初中物理十五个特殊主题15 科学探究精讲（含解析）.docx

1、特殊主题15 科学探究（精讲）一、科学探究概述在本标准中，科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式。将科学探究列人“课程内容”，旨在让学生经历与科学工作者进行的相似的探究过程，主动获取物理知识，领悟科学探究方法，发展科学探究能力，体验科学探究的乐趣，养成实事求是的科学态度和勇于创新的科学精神。通常，科学探究涉及提出问题、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、交流与合作等要素。科学探究的形式是多种多样的，在学生的科学探究中，其探究过程可涉及所有的要素，也可只涉及部分要素。科学探究的要素应灵活渗透在教材和教学裸程内的各个方面。在义务教育物理课程的学习中，对学生

2、科学探究能力的基本要求主要体现在以下几个方面。科学探究要素科学探究能力的基本要求提出问题能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有关的问题。能书面或口头表述发现的问题。了解发现问题和提出问题在科学探究中的意义。猜想与假设尝试根据经验和已有知识对问题的可能答案提出猜想。能对探究的方向和可能出现的探究结果进行推测与假设。了解猜想与假设在科学探究中的意义。设计实验与制订计划经历设计实验与制订计划的过程。明确探究目的和已有条件。尝试考虑影响问题的主要因素，有控制变量的意识。尝试选择科学探究方法及所需要的器材。了解设计实验与制订计划在科学探究中的意义。进行实验与收集证据能通过观察、实验和公共信息资

3、源收集证据。会阅读简单仪器的说明书，能按要求进行操作。会使用简单仪器进行实验，会正确记录实验数据。具有安全操作的意识。了解进行实验与收集证据在科学探究中的意义。分析与论证经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程。能对收集的信息进行简单归类及比较。能进行简单的因果推理。尝试对探究结果进行描述和解释。了解分析与论证在科学探究中的意义。评估有评估探究过程和探究结果的意识。能关注探究活动中出现的新问题。有从评估中吸取经验教训的意识。尝试改进探究方案。了解评估在科学探究中的意义。交流与合作有准确表达自己观点的意识。能表述探究的问题、过程和结果。能听取别人的意见，调整自己的方案。能坚持原则又尊重他人，有团

4、队意识。了解交流与合作在科学探究中的意义。二、中考真题及其解析【例题1】（2019湖南郴州）我市风能资源丰富，现各地陆续安装了风力发电机。风力发电机的原理是利用自然风吹动发电机风叶转动，带动内部发电机组发电。某兴趣小组提出了一个问题：风力发电机的发电功率大小可能与哪些因素有关？他们针对这个问题提出如下猜想：猜想一：风力发电机的发电功率大小可能与风速大小有关猜想二：风力发电机的发电功率大小可能与风叶长度有关猜想三：风力发电机的发电功率大小可能与风叶个数有关猜想四：针对以上猜想一和猜想二，该兴趣小组设计了实验方案，准备了以下主要实验器材：小型风力发电机（含形状相同长度分别为10cm、15cm、20

5、cm的风叶共三组）、电吹风、电压表、导线若干。实验过程中，先将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况。用电吹风吹出的风模拟自然风，正对发电机风叶吹风，进行多次实验，实验数据记录如下：实验序号风叶长度/cm电吹风档位风叶个数电压表示数/v110弱30.5210中30.8310强31.2415中31.3520中31.8根据以上实验回答下列问题：（1）本实验是通过 来反映发电机发电功率大小的；（2）比较实验序号为 （填上表中实验序号）三次实验所得数据，可验证猜想 （选填“一”或“二”），结论是：其他条件都相同时，风速越大，风力发电机的发电功率越大。（3）比较实验序号为2

6、、4、5三次实验所得数据，可验证猜想 （选填“一”或“二”），结论是： 。【答案】（1）电压表示数；（2）1、2、3；一；（3）二；其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。【解析】（1）由“将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况”知，本实验是通过电压表示数的变化来反映发电机发电功率大小的：示数越大，发电功率越大；（2）从实验结论可以看出，实验探究的是发电功率大小与风速的关系，所以要保持风叶长度和风叶个数相同，改变风速，因此选择的是实验序号的1、2、3；（3）在2、4、5三次实验过程中，电吹风档位相同，也就是风速相同，风叶个数相同，但风叶长度不同

