初三物理实验设计专题指导.doc

初三物理实验设计专题指导【本讲主要内容】实验设计专题指导如何提高实验探究能力？考试要求的第1、2条是：第1条：会根据探究目的和已有条件设计实验第2条：会正确使用仪器【知识掌握】【知识点精析】实验设计是实验探究的核心解答这类题目的关键包括思路与表达两个方面。实验设计的基本思路如下：1.识别变量并对变量进行操作定义；2.操作各种变量选择控制技术；3.确定实验所需的材料和设备设计实验步骤；4.设计数据记录表。实验设计的表达可以有多种形式但必须抓住以下核心要点把要点表达清楚：1.自变量是怎样改变的；2.自变量是怎样测量的；3.因变量是怎样测量的；4.控制变量是怎样控制的。任何一个要点没有表达清楚都会被扣分。【解题方法指导】例1.小明在室温环境下探究影响导体电阻大小的因素他采用控制变量法所需要的导体材料如下表所示。请帮助小明完成下列三个问题。（1）为了研究导体电阻跟导体材料有关小明应选用的两根导线是。（2）为了研究导体电阻跟导体长度有关小明应选用导线C和导线。（3）如果小明选用导线A和导线D则可用来研究导体的电阻跟导体的有关。导线代号ABCDEFG长度L/m1.00.51.51.01.21.50.5横截面积S/mm23.20.81.20.81.21.21.2材料锰铜钨镍铬丝锰铜钨锰铜镍铬丝分析与解：本题考查的重点是区分变量和控制变量法。在问题（1）中研究导体电阻跟导体材料有关其中自变量是导体材料因变量是导体的电阻则其他变量都是控制变量。自变量要发生改变即导体材料要不同控制变量要保持不变即导体的长度和横截面积都要保持相同所以要选C、F两根导线。在问题（2）中研究导体电阻跟导体长度有关其中自变量是导体长度因变量是导体的电阻则其他变量都是控制变量。自变量要发生改变即导体长度要不同控制变量要保持不变即导体材料和横截面积都要保持相同所以要选C、G两根导线。在问题（3）中小明选用导线A和导线D由于A、D两根导线的长度都是1m材料都是锰铜只有横截面积不同所以导体的长度、材料都是控制变量横截面积是自变量可以用来研究导体的电阻跟导体的横截面积有关。答案：（1）C、F；（2）C、G；（3）横截面积。例2.小名在探究影响电磁铁磁性强弱的因素时提出了两个假设：（1）电磁铁线圈的匝数一定时如果通过电磁铁的电流越大则电磁铁的磁性就越强。（2）通过电磁铁的电流一定时如果电磁铁线圈的圈数越多则电磁铁的磁性就越强。为了验证这两个假设准备了如下实验器材：用漆包线（φ=1.1mmL=10m）、塑料管（φ=20mmL=100m）、铁芯（φ=14mmL=120m）制作一个八抽头的电磁铁（120匝每20匝抽出一个接线端）从实验室选择了干电池（1号2节）、开关、滑动变阻器（20Ω2A）、电流表（J0407型）、导线、若干大头针、铁架台。请你利用上述器材设计实验验证上述两个假设请画出电路图、分别写出实验步骤并设计数据记录表。分析与解：首先识别变量并对变量进行操作定义。根据假设（1）可以确定自变量为电流因变量为电磁铁的磁性强弱控制变量为电磁铁线圈的匝数。根据假设（2）可以确定自变量为电磁铁线圈的匝数因变量为电磁铁的磁性强弱控制变量为电流。电磁铁的磁性强弱可以定义为吸引大头针的数量多少。假设中的变量如下表所示。自变量因变量控制变量假设（1）电流电磁铁的磁性强弱（吸引大头针的数量）电磁铁线圈的匝数假设（2）电磁铁线圈的匝数电流其次操作各种变量选择控制技术。具体地说就是怎样改变自变量、怎样测量自变量、怎样测量因变量、怎样控制控制变量。为了验证假设（1）需要解决以下四个问题：怎样改变电流、怎样测量电流、怎样测量电磁铁的磁性强弱怎样控制线圈匝数。为了验证假设（2）需要解决的四个问题是：怎样改变线圈的匝数、怎样测量线圈的匝数、怎样测量电磁铁的磁性强弱怎样控制电流。第三确定实验所需的材料和设备设计实验步骤。改变电流、控制电流都可以用滑动变阻器测量电流可以用电流表测量电磁铁的磁性强弱可以计数电磁铁吸引的大头针的数量改变线圈匝数、控制线圈匝数都可以用自制的多抽头线圈。另外还需要组成电路的基本元件：电源、开关、导线为了固定电磁铁的位置还需要铁架台。在设计的实验步骤中包括改变自变量、测量自变量、测量因变量、控制控制变量所进行的操作步骤记录数据的步骤还包括为了实验的实施而准备的电路连接的步骤。验证假设（1）的实验步骤：1.按下图所示实物电路图连接实物打开开关将变阻器滑片放在最大位置。2.试触开关检验电路连接是否正确。3.调节滑动变阻器改变电流观察电流表的示数用电磁铁去吸引大