专题21 考查科学探究七要素问题解题要领练习

专题21 考查科学探究七要素问题解题要领  

解决专题问题策略

要素一：提出问题

【考查方式】

1.根据问题情景提出问题。

2.通过对比各种现象之间的异同、关系及规律提出问题。

3.针对具体的物理现象、物理概念、物理规律等提出问题。

【技法点拨】

仔细审题,弄清研究的物理对象,分析实验过程中变化的因素,经过思维加工,进而形成一个与物理学有关的科学问题,最后用简洁的、科学的书面语言表达出来。

【答题规则】

1.提出问题要切中题意,问题的表述要准确,一般表述为“×××与×××具有怎样的关系?”

2.提出问题质量要高一些,不能太浅。

3.所提问题要有一定的科学依据,不能无凭据。

要素二：猜想与假设

【考查方式】

1.针对问题按日常经验或事实提出猜想与假设。

2.针对问题运用经验与直觉提出猜想。

3.针对问题根据物理科学本身的思维过程建立猜想与假设:搜寻事实——归纳分析——形成猜想。

4.运用“类比法”或“逆反原理”等方法进行猜想。

【技巧点拨】

猜想与假设是根据生活经验或在观察与实验的基础上,应用科学原理,围绕探究的问题设想出的可能出现的结果。猜想既有科学性又有推测性,是可以检测的,不是盲目猜测。

【答题规则】

1.猜想不是毫无根据的胡思乱想,猜想是应用现有的经验和知识对问题中的事实寻求可能解释的过程。

2.猜想的结果是后面制定计划的前提,不要将猜想与假设同制定计划割裂开来。

3.猜想和假设只要合乎情理即可,它可能是正确的,也可能是不正确的,有待用实验来检验。

要素三：设计实验与制订计划

【考查方式】

1.给定一组器材,要求设计完成实验步骤。

2.给定一个实验命题,要求设计一个或几个实验方案。

【技法点拨】

1.首先要弄清探究目的(即探究要解决的问题)。

2.由探究目的确定探究的基本原理及在探究过程中应采用的方法(如控制变量法、转换法、类比法、等效替代法等)。

3.由基本原理和方法确定实验器材、设计实验步骤。

4.设计记录实验数据及现象的表格。

【答题规则】

1.要沿着猜想(假设)的方向来设计探究计划。

2.设计的步骤要具有可操作性。

3.要选取最佳方案,使实验误差最小。

4.设计表格时要注意:先明确直接测量的量和需要计算的量,确定有几列,再根据要测量几组数据确定有几行,物理量要有单位。

要素四：进行实验与收集证据

【考查方式】

1.按照制定的计划连接实验仪器。2.读取实验数据的示数。3.把测量的实验数据填入表格。

【识记知识】 

1.进行实验就是具体去实施所制订的实验计划和实验方案,是收集证据的必要过程。

2.进行实验时要按照实验的方法与步骤、实验仪器的使用方法进行规范操作。

3.实验仪器的使用要做到会连接、会读数。

4.实验数据的记录要根据实验步骤中所要测的物理量去记。

要素五：分析与论证

【考查方式】

1.已知实验现象,寻找实验原因。

2.已知实验表格或图象,寻找物理规律。

3.已知实验数据,算出需要的物理量。

【识记知识】 

1.认真分析实验现象或实验数据,找出原因和结果两个因素。

2.判断原因和结果是相同还是不同,如果不同,其不同点是什么。

3.关注物理条件改变与物理现象变化之间的联系,寻求数据之间的相互关系的特征。

4.用自己的语言力求客观、准确和简洁地对探究结果进行表述。

【答题规则】

1.如果实验过程中用到了控制变量法,要写明这个探究结论的前提条件。

2.若是归纳定性结论,应“由表及里,由具体到抽象,由特殊到一般,由个性到共性”进行抽象概括得出结论。

3.若是归纳定量结论,应注意从“和、差、积(反比)、商(正比)、平方”等方向寻找规律。

要素六：评估

【考查方式】

1.对实验方案的评估。

2.对进行实验、收集数据的评估。

3.对分析论证、得出结论的评估。

【识记知识】

对探究活动中的行为和收集信息的科学性、可靠性进行评价,注意假设与探究结果之间的差异,能对这种差异及引起这种差异的规律进行分析,发现和提出新的问题,能对探究过程和结果进行评估,提出改进方案的具体方法。

