九年級科學 探究的設計與評價策略(一) 課件 浙教版.ppt

科學探究的設計與評價策略 一 二 實驗步驟設計與評價 一 實驗器材選擇與評價 三 實驗數(shù)據(jù)的分析與評價 四 實驗結(jié)論的分析與評價 一 探究 電阻大小的決定因素實驗 電學實驗為例 例題1 為了探究影響電阻大小的因素 老師提供了以下實驗器材 電源 開關(guān) 電流表 小燈泡 導線若干 四種規(guī)格的待用電阻絲 見下表 1 張俊和李麗分別設計了如圖甲 乙兩種電路圖來研究不同材料的電阻大小 他們準備在圖中的a b兩點間接入待測的1號和2號電阻絲 通過比較電流表的示數(shù)或小燈泡的亮暗來確定電阻大小 你認為他們的電路設計存在什么缺陷 甲電路可能會短路 乙電路中 當ab間接入電阻的阻值差不多時 燈的亮度變化不明顯 2 根據(jù)現(xiàn)有條件設計一個你認為最佳實驗方案的電路圖 變式一 在 交流與合作 時 有位同學提出 用如圖所示的電路 將所選的金屬絲分別接入電路m n之間 讀出電流 然后利用電流跟電阻之間的反比關(guān)系 也能探究導體電阻與導體長度和橫截面積之間的定量關(guān)系 你認為他的實驗方法合理嗎 請說明理由 不合理 要使通過導體的電流跟電阻成反比 則應使導體兩端電壓保持不變 本題中將不同金屬絲接入電路的mn之間 mn兩端的電壓不能保持不變 變式二 小剛同學由 金屬導體的電阻一般隨導體溫度的升高而增大 聯(lián)想到 鉛筆芯也是導體 鉛筆芯的電阻與它的溫度之間是否也存在這種關(guān)系呢 于是 小剛和幾位同學一起進行了 探究鉛筆芯的溫度變化對其電阻有何影響 的實驗 小剛他們設計了如圖所示的電路 主要實驗過程 先將h型鉛筆芯接入電路 閉合開關(guān) 測量并記錄通過它的電流 用酒精燈給鉛筆芯加熱 使鉛筆芯的溫度逐漸升高 每隔los測量并記錄通過它的電流 再分別將hb型 2b型鉛筆芯接入電路 重復以上實驗過程 下表是小剛他們記錄的實驗數(shù)據(jù) 不能直接測量鉛筆芯的溫度 用酒精燈加熱不能保證鉛筆芯受熱均勻等等 還有哪些不足 請你對小剛他們的實驗存在不足作出評價 電路中沒有接保護電阻 不能控制鉛筆芯兩端電壓不變 變式三 201o 紹興 某科技創(chuàng)新小組制作了一個直接測量電阻阻值的儀器 稱之為歐姆表 連接的電路如圖 制作步驟如下 1 在a與b之間連接導線 調(diào)節(jié)滑動變阻器r1 使電流表示數(shù)為0 6a 即滿量程 把電流表的 0 6a 刻度線標為 0 2 保持滑動變阻器r1不變 當在ab之間接一阻值為80 電阻時 電流表示數(shù)為0 3a 此時滑動變阻器r1的有效阻值為 把 80 數(shù)值標在電流表刻度 0 3a 處 80 3 據(jù)此原理 通過計算可把電流表刻度改為相應的電阻值 則在電流表刻度為 0 4a 處應標的電阻值是 4 用此歐姆表能直接測量接入ab間導體的電阻阻值 請寫出按此方法制成的歐姆表刻度與電流表刻度的兩處不同點 40 刻度不均勻 零刻度在右邊 思考一下 原理能不能說電壓一定時 電流與電阻成反比 電學實驗的設計與評價思路 1 科學性原則 原理 方法正確 2 方法 控制變量法 電壓相等時 電流與電阻成反比 電阻相等時 電流與電壓成正比 4 實驗步驟的可行性 合理性 3 實驗器材的選擇 電源 滑動變阻器 電流表 電壓表的量程等 5 儀器的安全使用 6 有多種方法可行時 選擇最合理的原則 例題2 小華和小海同學為了探究導體中電流與電壓的關(guān)系 他們用a b兩個導體進行實驗 實驗中多次改變導體兩端的電壓大小 并將測量的數(shù)據(jù)記錄在表一 表二中 1 分析比較實驗序號1 2 3或4 5 6中的電流與電壓變化的倍數(shù)關(guān)系 可得出的初步結(jié)論是 電流與電壓成正比 結(jié)論正確嗎 理由是 2 分析比較實驗序號3 5的數(shù)據(jù) 他們提出的猜想是 在電壓相同的情況下 通過不同導體的電流可能不相同 不正確 沒有控制變量 為驗證上述猜想 在已有表一 表二實驗數(shù)據(jù)的基礎上 