中考物理實(shí)驗(yàn)探究題賞析

陳 強(qiáng)

中考物理實(shí)驗(yàn)探究題賞析

陳 強(qiáng)

在物理課程中，實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究有著緊密的聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的重要方式之一，實(shí)驗(yàn)探究能力是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要目標(biāo)之一?！读x務(wù)教育學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》指出：“應(yīng)讓學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等自主活動(dòng)來(lái)提高其實(shí)驗(yàn)?zāi)芰??！边@不僅指明了實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)途徑，也為實(shí)驗(yàn)探究能力的評(píng)價(jià)提供了參考和依據(jù)。縱觀近幾年全國(guó)各地的物理中考題，實(shí)驗(yàn)探究題在整個(gè)試卷中所占的分?jǐn)?shù)比例有明顯上升趨勢(shì)，而且探究?jī)?nèi)容在立足教材、注重學(xué)生雙基的基礎(chǔ)上不斷推陳出新，全面考查學(xué)生的綜合運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力?，F(xiàn)選取幾道題與大家分享。

一、立足課本所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，考查學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力

例1：(2011沈陽(yáng))炎熱的夏天來(lái)啦！小明家買了一臺(tái)電風(fēng)扇。站在電風(fēng)扇旁，小明覺(jué)得涼爽，于是他大膽猜想是不是電風(fēng)扇降低了室內(nèi)溫度。為了驗(yàn)證猜想，他關(guān)上了門窗，并選取兩支相同的溫度計(jì)進(jìn)行了如下的探究實(shí)驗(yàn)。下列步驟中有未完成的部分，請(qǐng)將其補(bǔ)充完整。

這一現(xiàn)象引發(fā)了小明的思考，為什么室溫沒(méi)有降低，而吹電風(fēng)扇卻覺(jué)得涼爽呢?小明聯(lián)想到液體蒸發(fā)的知識(shí)。人體是通過(guò)汗液蒸發(fā)來(lái)調(diào)節(jié)體溫的，人在吹電風(fēng)扇時(shí)，汗液比平時(shí)蒸發(fā)得更快，所以感到?jīng)鏊?/p>

為了證明吹電風(fēng)扇能加快汗液蒸發(fā)吸熱的速度，小明又進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，他只增加一種物質(zhì)，并且首先補(bǔ)充了一個(gè)步驟，然后重復(fù)前面實(shí)驗(yàn)的操作。請(qǐng)你將下表的內(nèi)容補(bǔ)充完整。

分析：蒸發(fā)吸熱是學(xué)生普遍掌握的基本知識(shí)，可本題卻另辟蹊徑，認(rèn)為吹風(fēng)扇涼爽可能是電風(fēng)扇降低了室內(nèi)溫度，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，旨在考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。近幾年，中考實(shí)驗(yàn)探究題側(cè)重考查學(xué)生多方面的能力，而學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力一直是考查的重點(diǎn)，考查的具體方向有實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、實(shí)驗(yàn)電路圖、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)記錄表格、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等。

答案：(1)分別放在靠近電風(fēng)扇和遠(yuǎn)離電風(fēng)扇的位置。

增加物質(zhì)：水(酒精)。

補(bǔ)充步驟：將兩支溫度計(jì)的玻璃泡同時(shí)蘸取適量的水(酒精)。

分析論證：靠近電風(fēng)扇的溫度計(jì)的示數(shù)降低較快，遠(yuǎn)離電風(fēng)扇的溫度計(jì)的示數(shù)降低較慢。

二、重視實(shí)驗(yàn)方法，考察數(shù)據(jù)、圖表的處理能力

例2：(2011陜西)某興趣小組的學(xué)生觀察到不同物體在空氣中下落的速度不同，如石子比羽毛下落得快，于是他們聯(lián)想到“物體在液體中下沉的速度與哪些因素有關(guān)”的問(wèn)題，并作出以下猜想：

猜想一：物體下沉速度與物體質(zhì)量、體積、形狀有關(guān)。

猜想二：物體下沉速度與液體種類有關(guān)。

他們利用天平、秒表、長(zhǎng)玻璃圓筒、體積和形狀相同的小瓶，還有細(xì)沙、水、牛奶、食用油等器材和物品，進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，將能夠下沉的物體從液面處由靜止開始下沉，每次下沉深度均為0.3 m。記錄的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1