【答题规则】

1.根据对结论可信度的分析,改进实验方案,使操作过程更科学合理。

2.分析误差产生的原因,并找到减小误差的办法,改进探究方案以进一步减小误差。

要素七：合作交流

【考查方式】

1.对实验方案设计合理性进行交流。

2.进行实验、收集数据是合作融洽程度的交流。

3.对分析论证、得出结论的科学性的交流。

【识记知识】

对探究活动中的合作分工行为和收集信息,以及分析论证得出结论要积极表达交流。对结果进行评估,提出改进方案的具体方法要交流。

【答题规则】

1.对结论是否具有普遍意义提出自己的观点；       

2.分析误差产生的原因,并找到减小误差的办法,改进探究方案以进一步减小误差要提出小组或者个人的建议。

中考典型例题解析

【例题1】如图,把装有水的酒杯放在桌上,用湿润的手指摩擦杯口边缘使其发声,改变水量发现发出的声音不同。对此同学们提出四个问题,其中较有价值且可探究的问题是　(　　)

A.手指摩擦为什么能使杯发出不同声音

B.声音是由水振动产生的吗

C.音调为什么会随水量变化而变化

D.音调和水量多少有什么关系

【例题2】科学探究活动通常包括以下要素：提出问题，猜想与假设，设计实验与制订计划，进行实验与收集证据，分析与论证，评估，交流与合作．某班物理课外学习小组在进行《探究--摩擦力的大小与什么有关》的课题研究时，同学们提出“滑动摩擦力大小可能与接触面间的压力有关”

（1）这属于科学探究活动的______要素．

（2）他们用如图1所示的实验装置来探究木块A受到的滑动摩擦力与压力的关系，已测得木块A的质量为100g，测定木板B在拉力作用下发生相对于木块A运动时弹簧测力计的示数F，得到一组F与相应的放在木块A上的砝码重力G的数据（如表）．请在表格中的空格内填上合理的数据，并根据表中的数据在如图2所示的方格坐标纸中作出滑动摩擦力Ff与压力FN的关系图象． （ g取10N/Kg）

（3）根据你作出的图象所得出的结论判断：当放在木块A上的砝码重力G为3.00N，木板B在拉力作用下发生相对于木块A运动时，木块A所受滑动摩擦力应为______N．

【例题3】小林做“碘的升华”实验时,用酒精灯直接对放有少量固态碘的碘升华管加热,如图所示。发现碘升华管内出现紫色的碘蒸气,小林认为碘从固态变成了气态,是升华现象。小红查阅资料发现:常压下,碘的熔点为113.60℃,碘的沸点为184.25℃,酒精灯火焰的温度约400℃。根据这些资料,小红认为小林所做的实验中,碘可能经历了由固态到液态再到气态的变化过程,小林的实验并不能得出碘升华的结论。请针对小红的质疑,设计一个实验,证明碘能从固态直接变为气态。可以选用上述器材或补充必要的辅助器材。写出实验方案并简要说明。

【例题4】探究“影响浮力大小的因素”时,小红做了如图所示的实验。请你根据她的实验探究,回答下列问题:

(1)比较图B和C可知,物体受到的浮力大小与排开液体的________有关。

(2)比较图C和E可知,物体受到的浮力大小与液体的________有关。

(3)比较图C和________可知,浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。

(4)图E中物体受到浮力大小为________N。

(5)比较图C和E可知,水对杯底部的压强________(选填“大于”“小于”或“等于”)酒精对杯底部的压强。

【例题5】一天，小熊在实验室里进行了探究“影响蒸发快慢的因素”的活动。

（1）如下是部分操作过程，

①在两块相同的玻璃板A、B上，同时滴上　　（选填“等量”或“不等量”）的酒精；

②使玻璃板A上的酒精表面积变大，玻璃板B不作处理，并保持其它条件不变：

③观察两块玻璃板上酒精蒸发的快慢。

（2）上述活动是为了探究蒸发快慢与　　（选填“液体温度”或“液体表面积”）的关系。会观察到玻璃板　　（选填“A”或“B“）上的酒精蒸发得快些。

（3）小熊在进行实验时不小心将温度计的玻璃泡浸入了酒精中，将其拿出后，温度计的示数会暂时　　（选填“变大”成“变小“），这是因为酒精蒸发　　（选填“吸热”成“放热”）造成的。

【例题6】在“探究串联电路电压的特点”活动中。

（1）如图所示，连接电路时，至少需要　　根导线；实验中应选择规格　　（选填“相同”或“不同”）的小灯泡。

（2）在测L1两端电压时，闭合开关，发现电压表示数为零，原因可能是　　（填一种即可）。

（3）小芳保持电压表的B连接点不动，只断开A连接点，并改接到C连接点上，测量L2两端电压。她能否测出L2两端电压？　       　，理由是：　                   　。

