中考物理实验探究题解题方法

2012-06-27 10:10:56 中考物理

  点评:根据实验目的选择规格合适的器材,实验中出现故障及时进行处理,“多次测量求平均值”是一种有效减小实验误差的数据处理方法等都是探究实验必须具备的能力。题目对这些方面进行了考查。其中如何选择滑动变阻器的规格,以往考题很少出现,要作出正确选择需要综合运用所学的电学知识。这些是题目的创新之处,也是题目的难点。题目中出现的故障,许多同学感到难以理解,这是另一难点。如果不能理解“多次测量求平均值”这种数据处理方法的实质,第三问也很难正确回答。题目涉及到“测小灯泡电功率实验”,这是中考必考的考点。

  分析:(1)因为电压表直接测量小灯泡两端的电压,所以电压表的量程要大于小灯泡的额定电压,即电压表应选用0~15V挡。

  怎样选择滑动变阻器呢?这要从电流和阻值两方面考虑。根据被测小灯泡的额定电压为3.8V,电阻约为10Ω。可以计算出电路中的电流约为0.38A,三只滑动变阻器允许通过的最大电流都比这个电流大。所以,仅从电流来考虑,三只滑动变阻器都可满足实验要求。

  从阻值方面怎样考虑呢?我们知道,在这个实验中滑动变阻器的作用有两个:一是保护电路中的元器件不被烧坏,二是通过调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡分别在小于、等于、大于其额定电压下工作。若选R1(5Ω 0.5A),根据串联电路中电压的分配关系:

 

  即通过调节滑动变阻器无法使小灯泡的电压等于3.8V,当然也不能小于3.8V,所以不符合要求。

  同理可计算选R2(10Ω 0.5A),当滑动变阻器阻值最大(10Ω)时,能使小灯泡的最小电压等于3V,通过调节滑动变阻器能使小灯泡分别在小于、等于、大于其额定电压下工作,所以不符合要求。

  选R3(500Ω 1A)怎样呢?从理论上讲,可以满足实验要求,但从实际操作看不可行。因为这个滑动变阻器的滑片的位置只要有微小的改变,就会引起滑动变阻器的阻值有较大的变化,调不准所需要的小灯泡电压,甚至一不留神,烧坏小灯泡和元器件。

  (2)这一问考查实验故障的排除。做电学实验时,电路不能按事先的设想工作是极容易出现的情况,如何根据异常的现象迅速排除故障,能反映同学们电学知识的掌握水平。其实电路故障无非是短路、断路、电表连接错误(串并、量程、正负)、滑动变阻器接法错误(开始最大、一上一下),这些都会引起电表指针异常(反偏、满偏、偏小甚至不偏)。

  题目中的故障1容易判断,是滑动变阻器同时接到下面两个接线柱。

  故障2如何判断呢?根据“灯泡不亮、电流表无示数”可以判断,电路中肯定存在断路。再根据“电压表示数较大”可以确定断路的地方就是与电压表并联的小灯泡。故障点是找到了,但教学中发现,很多同学会有这样的疑问:小灯泡断路,电流表无示数可以理解,但电压表为什么示数较大呢?实际的电压表是有电阻的,只不过电阻值较大(我们做实验用的电压表阻值选0~3V量程时约3KΩ,选0~15V量程时约12KΩ)。因为电压表与小灯泡并联,小灯泡断路以后,电流经过电压表仍可形成通路。此时电压表与滑动变阻器、电流表串联,因电流表电阻极小,滑动变阻器的阻值与电压表相比也可以忽略,所以电压表两端的电压近似等于电源电压。但电流表指针为什么不偏转呢?可以计算此时电路中的电流约为

。若电流表选0~0.6A量程接入,则使电流表指针偏转1小格的电流应是0.02A。可以计算一下,上述电流能使电流表指针偏转的角度为:

 

  由于偏转角度太小,我们看起来电流表无示数。

  ⑶小灯泡的额定功率必须是在额定电压下测出的。实验序号1和3中,小灯泡的电压都不等于额定电压,其功率也不是额定功率。所以用这三个数据求平均值是错误的。怎样才能求平均值呢?可以让电压都等于3.8V,分别记录几组电流值,计算出相应的额定功率,这样再求平均值才有意义。

