科學探究是學習物理的重要方法,貫穿初中物理學習過程的始終,因此也是近年來各地中考的熱點試題。探究型試題的命題主要是從科學探究的七個基本要素入手:提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流。從而考查學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力,檢測學生的發(fā)散性思維和創(chuàng)造性思維的水平。
科學探究的七個要素的基本要求是:
1. 提出問題是進行科學探究的前提。試題主要涉及一些日,F(xiàn)象、自然現(xiàn)象、實驗觀察等問題,要求同學們能根據(jù)題設和已有的知識,提出與物理學有關(guān)的問題。
2. 猜想與假設是探究活動的重要環(huán)節(jié),它是使同學們思維發(fā)散的最為活躍的階段。在提出猜想與假設時,必須注意:它是在觀察和實驗的基礎(chǔ)上,根據(jù)科學原理和科學事實而提出的,并不是“天方夜譚”。
3. 制定計劃與設計實驗,需要同學圍繞探究的目的,分析實驗原理,選擇實驗儀器,運用所學知識來設計實驗方案,達到實驗目的。
4. 進行實驗與收集證據(jù)是得出探究結(jié)論的基礎(chǔ),要求同學們根據(jù)探究方案,利用觀察、實驗等方法,收集數(shù)據(jù)和信息,進行科學歸納和總結(jié),得出結(jié)論。
5. 分析與論證、評估、交流,要求同學們運用歸納等思維方法,從物理現(xiàn)象和實驗收集的大量證據(jù)中找出規(guī)律,得出初步結(jié)論。
針對以上具體要求,探究性試題常以“方法選用型”、“實驗探究型”、“數(shù)據(jù)分析型”、“情景閱讀型”等題型出現(xiàn),現(xiàn)分別作簡析如下。
一、 方法選用型
初中物理中常用的研究問題的方法有:猜想法、觀察法、實驗法、分析法、綜合法、歸納法、分類法、隔離法、假設法、比較法、等效(替代)法、建立理想模型法、控制變量法、實驗推理法、轉(zhuǎn)換法、類比法等研究物理問題的方法。
例1 人類在探索自然規(guī)律的過程中,總結(jié)出了許多科學研究方法,如:“控制變量法”、“等效替代法”、“類比法”、“理想模型法”等。下面是初中物理中的幾個研究實例:
、 研究電流時,把電流比作水流;
、 研究磁場時,引入“磁感線”;
、 研究動能與速度的關(guān)系時,讓物體的質(zhì)量保持不變;
、 研究光的傳播時,引入“光線”。
其中,采用了相同研究方法的是( )
A. ①和② B. ②和③
C. ②和④ D. ③和④
例2 在科學實驗時,為了減小誤差或?qū)ふ移毡橐?guī)律,經(jīng)常需要進行多次實驗。
、 “測量物體的長度”時,多次測量;
、 “研究杠桿的平衡”時,改變動力(臂)和阻力(臂),多次測量;
、 “研究串、并聯(lián)電路的電流特點”時,換用不同定值電阻,多次測量;
、 “用電壓表和電流表測導體的電阻”時,多次測量電阻兩端電壓和通過電阻的電流值。
上述實驗中為了尋找普遍規(guī)律的是( )
A. ①② B. ①③
C. ②③ D. ②④
答案是22題(C),25題(C),此類試題考查學生是否掌握研究物理問題的方法,熟悉一些研究方法,掌握其內(nèi)涵是解決此類試題的關(guān)鍵。
二、 實驗探究型
圍繞科學探究過程中七個要素的要求,設計試題,以全面考查此方法的掌握程度和探究能力。
例3 在探究景程導體電阻大小的因素時:
。1)小兵、小紅兩位同學作出了如下猜想:①導體的電阻與導體的長度有關(guān);②導體的電阻與導體的橫截面積有關(guān);③導體的電阻與導體的材料有關(guān)。
。2) 他們在實驗室選擇了4根電阻絲,規(guī)格、材料如下表:
為了驗證上述猜想,他們設計了如圖所示的實驗電路:
(3) 為了驗證上述猜想①,應該選用編號為 兩根電阻絲進行實驗;如果選用編號為A、C兩根電阻絲進行實驗,是為了驗證猜想(填序號);如果選用編號為A、D兩根電阻絲進行實驗,是為了驗證猜想(填序號)。分別將A和D兩電阻絲接入電路中M、N兩點間時,電流表示不相同,由此,初步得到的結(jié)論是:長度和橫截面積相同時, 。
(4)討論交流時,有同學認為:可以根據(jù)燈泡亮度的變化來判斷接入的電阻絲的變化情況。老師指出:此實驗中這種方法不可取。這是因為電源電壓一定時,所選電阻絲的阻值相差太小,燈泡亮度變化(明顯/不明顯)。
三、 數(shù)據(jù)分析型
此類題型通常會給出一個表格和大量數(shù)據(jù),要求學生找出數(shù)據(jù)中的所隱藏的規(guī)律,通過分析、歸納得出結(jié)論或完成實驗。
例4 某物理興趣小組用海波和石蠟探究固體熔化時溫度的變化規(guī)律,他們的實驗數(shù)據(jù)記錄如下,請回答下列相關(guān)問題。
。1) 從表中數(shù)據(jù)分析得出,______是晶體,其熔點為______℃,在熔化過程中要_____熱。
。2) 海波在10~11min溫度上升快,原因是: 。
四、 情景閱讀型
此類題目通常通過一段文字介紹,在設置的情景隱含一定的相關(guān)信息,讓學生去挖掘、處理、探究,注重從生活走向物理,從物理走向社會,考查學生的閱讀信息解決問題和探究新知的能力。
例5 積雪對公路行車的危害主要表現(xiàn)在路況的改變,路面積雪經(jīng)車輛壓過后,車輪與地面間的摩擦力減小,汽車易左右滑動。同時,汽車的制動距離也難以控制,一旦車速過快、轉(zhuǎn)彎太急,都可能發(fā)生交通事故。專家研究表明,氣溫不同,積雪的厚薄不同,對行車的危害也不一樣。當積雪厚度在5~15cm,氣溫在0℃左右時,汽車最容易發(fā)生事故。因為在這種條件下,路面上的冰雪常會是“夜凍晝化”現(xiàn)象的發(fā)生,即在相同氣溫條件下,融化了的冰雪不再結(jié)冰,從而減少交通事故的發(fā)生。
。1) 提出問題:在相同的氣溫條件下,為什么灑了鹽的水不再結(jié)冰?
(2) 作出猜想: 。
猜想的理由: 。
。3) 能否設計一個實驗驗證你的猜想,寫出實驗方案及步驟,進行分析與交流。
、 設計實驗: 。
、 實驗步驟: 。
、 分析與交流: 。
解此類探究題,要認真閱讀,抓住題目所給的重要信息,針對所問的問題,聯(lián)系相關(guān)的知識點,遷移和運用相關(guān)物理知識,創(chuàng)造性地解決問題,同時注意語言表述的層次清晰,簡潔明了。
總之,同學們在平時探究物理知識和應用物理知識解決問題的過程中,要注重歸類題型,歸納特征,總結(jié)方法,找出規(guī)律,一定會不斷進步,取得累累碩果!
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