（4）小明分别出AB、BC、AC间的电压并记录在如下表格中，分析实验数据得出结论：串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和。请对小明的做法进行评价：　         　，改进方法是　                    　。

【例题7】小华同学在学习阿基米德原理后，发现用弹簧测力计也能测量金属块的密度。于是和同学一起按以下操作进行实验：

甲      乙

（1）先用弹簧测力计挂着金属块静止在空中如图甲所示，弹簧测力计的示数为        N。

（2）然后将金属块缓慢地完全浸没在水中，示数如图乙所示，则金属块所受的浮力为       N，可求出金属块的体积为          m3。

（3）通过计算，金属块的密度为                kg/m3。

（4）实验中让金属块在水中的深度继续下降，不接触杯底，金属块受到的浮力将如何变化？       。

（5）在交流讨论中，小李同学认为一次测量就得出实验结论不科学，你认同他的观点吗？        。你认为怎样才能减小实验误差？       。

临门一脚预测练

1.人的指甲是不断长长的，但到底是由指甲的哪一部位长长的呢？某同学对此提出假设：“指甲长长可能是由指甲的根部不断长长而形成的”。由此他设计了如下实验方案：①在指甲的中轴线上，按图1所示涂上指甲油(指甲油比较难以擦去，可以在指甲上保持较长时间)。②半个月后，观察、测量并分析。

请回答相关问题：

（1）如果该学生的假设是正确的，则应观察到AB间的距离______(选填“增大”、“不变”或“缩短”)。

(2)  对于指甲的生长，你还想研究的问题是_____________。

2.小兰在做早餐时发现，同样情况下，煮沸一锅牛奶比煮沸同样多的水快。这是为什么呢？请你运用所学的物理知识，针对其中的原因，提出一个猜想，并简述验证这个猜想的办法。

（1）你的猜想是____________________。（2）验证猜想的办法是________________。

3.小敏、小颖和小青在玩荡秋千时，感到秋千往返摆动时间有规律。于是对“哪些因素决定秋千往返摆动的时间”提出下列猜想，小敏猜想：可能由秋千的绳长决定；小颖猜想：可能由人与秋千坐垫的总质量决定；小青猜想：可能由秋千摆动幅度（摆动中人离开中心的最大距离）决定。于是进行了如图实验，一细绳一端拴一小球，一端固定，让小球自由往返摆动，并记录数据如表。

请回答下列问题：

（1）要完成上述实验，除如图器材外，还必需的实验器材是：天平、　    　；

（2）从本次实验可以得到的结论是：小球往返摆动一次的时间由　  　决定；

（3）实验发现，小球只能摆动一段时间。你认为造成小球停下来的原因可能是　   　；

（4）摆钟是利用本实验的原理制成的。某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长

调　　（选填“长”或“短”）。

4.为了探究小灯泡亮度与实际功率的关系，某校物理兴趣小组设计了如图甲所示的实验电路，标有“2.5V”字样的小灯泡电阻约为10Ω，电源电压6V，可供选用的滑动变阻器有“10Ω 1A”的R1和“20Ω 1A”的R2。

（1）为了完成实验，你认为应该选用的滑动变阻器是　 　。（选填“R1”或“R2”）

（2）请用笔划线代替导线将图甲的实验电路补充完整。（要求：滑动变阻器滑片向右移动时，灯泡变亮）

（3）电路正确连按后，闭合开关，他们发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表指针明显偏转，你认为造成这一﹣现象的原因可能是　　。（选填字母）

A．电流表断路   B．小灯泡短路   C．小灯泡灯丝断了   D．滑动变阻器短路

（4）排除故障后，当滑动变阻器的滑片移到某一位置时，某同学从“0﹣15V”量程的刻度线看出指针停在10V处，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向　　移（选填“左”或“右”）直到小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率是　　W。

（5）根据收集到的实验数据，同学们得出了灯泡亮度与实际功率的关系。在分析论证过程中，勤于思考的小明发现小灯泡在不同亮度下，它两端的电压与电流的比值不一样，你认为其主要原因是　         。