小華重新預設了b導體兩端的電壓 并測出相應的電流值 小海分析了小華的測量數(shù)據(jù)后 認為小華的測量數(shù)據(jù)有問題 他未測量便修改了數(shù)據(jù) 如表三所示 你認為小海修改數(shù)據(jù)的做法 理由是 為了達到驗證上述猜想的目的 請結(jié)合表一 表二的實驗數(shù)據(jù) 對表三的設計作出正確的評價 不正確 數(shù)據(jù)應以實驗測量為準 實驗的誤差不可避免 與表一中的a導體對比 電壓要相同 所以應設1 2v2 4v3 6v 變式一 在探究 電阻上的電流跟兩端電壓的關(guān)系 時 小明連接成如圖甲所示的實驗電路 根據(jù)該同學設計的實驗電路圖和實驗觀察到現(xiàn)象 請你對這個實驗作出正確的改進意見 變阻器應該上下各一個接線柱 電流表應選0 0 6a的量程 變式二 探究電流 電壓 電阻的關(guān)系實驗 實驗電路如圖所示 小明通過改變定值電阻r兩端的電壓 測得電流 電壓的值如表一 分析數(shù)據(jù)可得出 電阻一定時 通過導體的電流與兩端的電壓成正比 1 利用這個電路繼續(xù)探究 導體兩端的電壓一定時 通過導體的電流與導體的電阻成反比 的實驗 小明進行如下操作 將5 的電阻連入電路中 閉合開關(guān) 移動滑片 使與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為1 5v 并記下電流值 再分別改接10 15 的電阻 得到了表二中的實驗數(shù)據(jù) 滑動變阻器規(guī)格有20 2a 50 1a 表二 請你根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析評價小明設計的實驗操作不正確之處 沒有調(diào)節(jié)滑動變阻器 使電阻兩端的電壓保持不變 2 小明改正錯誤后繼續(xù)實驗 得出了表三的實驗數(shù)據(jù) 小華也在探究 他重新設計了電路 保持電壓表的示數(shù)為3v 得到了與表三相同的數(shù)據(jù) 也完成了實驗探究 小明與小華的實驗相比不同之處是 小華將電壓表接在變阻器兩端 知識拓展 1 小明實驗時選擇的電阻為 2 小華實驗時選擇的變阻器規(guī)格是 變式三 在科學實驗課上 老師請同學們設計測量未知電阻rx的電路 如圖是甲 乙兩組的實驗設計方案 甲組方案 如圖甲所示 電源電壓未知 s閉合時 移動滑動變阻器的滑片至某一位置 電壓表讀數(shù)為u 電流表讀數(shù)為i 乙組方案 如圖乙所示 電源電壓未知 電阻ro已知 當s1 s2閉合時 電流表的讀數(shù)為 1 當s1閉合 s2斷開時 電流表的讀數(shù)為 2 1 請你根據(jù)甲方案的電路圖用筆畫線代替導線 將圖丙中的電路連接好 2 請你寫出未知電阻rx的表達式 甲組 rx 乙組 rx u 2r0 1 2 3 你選擇哪個方案 該電路測電阻的優(yōu)點是 甲 方便簡單 易進行多次測量求平均值 減小誤差 變式四 以下是某班開展 制作模擬調(diào)光燈 綜合實踐活動的片段 根據(jù)題意回答或者解決有關(guān)問題 實驗器材 學生電源 電壓限取6v擋 規(guī)格為 2 5v0 25a 的小燈泡 規(guī)格為 20 2a 的滑動變阻器 開關(guān)和若干導線 另有各種規(guī)格的定值電阻可供任意選用 均標注電阻值和允許通過的最大電流值 制作要求 亮度可連續(xù)調(diào)節(jié) 在調(diào)光的整個過程中 燈兩端的電壓不超過2 5v 活動過程 1 計算出小燈泡正常發(fā)光時的電阻為10 2 某同學認為將燈泡與變阻器串聯(lián)接入電路 就可以連續(xù)調(diào)節(jié)燈的亮度了 你認可嗎 并說明理由 不認可 當變阻器阻值為零或阻值較小時 燈兩端的電壓會高于燈的額定電壓 使燈損壞 3 小強實驗桌上的情景如圖甲 相互交流時 有同學提出 只要串聯(lián)一個定值電阻即可 還有同學提出另一種改進方案 如果不串聯(lián)定值電阻 可以在滑動變阻器的適當位置上做標記 