7、，并且发现：风叶长度越大，电压表示数越大，说明发电功率与风叶长度有关。所以结论为：其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。【例题2】（2020四川达州）同学们在探究影响浮力大小的因素时，发现手中的弹簧测力计损坏了，聪明的小强同学利用刻度均匀的杠杆和钩码（每只重0.5N）替代弹簧测力计顺利地完成了该实验。以下是小强同学的实验操作，请你帮他完善该实验探究。(1)将杠杆安装在支架上，静止时如图1所示，应将平衡螺母向_（选填“右”或“左”）调节，使杠杆在水平位置平衡；(2)如图2甲所示，将重2N的物体G挂在A点，两只钩码挂在B点时，杠杆在水平位置平衡；(3)将物体G部分浸入水中（如图

8、2乙所示），两只钩码移到C点时，杠杆在水平位置平衡；(4)将物体G浸没于水中（如图2丙所示），两只钩码移到D点时，杠杆在水平位置平衡；(5)将物体G浸没于盐水中（如图2丁所示），两只钩码移到E点时，杠杆在水平位置平衡。分析与论证：分析比较(2)、(3)、(4)可得：物体G所受浮力大小与_有关；分析比较(2)、(4)、(5)可得：物体G所受浮力大小与有_关；由题中信息计算物体G的体积V=_m3，盐水的密度_kg/m3。（，g=10N/kg）【答案】 (1)右 分析与论证：物体排开液体的体积；液体的密度；1.010-4 1.125103【解析】（1）杠杆在如图1位置平衡后，要杠杆在水平位置重新平衡

9、，应将平衡螺母向右调节。步骤(2)、(3)、(4)是让物体未浸入、部分浸入和浸没于水中，而钩码逐渐靠近支点，说明物体G所受的浮力逐渐变大，所以可得物体G所受的浮力大小与排开液体的体积有关。步骤(4)(5)是让物体G分别浸没在水中和盐水中，所以比较的是浮力大小与液体密度的关系。由步骤(4)及杠杆的平衡条件得(G物-F浮)4L=1N4L，(2N-F浮)4L=1N4L所以F浮=1N由阿基米德原理有，物体的体积由步骤(5)及杠杆的平衡条件得(2N-F浮)4L=1N3.5L所以F浮=1.125N由阿基米德原理有，盐水的密度【例题3】（2020山东青岛）探究电流与电阻的关系：小明连接的实验电路如图甲所示。

10、实验次数12电阻R/510电流I/A0.400.20(1)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最_端。(2)闭合开关后，发现电流表示数为零，电压表的示数如图乙所示，为_V；改变滑动变阻器滑片的位置，两电表指针的位置不变电路中有一处故障，可能是_（选填序号）。电流表短路 电压表短路 导线a断路 导线b断路(3)排除电路故障后，小明先后用5、10的定值电阻进行实验。实验中，通过_控制定值电阻两端的电压不变，得到的实验数据如表。小明据此得出结论：电流与电阻成反比。请指出实验存在的问题或需要改进的地方_（写出一条即可）。【答案】 (1)右 (2)2.9 (3)调节滑动变阻器 换不同的定值电阻多次实验【解析】(1)为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，即最右端。(2)如图乙所示，电压表接在03V上，示数为2.9V。闭合开关后，发现电流表示数为零，电压表的示数接近电源电压，改变滑动变阻器滑片的位置，两电表指针的位置不变，故障可能为电阻R或导线a断路。(3)探究电流与电阻的关系，那么定值电阻R的电压就不能改变，滑动变阻器与定值电阻串联，串联分压，因此可通过调节滑动变阻器，控制定值电阻两端的电压不变。为了寻找普遍规律，实验的次数至少3次，或多次实验，因此本实验还需换不同的定值电阻进行多次测量，验证实验结果的正确性。