5.在串联电路中,流入第一个灯泡的电流用IA表示,流出第二个灯泡的电流用IB表示。请自选实验器材证明:在串联电路中,IB等于IA。

(1)画出实验电路图。

(2)写出实验步骤。

(3)画出实验数据记录表格。

6.在探究“产生感应电流的条件”实验中。

（1）实验中，观察　       　判断电路中是否有感应电流。

（2）闭合开关，若导体AB不动，左右移动磁体，电路中　　（选填“有”或“无”）感应电流。

（3）该实验的结论是：闭合电路的一部分导体，在磁场中做　　运动时，导体中就会产生感应电流。

（4）如果将小量程电流表换成　 　，可以探究磁场对通电导体的作用。

7.小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有，刻度均匀的杠杆，支架，弹簧测力计，刻度尺，细线和质量相同的0.5N重的钩码若干个。

（1）如图A所示，实验前，杠杆左侧下沉，则应将左端的平衡螺母向　   　（选填“左”或”右”）调节，直到杠杆在　   　位置平衡，目的是便于测量　    　，支点在杠杆的中点是为了消除杠杆　    　对平衡的影响。

（2）小明同学所在实验小组完成某次操作后，实验象如图B所示，他们记录的数据为动力F1=1.5N，动力臂L1=0.1m，阻力F2=1N，则阻力臂L2=　    　m。

（3）甲同学测出了一组数据后就得出了”动力×动力臂=阻力×阻力臂”的结论，乙同学认为他的做法不合理，理由是　                         　。

（4）丙同学通过对数据分析后得出的结论是：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离，与小组同学交流后，乙同学为了证明丙同学的结论是错误的，他做了如图C的实验，此实验　   　（选填“能”或”不能”）说明该结论是错误的，图C实验中，已知杠杆上每个小格长度为5cm，每个钩码重0.5N，当弹簧测力计在A点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，动力×动力臂　    　（选填“等于”或“不等于”）阻力×阻力臂”。

8.在做测量盐水密度的实验中,小芳第一个完成了实验。请完成下列问题:

(1)她的主要实验步骤如下:

A.用调好的天平称量出空烧杯的质量为10g;

B.将烧杯中倒入适量的盐水,用天平称出盐水和烧杯的总质量,天平平衡时,右盘中砝码的质量及游码的位置如图甲所示,则盐水和烧杯的总质量为________g;

C.将烧杯中的盐水倒入量筒中,当量筒内液面静止时,液面位置如图乙所示,则盐水的体积为________cm3。

(2)小芳根据实验中的测量数据得出盐水的密度ρ=______g/cm3。

(3)小芳同学的实验会带来很大误差,你认为测量结果______(选填“偏大”或“偏小”)。另一个同学很快想到:不需要增加器材,也不需要增加额外的步骤,只要将小芳同学主要实验步骤的顺序稍加调整,就会大大减小上述误差。这位同学调整后的主要实验步骤是______(只填写实验步骤前的代号即可)。

9.在测定额定电压为“2.5V”小灯泡电功率(正常发光时电阻约为8Ω)的实验中,电源为两节新干电池。

(1)连接电路时,开关应________。请用笔画线将图乙电路连接完整,要求滑片P向左滑动时,接入电阻变小。

(2)电路连接后,闭合开关,移动滑片(未达到最小阻值),发现灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,则故障可能是____________。

(3)排除故障后,为了测量小灯泡的额定功率,调节滑片使电压表的示数为________V,此时电流表的示数如图丙所示,则小灯泡额定功率是________W。

(4)若实验中电流表坏了,为了测量小灯泡的额定功率,小明选用一个R0=5Ω的电阻,设计了如图丁的电路及实验方案:

①调节滑片使电压表的示数为额定电压;

②保持滑片位置不变,只将电压表的a点接线改接到c点,测出R0两端的电压U0,通过计算得到小灯泡的额定功率。

指出他的设计方案中存在的两个问题:

问题一:________________________________;

问题二:________________________________。

10.在探究热电偶电路中电流的大小与哪些因素有关的实验中，老师先给出阅读信息学习材料，再按照要求完成探究任务。

把两种不同材料的导线（如铁丝和铜丝）组成图所示的闭合电路，当AB两端存在温度差时（B端加热、A端放在冰水混合物中），电路中就会有电流通过，这就是塞贝克效应，这种电路叫热电偶。实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关；跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，电路中的电流越大。

（1）请您猜想：若其他条件不变，将图中的铁丝换成铜丝，则电路中电流将_________；猜想的依据是_________。

（2）请您继续猜想：若其他条件不变，将图杯中的冰水混合物换为沸水，则电路中电流将_________；猜想的依据是_________。

（3）推理：图中的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由_________转化而来的。推理的依据是_________。

（4）实际应用：热电偶信号可以把温度信号转换成电信号，利用这种性质可以把热电偶做成___________。（写出它的一种应用）