或加一個限位裝置 限制它的調(diào)節(jié)范圍 也能符合要求 請你說明 還需增加什么電學器材 這個改進方案才能實施 并說明 如何運用增加的電學器材來達到你的目的 增加電壓表 將電壓表與電燈并聯(lián) 閉合開關(guān) 調(diào)節(jié)滑片位置 使電壓表示數(shù)為2 5v 在變阻器上做標記 或加一個限位裝置 限制它的調(diào)節(jié)范圍 使變阻器連入電路的電阻不能再增加即可 增加電流表 將電流表與電燈串聯(lián) 閉合開關(guān) 調(diào)節(jié)變阻器滑片位置 使電流表示數(shù)為0 25a 記下變阻器滑片的位置 使變阻器連入電路的電阻不能再增加即可 例題3 在 探究燈泡的電功率跟哪些因素有關(guān) 時 同學們提出了如下猜想 甲 電功率跟電流有關(guān) 電流越高 電功率越大 乙 電功率跟電壓有關(guān) 電壓越大 電功率越大 1 小明同學就猜想甲進行了如下探究 a 按照如圖所示連好電路 b 更換不同規(guī)格的燈泡 移動滑動變阻器r的滑片 分別記下電流表的讀數(shù)和燈泡的亮度 實驗結(jié)果如下 1 小明由此得出 電功率跟電流有關(guān) 電流越大 電功率越大 請你對小明的實驗過程進行評估 他的實驗有什么不合理之處 應如何改進 不合理之處 改進方法 沒有控制燈泡兩端的電壓相同 電燈兩端并聯(lián)電壓表 移動滑片使燈兩端電壓相同 兩個實驗小組的同學分別測定小燈泡的額定功率 所用燈泡的額定電壓u0 3 8v 1 如果小燈泡的額定功率約為2w 電流表的量程選 a為宜 2 按照甲圖所示的電路圖連接好電路 檢查電路連接無誤后 閉合開關(guān) 在很大一段范圍內(nèi)調(diào)節(jié)滑動變阻器 發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光 電流表和電壓表幾乎沒有示數(shù) 出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是 第1小組同學可利用的儀器有 一個電壓表 一個電流表 一個開關(guān) 電壓為6v的電源 額定電壓為3 8v的小燈泡 標有 1000 1a 和標有 20 1a 的兩個滑動變阻器 第1小組設計了如圖甲所示的電路 0 0 6 將 1000 1a 的滑動變阻器接入電路 第2小組設計的實驗電路圖如圖乙所示 所用器材如圖丙所示 其中電源電壓未知 電阻r的阻值已知 并進行了以下操作 步驟1 開關(guān)s撥到位置2 移動滑片p至任一位置 讀出電壓表示數(shù)u1 步驟2 開關(guān)s撥到位置1 滑片p位置不動 讀出電壓表示數(shù)u2 3 請你按電路圖乙在實物圖丙中用筆畫線代替導線連好電路 4 同學們寫出了計算電阻的表達式rl u1r u2 u1 又根據(jù)p額 u2額l rl 計算出了燈泡的額定功率 發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果與真實值相差較大 原因是 仔細分析后 他們認為要準確測出燈泡的額定功率 只需將上述步驟1改為 燈絲電阻隨溫度的變化較大 開關(guān)s撥到位置2 移動滑片p至某一位置 使電壓表示數(shù)為3 8v 下面是測定小燈泡額定功率的實驗 所用燈泡的額定電壓為3 8v 如圖所示 1 王強小組采用如圖甲的方案 閉合開關(guān)后 調(diào)節(jié)滑動變阻器 結(jié)果出現(xiàn)了下列現(xiàn)象 請分析其原因 小燈泡不亮 電壓表的示數(shù)始終為3v 電流表的示數(shù)始終為零 則可能是導線 出現(xiàn)斷路 小燈泡能發(fā)光 電流表有示數(shù) 電壓表的示數(shù)始終為零 則可能是導線 出現(xiàn)斷路 a b 甲 排除故障后測得三組數(shù)據(jù)如下表 該實驗測三組數(shù)據(jù)的目的是 測燈泡在不同電壓下的電功率 2 姚遠小組設計了另一種實驗方案 其中電源電壓未知 電阻r的阻值已知 電路圖如圖丙所示 請你在圖丁