(1)物體在液體中下沉的深度相同時(shí)，通過(guò)比較物體的 判斷下沉的速度。

(2)分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1，2，3(或4，5，6)的數(shù)據(jù)，可以得出的結(jié)論是：在其他條件相同時(shí)，___________________，物體下沉得越快。

(3)要想探究物體下沉速度與液體種類的關(guān)系，應(yīng)選擇實(shí)驗(yàn)序號(hào)為 的三組數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析比較。

(4)分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)7，8，9的數(shù)據(jù)可知，物體下沉速度還與 有關(guān)。

(5)圖1所示為物體分別在3種液體中下沉?xí)r間與其質(zhì)量的關(guān)系圖像，其中，反映物體在食用油中下沉?xí)r間與質(zhì)量關(guān)系的圖像是 。

圖1

分析：本題主要考查學(xué)生對(duì)控制變量方法的運(yùn)用情況及對(duì)表格數(shù)據(jù)的分析能力?？刂谱兞糠ㄊ浅踔形锢碜畛Ｓ玫膶?shí)驗(yàn)探究方法，是歷年中考的必考項(xiàng)目。而圖表類試題則是考查學(xué)生應(yīng)用圖像、圖形、表格對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的能力，是近幾年中考頗為流行的考查方式，它具有考查能力要求高、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此建議教學(xué)過(guò)程中要設(shè)計(jì)這方面題型的專題練習(xí)，以便培養(yǎng)學(xué)生的推理、分析、比較能力。

答案：(1)下沉?xí)r間。(2)物體的質(zhì)量越大。(3)1，4，7(或2，5，8，或3，6，9)。(4)小瓶表面是否粘油。(5)c。

三、密切聯(lián)系生活，考查學(xué)生對(duì)物理過(guò)程與物理方法的掌握

圖2

方案設(shè)計(jì)：

(1)用刻度尺測(cè)出吸盤的直徑D；

(2)將吸盤四周沾上水，擠出里面的空氣并壓在光滑的水平地面上；

(3)用力豎直向上拉吸盤柄，直到吸盤脫離地面，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估測(cè)拉托吸盤所需拉力的大小F；

(4)計(jì)算出當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)。

評(píng)估交流：洋洋說(shuō)：“我們的實(shí)驗(yàn)原理是 ，操作過(guò)程規(guī)范，較方便地估測(cè)出了大氣壓強(qiáng)?！比鹑鹫f(shuō)：“在操作過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)存在 、 等問(wèn)題，盡管我們的操作規(guī)范，但估測(cè)的結(jié)果誤差較大?！毖笱笳J(rèn)真思考后，同意了瑞瑞的意見，然后，他們繼續(xù)一起探討方案改進(jìn)的問(wèn)題，盡量減少測(cè)量誤差。

根據(jù)洋洋和瑞瑞的實(shí)驗(yàn)記錄及自我評(píng)估情況，請(qǐng)你回答：洋洋和瑞瑞測(cè)出的大氣壓強(qiáng)P= (用字母表示)；實(shí)驗(yàn)時(shí)洋洋將吸盤四周沾上水，這樣做的目的是 ；要準(zhǔn)確測(cè)量，應(yīng)該利用課本中介紹的 進(jìn)行測(cè)量。

分析：本題體現(xiàn)了“從生活走向物理”的理念，突出了對(duì)物理過(guò)程與方法的考查。中考物理試題標(biāo)準(zhǔn)明確強(qiáng)調(diào)對(duì)物理“過(guò)程與方法”的考查，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)物理概念、規(guī)律、過(guò)程及方法的理解與內(nèi)化，學(xué)生只有深刻領(lǐng)會(huì)物理過(guò)程，掌握、了解問(wèn)題的正確方法，才能切實(shí)領(lǐng)會(huì)物理概念的內(nèi)涵，靈活運(yùn)用物理知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。

