學(xué)愛好者的探究熱情,同學(xué)們結(jié)合在物理課上學(xué)到的能量守恒的知識,展開積極的討論,得出結(jié)論:籃球在碰撞地面過程中有機(jī)械能損失.那么機(jī)械能損失與什么因素有關(guān)呢?為了探究自由下落的籃球在碰撞地面過程中損失的機(jī)械能的大小與哪些因素有關(guān),他們分別讓同一個籃球從不同高度自由下落碰撞地面,通過測量該籃球下落高度與反彈高度的差值,來比較損失的機(jī)械能的大小,實驗過程如圖1(a)、(b)和(c)所示(Δh3<Δh1<Δh2).分析比較圖1中的(a)和(b)兩圖可知:自由下落的同一籃球碰撞同種材料的地面,下落高度較大時,____.

        圖1

        學(xué)生錯誤回答:自由下落的同一籃球碰撞同種材料的地面,下落高度較大時,反彈上升的最大高度的差值Δh越大.

        錯誤原因是沒有明確實驗?zāi)康?反彈上升的最大高度的差值Δh不同只是一種實驗現(xiàn)象,而不是結(jié)論.需要從現(xiàn)象進(jìn)一步上升到結(jié)論.題目中的實驗?zāi)康氖翘骄孔杂上侣涞幕@球在碰撞地面過程中損失的機(jī)械能的大小與哪些因素有關(guān),所以結(jié)論的描述必須針對機(jī)械能損失的情況來回答.

        正解:自由下落的同一籃球碰撞同種材料的地面,下落高度較大時,機(jī)械能損失得越大.

        1.2 如果實驗現(xiàn)象中出現(xiàn)具體數(shù)量信息,則表達(dá)結(jié)論時也需要有定量信息的體現(xiàn).而不能籠統(tǒng)地用與“什么”有關(guān)來描述.

        例2飛機(jī)在空中飛行時都有一定的迎角(機(jī)翼軸線與水平氣流的夾角),飛機(jī)飛行時的升力除了與機(jī)翼形狀有關(guān)外是否還與迎角大小有關(guān)?為了研究這一間題,在老師的幫助下,小明利用電風(fēng)扇、升力測力計、飛機(jī)模型,按圖2甲方式進(jìn)行如下實驗.

        圖2

        ①閉合電風(fēng)扇的開關(guān),調(diào)節(jié)檔位使其風(fēng)速最大,并使飛機(jī)模型的迎角為0°,記錄測力計的示數(shù).重復(fù)5次實驗并計算升力平均值.

        ②改變迎角大小,使其分別為5°、10°、15°、20°,重復(fù)步驟①.

        ③處理相關(guān)數(shù)據(jù)得到“升力與迎角的關(guān)系”如圖乙.

        本實驗得出的結(jié)論是:____.

        學(xué)生錯誤答案:飛機(jī)飛行時的升力除了與機(jī)翼形狀有關(guān)外還與迎角大小有關(guān).

        正確答案:在一定的速度下,飛機(jī)飛行時迎角從0度到15度,隨著迎角的增大,飛機(jī)所受升力隨之增大,飛機(jī)飛行時迎角從15度到20度隨著迎角的增大,飛機(jī)所受升力減小,飛機(jī)飛行的迎角15度附近時飛機(jī)升力達(dá)到最大.

        1.3 明確實驗中的自變量和因變量

        例3小明同學(xué)在“探究電流與電壓的關(guān)系”時,記錄下面表格中的實驗數(shù)據(jù).

        實驗次數(shù)第1次第2次第3次第4次第5次電流/A0.10.150.20.250.3電壓/V11.522.53

        通過分析實驗數(shù)據(jù),你得出的實驗結(jié)論是:____.

        這一空格看似簡單,但得分率也不高.錯誤答案有以下幾種情況:

        回答1:電流與電壓成正比.

        回答2:在電阻一定的情況下,電壓與電流成正比.

