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创新实验探究题归类以及对教学的启示

创新是素质教育的要求，实验教学是物理教学的基础，是培养学生能力的重要途径。近年来，随着教育改革的不断深化，各省市中考试题中，多角度全方位创新实验探究题大量涌现，目的在于考查学生的创新能力，真正体现了从考查知识到考查能力的过渡，并不断提升了做实验与背实验的区分度。
一、试题特点
1.来源于课本，但高于课本。试题主要来源于教材(演示实验和学生实验)或课外小实验。
2.重视实验能力的考查。强调了对实验过程、实验原理的分析。
3.突出考查学生的探究过程，注重了实验设计能力，体现了创新意识的考查。
4.注重将实验操作、设计、探究和评价进行有机结合。
5.对科学探究的环节的考查往往只涉及其中的某一个或几个，并非面面俱到。
二、题型归类
1.科学实验方法类
例1 (2017·咸宁)在语文课本上学习了“死海不死”的文章后，小敏想“探究浮力的大小与哪些因素有关”，她提出了如下猜想:
猜想一:可能与液体的密度有关
猜想二:可能与物体排开液体的体积有关
猜想三:可能与物体浸没在液体中的深度有关
为了验证上述猜想，她按照图1中字母顺序做了如下实验:

图1
(1)分析比较实验步骤A、C、D，可以验证猜想 ;分析比较实验步骤A、B、C，可以验证猜想 是正确的，并由此联想到，轮船的满载排水量越 (填“大”或“小”)，它的承载能力就越强。
(2)分析图中题中提供的信息，可知图E中物体所受的浮力大小为 N，计算可知
盐水的密度是 kg/m3.
(3)实验中采用了 的研究方法，下列问题的研究中，也用到这种方法的是 。
A.将乒乓球靠近发声的音叉，通过乒乓球被弹开显示音叉在振动
B.在研究磁场时，引入“磁感线”的概念
C.探究电流与电压、电阻的关系
D.用合力代替同一物体上所受到的几个力
解析:(1)分析比较实验步骤A、C、D实验可知，C、D实验中，物体排开水的体积相同而物体浸没在水中的深度不同，根据 可得物体受到的浮力相等，由此可知，物体受到的浮力与物体浸没在液体的深度无关，由此可知，猜想三是错误的;
分析比较实验步骤A、B、C，实验可知，物体浸入液体中的体积不同，根据 可得物体受到的浮力不同，由此可知，物体受到的浮力与物体浸入液体中的体积有关，由此可知，猜想二是正确的;并由此联想到，轮船的满载排水量越大，它的承载能力就越强;
(2)物体在空气中时弹簧测力计示数2.8 N，全部浸没在浓盐水中时弹簧测力计的示数为1.6 N，因此物体在浓盐水中所受的浮力为 。
由图A、C所示实验可知，物体浸没在水中受到的浮力: ，
由图A、E所示实验可知，物体浸没在盐水中受到的浮力 ，
设物体体积为 ，由浮力公式: ， ， ，
则盐水的密度:
;
(3)当一个物理量跟多个影响因素有关时，我们通常只改变其中的某一个因素，而控制其余的所有因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，这种研究问题的方法叫控制变量法。上述实验中采用的就是此法。初中物理使用控制变量法研究的物理实验很多，如:研究影响决定电阻大小的因素，电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关，探究电流与电压、电阻的关系等都是采用的此法，故C正确;将乒乓球靠近发声的音叉，通过乒乓球被弹开说明音叉在振动，是转换法，A错;在研究磁场时，引入“磁感线”的概念，是建立模型法，C错;用合力代替同一物体上所受到的几个力，是等效替代法，D错。
答案:(1)三 二 大
(2) 1.2 1.2 ×103
(3)控制变量 C
点评:本题主要是考查对物理研究方法的掌握情况。牢固掌握一定的科学研究方法是物理实验的基本要求，也是学好物理的前提条件。一般来说，在初中阶段，科学实验方法主要包括控制变量法、实验观察法、图象法、模型法、等效替代法等。从某种角度来讲，学习物理的过程就是研究物理的过程，只有掌握了科学的研究方法，在学习时才能得心应手。对此，我们应该予以足够的重视。
2.设计实验类
例2 (2017·河南)小明发现橙子放入水中会下沉，于是想办法测量它的密度。
(1)将托盘天平放在水平桌面上，将标尺上的游码移至零刻度线处，调节平衡螺母，直到指针在 ，表示天平平衡。
(2)用天平测量橙子质量，天平平衡时砝码和游码的示数如图2所示，橙子质量为 g。小明利用排水法测得橙子的体积为150 cm3，则橙子的密度是 kg/m3。

(3)做实验时，小明若先用排水法测出橙子的体积，接着用天平测出橙子质量，这样测得的密度值将比真实值 (填“偏大”或“偏小”)。
(4)小亮不用天平，利用弹簧测力计、细线、盛有水的大烧杯等器材，也巧妙测出了橙子的密度。请你将他的测量步骤补充完整，已知水的密度为 。
①用弹簧测力计测出橙子的重力G;
② ;
③橙子密度的表达式为: (用测出的物理量和已知量的字母表示)。
解析:(1)使用托盘天平时应把天平放在水平桌面上，将标尺上的游码移到零刻度线处，调节平衡螺母，直到指针指到分度盘的中线处或指针左右摆动的幅度相同为止。
(2)标尺的分度值为0.2 g，被测物体的质量等于砝码的质量与标尺所对刻度值之和，即橙子的质量:m=100 g+50 g+10 g+2 g=162 g。则橙子的密度:
。

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