九年级物理实验设计专题指导知识精讲.doc

九年级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，用电磁铁去吸引大头针。4.将电流表的示数和大头针的数目记录在表中。5.重复步骤3和4，并将结果记录在表中。验证