实验设计与探究性问题

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1、实验设计与探究性问题常州市第五中学李徳明（lideming94@163.com）命题趋势近年来，高考实验题发生了明显的变化，已跳出了课本分组实验的范围，不仅延伸到演示实验中，而H出现了设计型实验。关于试验能力提出了“能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题”，更明确地把“设计和完成实验的能力”作为考试冃标中的一个。在上海的髙考试题中，设计型实验具有很好的测试效果。全国的髙考试题中对实验的考查也在逐步转向设计型的实验。江苏省三年独立命题屮，部分试题也体现出设计型和探究性实验。08届

2、是江苏新课改的第一届高考，为了体现出新课程的特点，想必在实验题上，步子会更大些。完整的设计一个实验，要经历多个环节，在实际考查中，一般不会考查全部环节，而是只考杳其中的几个环节，有的题目给出条件和实验器材，耍求阐述实验原理；有的给出实验电路图，要求领会实验原理，确定需测物理量及计算公式；有的则耍求考牛根据操作步骤及测定的物理量判断出实验原理……虽然考查方式不尽相同，但日前高考屮儿乎所有的设计型实验题都有一个共同点，都是在给出实验器材的前提下进行考查的，而FL都以不同方式或多或少的对实验原理作一定的

3、提示。探究性问题是近年的一个新亮点，在各市及地区的模拟试题中也充分地休现出这一特点。此类试题对渾生的各方而要求较高，情景新，范围广。我想它应成为我们本届高考实验复习重点研究对象。知识概要中学的设计型实验一般耍求考牛根据题目捉出的目的耍求和给出的器材，设计出实验方案。这类题对考生的耍求也较高，要求考生能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，要求考生深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，要求考生有较强的创新能力。1.设计原则（1）正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基

4、本原理。（2）女全性：实验方案的实施要女全可靠，实就过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最人允许电流和最人功率，电源也有最人允许电流。（3）方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。（4）精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。2.设计思路需测物理量和所需器材实验步骤数据处理题目要求和给出的条件演示和分组实验的实验原理物理规律和原理基本仪器的使用知识实验原理实验设计可用下面的框图表示：（见上图）解决设计型实验问题的关键是确定实验

5、原理，它是进行实验设计的根本依据和起点，它决定应当测量那些物理量、如何安排实验步骤、如何处理数据等。实验原理的确定，要根据问题的要求和给出的条件，冋顾分组实验和演示实验，寻找能够迁移应用的实验原理，或者冋顾物理原理,寻找冇关的物理规律，设法创设相关的物理情景，并根据已掌握的基本仪器核对是否能够测出必须测定的物理量。因此掌握基木仪器的使川方法、基本的实验方法和基本物理原理是解答设计型实验题的基础。针对训练1>[06全国卷1.22（2）]现要测量某一电压表©的内阻。给立的器材有：待测电压表©（最程2V

6、,内阻约为4kQ）；电流表（9（最程1.2mA,内阻约500Q）；直流电源E（电动势约2.4V,内阻不计）；固定电阻3个：Ri=4000Q,R2=10000Q,R3=15000电键S及导线若干要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。i.试从3个固定电阻中选用1个，与其它器材一起组成测量电路，并在虚线框内画出测量电路的原理图。（要求电路中各器材用题中给定的符号标出。）ii.电路接通后，若电压表读数为U,ill流表读数为I,则电压表内卩I[Ry=°【答案】：（2）i.电路如图ii.&URJ_UfV

7、；E【解析】：i・实验电路如上图所示，若选用电阻则并联电阻7?并=2000Q,电压表读数ER并*%=24片_2000+500X2000=1.92>IV,电流表读数丽乔丽=0.00096人=0.96皿〉0.6皿用符合要求，同理可得心、&不符合要求，故选11电路接通后通过川的电流'亡’则通过电压那电流为円-円-#,所以电压表的内阻Ry=—=R2I2R、I_U【备考提示】：木题涉及实验器材选取和电路设计等，对考生的分析综介能力提出了较高要求，解答此类试题必须根据测量要求和所提供的器材，由仪表的选择原则和

8、基本规律为分析的入手八、、2、［06±海物理卷.15］在研究电磁感应现彖实验中（1）为了能明显地观察到实验现象，请在如图所示的实验器材中，选择必要的器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图；（2）将原线圈插人副线圈中，闭合电键，副线圈中感生电流与原线圈中电流的绕行方向（填“相同”或“相反”）；（3）将原线圈拔出时，副线圈中的感生电流与原线圈屮电流的绕行方向（填“相同”或“相反”）.【答案】：（1）如图所示（2）相反（3）相同【解析】：主耍考杳电磁感应现象、磁通量、法拉第电磁感应定律