  答案:⑴0~15V R2。

  ⑵滑动变阻器同时接到下面两个接线柱 灯泡断路。

  ⑶1.52。

  反思:“多次测量求平均值”是一种有效减小实验误差的数据处理方法。同学们已经在长度测量和“伏安法”测电阻中学习过这种方法。这是因为物体的长度、导体的电阻在客观上是不变的,只是由于测量工具和测量人的原因,使每一次的测量结果不同。这时用多次测量求平均值方法可以有效减小这种由主观因素引起的误差。本题中,小灯泡的功率随电压的变化而变化,只有在额定电压下工作的功率才是额定功率。因此,不能多次测量求平均值。

  五、生活型探究题

  例5 “关爱生命,安全出行,争当安全模范公民”的教育活动,在全国各地轰轰烈烈地展开.“红灯停,绿灯行”是公民的基本素质。

  交通信号灯用红、绿灯,而不用蓝色、紫色等其它颜色的灯。对此,小明、小华、小宇三位同学展开讨论。

  小明说:人的眼睛对红色光、绿色光比较敏感。用红绿灯作为交通指挥灯,容易引起视觉反应,可以提高人们的警惕性,减少交通事故的发生。

  小华说:红光穿透能力比蓝色、紫色等其它的色光强,很远处就能看到;人的眼睛对绿色光敏感。

  小宇说:红绿灯作为交通指挥灯,是国际通用的,并不具有科学依据。

  (1)雾天,小明、小华和小宇一起在远处观看路口的红绿灯,收集有关“红色光穿透能力强”的证据。小明和小宇看到红灯亮时,小华却认为红灯不亮,此事实说明红色光引起的视觉效果与____________________有关;三位同学向路口的红灯走近,都感到红色光强度逐渐增强,表明色光的穿透能力与_________________________有关。影响色光穿透能力的因素还有______________________(至少答出一条)。

  (2)依据你的生活体验,并结合学过的物理知识,对小宇的说法作出评价: _________。

  (3)红绿色盲的人不能分辨红绿灯颜色的变换。请你描述现行交通信号灯是如何让色盲的行人做到“红灯停、绿灯行”的或提出一条合理化建议。(回答一条即可)________________。

  (4)随着科技创新,传统的红、绿灯逐渐被超高亮度的发光二极管(LED)所替代。LED灯具有亮度高、颜色纯、耗电少、寿命长等特点,简述LED灯的广泛使用可能会给人们的生活与环境带来的影响。(回答一条即可)___________________________。

  点评:物理知识在人们日常生活、生产和科学技术中都有广泛的应用。物理学对科技进步和社会发展有极大的影响。在物理课程中加强科学、技术和社会(即STS)相联系,使学生了解科学在社会生活和生产中的应用,可以培养学生热爱科学关心社会的意识,以及用正确的价值观处理社会问题的能力,这对学生的学习和终身发展将产生深远的影响。题目的创新之处就在于此。是否能把物理概念和规律同具体的生活情境有机地联系起来,是题目的难点所在。题目涉及到光的色散、物体的颜色、发光二极管等知识,这是课标新增加的内容,已逐步成为考试的热点。

  解析:题目取材于对生活的观察,体现了从生活走向物理的新课程理念。回答问题时应从题目筛选有用的信息,注意结合自己的生活经验,再联系相关的物理知识才行。

  答案:⑴人的眼睛 距离 是否有雾(或天气)。

  ⑵小宇的说法错误。

  ⑶红绿灯的位置是相对固定的,上下排列时,红灯在上方绿灯在下方;左右排列时,红灯在左方绿灯在右方,色盲的人可以观察亮灯的位置来判断是哪个灯。

  ⑷LED灯亮度高,人很远就能看到(或LED灯颜色纯,人对红、绿分辨更清楚;或LED灯耗电少,节约能源;或LED灯寿命长,使用起来经济等)。

  从以上可以看出,现在探究题的考查方式发生了很大的变化,单纯考查操作步骤、实验结论等凭借机械记忆及套用就可奏效的考题已退出舞台,题目普遍重视探究的过程和方法的考查、重视基本实验能力的考查。大家在平时的学习过程中,应改变过分强调知识传承的倾向,让自己亲历科学探究过程,学习科学研究方法。改革以书本为主、实验为辅的教学模式,提倡多样化的教学方式。培养自己的探索精神、实践能力以及创新意识。

 


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