        回答3:在電阻一定的情況下,電流越大,電壓越大.究其原因,主要是學(xué)生不清楚這個實驗中的自變量是電壓,因變量是電流.運用控制變量法時,一定要區(qū)別自變量,因變量和常量的區(qū)別,自變量是研究者在研究中故意改變或控制的變量,自變量是由實驗者主動操縱的,從而引起因變量變化的量,因變量即研究中隨著自變量的變化而變化的變量,因變量變化只是對自變量變化的一種反應(yīng).常量,即在研究中為了避免引起研究結(jié)果混淆,而故意使其保持恒定,或者不變化的量.在探究電流與電壓關(guān)系時,電壓是自變量,電流是因變量.電壓的改變引起電流的改變,而不是電流的改變引起電壓的改變.許多的科學(xué)實驗結(jié)論都是有條件的,即需要保持常量一定,綜合以上分析,本題的正確答案:在電阻一定的條件下,電流與電壓成正比.在描述時,因變量與自變量有關(guān),因變量寫在前面.常見結(jié)論表達(dá)模式:在××(無關(guān)變量)相同的條件下,××(因變量)與××(自變量有關(guān)(存在怎樣的關(guān)系).

        2 抓住新物理量單位所隱含的信息

        例4寧波某初中八年級科學(xué)興趣小組同學(xué),在學(xué)習(xí)了速度的有關(guān)知識后,對寧波交警利用無人機(jī)測速產(chǎn)生濃厚興趣,利用雙休時間興趣小組成員和交警一起參與寧波機(jī)場高架測速,機(jī)場高架公路上限速80km/h. 交警部門利用無人機(jī)進(jìn)行高速公路通行情況的實時監(jiān)測.一輛紅色小轎車在通行0.3m的過程中,高速攝像機(jī)拍攝幀數(shù)為110幀,據(jù)此判斷此紅色小轎車是否超速?

        下表是某小型無人機(jī)的部分參數(shù):

        參數(shù)名稱最大飛行半徑/Km最大巡航速度/Km·h-1電池電壓/V電池容量/mAh電動機(jī)額定功率/W拍攝速度/幀·秒-1據(jù)550342502011000

        答案:紅色小轎車超速.

        反思:表格提供了無人機(jī)信息,出現(xiàn)了新物理量,本題汽車測速所需的時間隱含在表格的新物理量拍攝速度中,抓住這一關(guān)鍵點,本題的速度問題就可以輕松解答.

        3 透過現(xiàn)象,抓住本質(zhì)

        明確實驗組和對照組區(qū)別.

        例5為探究綠色植物的某些生理活動,科學(xué)興趣小組的同學(xué)們設(shè)計并實施了如下實驗.選擇兩株生長狀況相同,生命力旺盛的綠色植株,分別倒扣在兩個透明的玻璃瓶中,如圖3,C中放置一杯氫氧化鈉溶液,D中放置一杯清水,請據(jù)圖3回答問題:實驗中的C和D形成一組對照實驗,其變量是____.

        圖3

        有許多學(xué)生的答案是實驗中的溶液不同,這個回答看似直截了當(dāng),但實質(zhì)模棱兩可,沒有針對實驗?zāi)康那兄幸?,這樣的回答完全不得分.

        正確回答:二氧化碳

        在明確實驗?zāi)康氖沁M(jìn)行光合作用原料的前提下,才能抓住要點,C裝置中氫氧化鈉吸收了裝置內(nèi)的二氧化碳,而不能進(jìn)行光合作用,D裝置清水沒有吸收二氧化碳,所以兩個實驗的變量是二氧化碳.

        例6很多孩子都喜歡養(yǎng)蠶,養(yǎng)蠶不光是為了玩,更是體驗一種生命的過程,蠶寶寶喜歡吃桑樹葉,但由于我們周邊桑樹很少,桑樹葉一直是養(yǎng)蠶季緊缺物資,一天小明同學(xué)告知其他同學(xué),蠶寶寶的“糧食問題”解決了,蠶寶寶除了喜歡吃桑樹葉也喜歡吃蝸苣葉.真的嗎?蠶寶寶真的喜歡吃蝸苣葉嗎?帶著這個疑問,同學(xué)們設(shè)計如下實驗.取蟲齡、健康狀況相似的蠶寶寶20個,分成甲、乙兩組,分別放在兩個相同的硬紙箱中,甲組喂食適量的桑樹葉,乙組喂食等量的萵苣葉,其他條件相同,每天觀察蠶寶寶的生長情況.請據(jù)此回答下列問題:

        (1)該實驗中,同學(xué)們作出的假設(shè)是____.

        (2)該實驗的實驗組是____.

        科學(xué)探究題雖然是科學(xué)中考試卷中的一個難點,但此類題目仍有規(guī)律可循,因為科學(xué)探究過程的流程是一致的,解題的關(guān)鍵在于知識的積累,科學(xué)探究方法的正確運用,所以解題的方法,可以沿著科學(xué)探究的具體步驟,理清該實驗探究題要探究的問題、采取的實驗方法,順藤摸瓜,一切迎刃而解.

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