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創新實驗探究題歸類以及對教學的啟示

創新是素質教育的要求，實驗教學是物理教學的基礎，是培養學生能力的重要途徑。近年來，隨著教育改革的不斷深化，各省市中考試題中，多角度全方位創新實驗探究題大量涌現，目的在于考查學生的創新能力，真正體現了從考查知識到考查能力的過渡，并不斷提升了做實驗與背實驗的區分度。
一、試題特點
1.來源于課本，但高于課本。試題主要來源于教材(演示實驗和學生實驗)或課外小實驗。
2.重視實驗能力的考查。強調了對實驗過程、實驗原理的分析。
3.突出考查學生的探究過程，注重了實驗設計能力，體現了創新意識的考查。
4.注重將實驗操作、設計、探究和評價進行有機結合。
5.對科學探究的環節的考查往往只涉及其中的某一個或幾個，并非面面俱到。
二、題型歸類
1.科學實驗方法類
例1 (2017·咸寧)在語文課本上學習了“死海不死”的文章后，小敏想“探究浮力的大小與哪些因素有關”，她提出了如下猜想:
猜想一:可能與液體的密度有關
猜想二:可能與物體排開液體的體積有關
猜想三:可能與物體浸沒在液體中的深度有關
為了驗證上述猜想，她按照圖1中字母順序做了如下實驗:

圖1
(1)分析比較實驗步驟A、C、D，可以驗證猜想 ;分析比較實驗步驟A、B、C，可以驗證猜想 是正確的，并由此聯想到，輪船的滿載排水量越 (填“大”或“小”)，它的承載能力就越強。
(2)分析圖中題中提供的信息，可知圖E中物體所受的浮力大小為 N，計算可知
鹽水的密度是 kg/m3.
(3)實驗中采用了 的研究方法，下列問題的研究中，也用到這種方法的是 。
A.將乒乓球靠近發聲的音叉，通過乒乓球被彈開顯示音叉在振動
B.在研究磁場時，引入“磁感線”的概念
C.探究電流與電壓、電阻的關系
D.用合力代替同一物體上所受到的幾個力
解析:(1)分析比較實驗步驟A、C、D實驗可知，C、D實驗中，物體排開水的體積相同而物體浸沒在水中的深度不同，根據 可得物體受到的浮力相等，由此可知，物體受到的浮力與物體浸沒在液體的深度無關，由此可知，猜想三是錯誤的;
分析比較實驗步驟A、B、C，實驗可知，物體浸入液體中的體積不同，根據 可得物體受到的浮力不同，由此可知，物體受到的浮力與物體浸入液體中的體積有關，由此可知，猜想二是正確的;并由此聯想到，輪船的滿載排水量越大，它的承載能力就越強;
(2)物體在空氣中時彈簧測力計示數2.8 N，全部浸沒在濃鹽水中時彈簧測力計的示數為1.6 N，因此物體在濃鹽水中所受的浮力為 。
由圖A、C所示實驗可知，物體浸沒在水中受到的浮力: ，
由圖A、E所示實驗可知，物體浸沒在鹽水中受到的浮力 ，
設物體體積為 ，由浮力公式: ， ， ，
則鹽水的密度:
;
(3)當一個物理量跟多個影響因素有關時，我們通常只改變其中的某一個因素，而控制其余的所有因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，這種研究問題的方法叫控制變量法。上述實驗中采用的就是此法。初中物理使用控制變量法研究的物理實驗很多，如:研究影響決定電阻大小的因素，電流通過導體時產生熱的多少跟什么因素有關，探究電流與電壓、電阻的關系等都是采用的此法，故C正確;將乒乓球靠近發聲的音叉，通過乒乓球被彈開說明音叉在振動，是轉換法，A錯;在研究磁場時，引入“磁感線”的概念，是建立模型法，C錯;用合力代替同一物體上所受到的幾個力，是等效替代法，D錯。
答案:(1)三 二 大
(2) 1.2 1.2 ×103
(3)控制變量 C
點評:本題主要是考查對物理研究方法的掌握情況。牢固掌握一定的科學研究方法是物理實驗的基本要求，也是學好物理的前提條件。一般來說，在初中階段，科學實驗方法主要包括控制變量法、實驗觀察法、圖象法、模型法、等效替代法等。從某種角度來講，學習物理的過程就是研究物理的過程，只有掌握了科學的研究方法，在學習時才能得心應手。對此，我們應該予以足夠的重視。
2.設計實驗類
例2 (2017·河南)小明發現橙子放入水中會下沉，于是想辦法測量它的密度。
(1)將托盤天平放在水平桌面上，將標尺上的游碼移至零刻度線處，調節平衡螺母，直到指針在 ，表示天平平衡。
(2)用天平測量橙子質量，天平平衡時砝碼和游碼的示數如圖2所示，橙子質量為 g。小明利用排水法測得橙子的體積為150 cm3，則橙子的密度是 kg/m3。

(3)做實驗時，小明若先用排水法測出橙子的體積，接著用天平測出橙子質量，這樣測得的密度值將比真實值 (填“偏大”或“偏小”)。
(4)小亮不用天平，利用彈簧測力計、細線、盛有水的大燒杯等器材，也巧妙測出了橙子的密度。請你將他的測量步驟補充完整，已知水的密度為 。
①用彈簧測力計測出橙子的重力G;
② ;
③橙子密度的表達式為: (用測出的物理量和已知量的字母表示)。
解析:(1)使用托盤天平時應把天平放在水平桌面上，將標尺上的游碼移到零刻度線處，調節平衡螺母，直到指針指到分度盤的中線處或指針左右擺動的幅度相同為止。
(2)標尺的分度值為0.2 g，被測物體的質量等于砝碼的質量與標尺所對刻度值之和，即橙子的質量:m=100 g+50 g+10 g+2 g=162 g。則橙子的密度:
。