本文將戶用沼氣池的生命周期分為6個(gè)階段，并在建立評(píng)價(jià)模型時(shí)做了如下簡(jiǎn)化和假設(shè)：①沼氣池建設(shè)階段，即沼氣池動(dòng)工建設(shè)到正式投入使用的過(guò)程。本研究未考慮沼氣池報(bào)廢拆除。②沼氣發(fā)酵原料獲取階段，考慮到秸稈，畜禽糞便屬于農(nóng)業(yè)廢棄物，本文計(jì)算中不記入秸稈種植和收割過(guò)程的能量消耗和環(huán)境排放。③沼氣發(fā)酵原料運(yùn)輸階段，考慮到戶用沼氣池的發(fā)酵原料都是就近取材，因此本文在計(jì)算中不考慮發(fā)酵原料運(yùn)輸階段的能量消耗和環(huán)境排放。④發(fā)酵產(chǎn)氣階段，即投入發(fā)酵原料到產(chǎn)出沼氣的過(guò)程。⑤沼氣輸出和使用階段，即沼氣從發(fā)酵系統(tǒng)運(yùn)送到農(nóng)戶家并投入使用的過(guò)程。⑥沼液沼渣使用階段。系統(tǒng)邊界如圖1所示。

四、一題多變，考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力

例4：(2011威海)小剛想測(cè)一個(gè)實(shí)心塑料球的密度，但是發(fā)現(xiàn)塑料球放在水中會(huì)漂浮在水面上，無(wú)法測(cè)出它的體積。小剛設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)步驟。

圖3

A用天平測(cè)量塑料球的質(zhì)量，天平平衡時(shí)如圖3a所示，記錄塑料球質(zhì)量為m；

B把適量的水倒進(jìn)量筒中(如圖3b所示)，記錄此時(shí)水的體積為V1；

C用細(xì)線在塑料球下吊一個(gè)小鐵塊放入水中，靜止時(shí)如圖3c所示，記錄此時(shí)量筒的示數(shù)為V2；

D把小鐵塊單獨(dú)放入水中，靜止時(shí)如圖3d所示，記錄此時(shí)量筒的示數(shù)為V3；

E利用密度公式計(jì)算出結(jié)果。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程，回答下列問(wèn)題：

(1)實(shí)驗(yàn)中使用天平測(cè)出塑料球的質(zhì)量m=______g，塑料球的體積V＝______cm3，計(jì)算出塑料球的密度ρ＝_________g/cm3。

(2)實(shí)驗(yàn)拓展：本實(shí)驗(yàn)中若不用天平，只在B，C，D三個(gè)步驟中增加一個(gè)步驟也可以測(cè)出塑料球的密度。請(qǐng)你寫出這個(gè)操作步驟________________________。

(3)根據(jù)你補(bǔ)充的步驟，寫出計(jì)算塑料球密度的表達(dá)式__________________。(用字母表示，水的密度為ρ水)

分析：此題乍一看是常規(guī)測(cè)量密度小于水的物體的密度，考查的是比較基礎(chǔ)的知識(shí)，但此題在第二部分增加了難度，要用到浮力相關(guān)的知識(shí)來(lái)解決密度問(wèn)題，全面考查了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。每年的中考前夕，為了能更好地迎戰(zhàn)中考，題海戰(zhàn)術(shù)可能仍舊是一些教師的法寶，怎樣才能做到事半功倍，讓學(xué)生不再成為時(shí)間的奴隸，教師精選試題不失為一種高效的手段，此題或許值得我們一鑒。

答案：

(1)11.2，20，0.56；

(2)將塑料球放入圖3b所示的量筒內(nèi)使其漂浮在水面上，讀出量筒示數(shù)V4；

五、結(jié)束語(yǔ)

近幾年中考物理實(shí)驗(yàn)探究題突出體現(xiàn)了試題的綜合性、新穎性、探索性、開放性，通過(guò)探究過(guò)程，考查學(xué)生在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中有沒(méi)有養(yǎng)成良好的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。這就要求物理教師在教學(xué)過(guò)程中，要認(rèn)真領(lǐng)會(huì)課程標(biāo)準(zhǔn)的精神和要求，真正按照物理學(xué)科的特點(diǎn)來(lái)開展教學(xué)，重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，重視科學(xué)探究教學(xué)，重視創(chuàng)造條件，讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手做試驗(yàn)去親自探究。只有這樣，物理教學(xué)才算回歸了本初，才能真正培養(yǎng)學(xué)生的物理能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的健康發(fā)展。

[1] 2011年全國(guó)中考物理試題壓強(qiáng)專題分類解析[EB/OL].http://www.5ykj.com.

[2] 2012屆中考物理復(fù)習(xí)往年全國(guó)各地試題分類解析:質(zhì)量和密度 [EB/OL]. http://www.5ykj.com/.

2012-03-28

陳強(qiáng)，本科，中教二級(jí)。

湖北省十堰市武當(dāng)山特區(qū)中學(xué)。