一道值得探究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

1、.一道值得探究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題從近幾年中考試題的內(nèi)容來看，與力學(xué)中的摩擦力知識相聯(lián)絡(luò)的題目占有較高的比例，這類題主要是探究性方面的開放試題。分析和解答這類試題時(shí)必須做到：首先，要判斷題中物體所受的摩擦力是否存在，假設(shè)有摩擦要分清是靜摩擦還是滑動摩擦或滾動摩擦；其次，要明確影響滑動摩擦力大小的兩個因素是壓力與接觸外表的粗糙程度；第三，對探究性方面的開放題，要認(rèn)真分析題中的有關(guān)條件，注意提出的問題要與題意吻合；同時(shí)，這類開放性試題大多涉及根據(jù)課本知識進(jìn)展改編或課本上沒有學(xué)到的知識，要求學(xué)生具有舉一反三、觸類旁通的知識遷移才能。下面是一道關(guān)于滑動摩擦力方面的探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的開放性試題。例：同一程度桌面上放

2、有長方體木塊和鐵塊各一個?，F(xiàn)想探究木塊和鐵塊的下外表誰更粗糙，請你只利用一個量程滿足實(shí)驗(yàn)要求的彈簧測力計(jì)，設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證你的猜測。1寫出實(shí)驗(yàn)的步驟。2說明可能觀察到的現(xiàn)象，以及根據(jù)該現(xiàn)象能得出的相應(yīng)結(jié)論。參考答案：1將鐵塊放在木塊上，用彈簧測力計(jì)程度勻速拉動木塊，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)；將木塊放在鐵塊上，用彈簧測力計(jì)程度勻速拉動鐵塊，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)；2假設(shè)，那么木塊下外表粗糙；假設(shè)，那么鐵塊下外表粗糙；假設(shè)，那么木塊和鐵塊的下外表一樣粗糙。試題賞析：此題著重考察學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)才能，適宜在新的情景下進(jìn)展。假如所設(shè)置的問題情境不是新的，而是重復(fù)課本上的現(xiàn)成實(shí)驗(yàn)，那它所能考察的僅是記憶或模擬才

3、能，此題是將課本上的實(shí)驗(yàn)加以適當(dāng)改編，從新的角度提出問題，是一道給人以耳目一新的好試題。設(shè)計(jì)思路：欲想探究木塊和鐵塊的下外表誰更粗糙，只要保證壓力一定時(shí)，看誰受到的滑動摩擦力較大。所以設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)時(shí)有兩個方面的關(guān)鍵：一是要采用“控制變量的方法，必須保證壓力一定；二是滑動摩擦力的大小如何測量。對于第一點(diǎn)，一定要防止以下的錯誤，在實(shí)驗(yàn)的過程中忽略了保證壓力一定這個重要的前提，而是直接用彈簧測力計(jì)分別拉著木塊和鐵塊在程度面上做勻速直線運(yùn)動，通過兩次彈簧測力計(jì)的示數(shù)的大小直接來比較滑動摩擦力的大小，從而判斷木塊和鐵塊的下外表誰更粗糙。這樣得到的結(jié)論是沒有保證壓力一定木塊重力小于鐵塊重力。對于第二點(diǎn)，只要

4、在保證壓力一樣的條件下，用彈簧測力計(jì)程度勻速拉動木塊和鐵塊把木塊和鐵塊看成一個整體，根據(jù)二力平衡的知識可以知道，此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)就等于物體所受滑動摩擦力的大小。設(shè)計(jì)方案：此題是一道過程開放的探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，重在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)才能和實(shí)驗(yàn)分析才能。關(guān)于探究性實(shí)驗(yàn)，一般流程如下：提出問題猜測假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)操作搜集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論評估及交流。本實(shí)驗(yàn)方案可設(shè)計(jì)為：首先將鐵塊放在木塊上，用彈簧測力計(jì)程度勻速拉動木塊，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)；然后將木塊放在鐵塊上，用彈簧測力計(jì)程度勻速拉動鐵塊，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)，這樣前后兩種情況下木塊和鐵塊把木塊和鐵塊看成一個整體對支持面的壓力就保證一樣了。

5、最后比較彈簧測力計(jì)的示數(shù)和的大小，根據(jù)和的大小判斷木塊和鐵塊的下外表誰更粗糙。試題亮點(diǎn)：此題考察學(xué)生的設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)操作方法，讓學(xué)生用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探究木塊和鐵塊哪個下外表更粗糙。關(guān)于摩擦力方面的實(shí)驗(yàn)題，一般都是要求學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)說明滑動摩擦力的大小與壓力或接觸面的粗糙程度有關(guān)，而這類試題的考察，學(xué)生大多數(shù)已經(jīng)知道影響滑動摩擦力大小的因素是壓力和接觸面的粗糙程度的結(jié)論，所以探究性就顯得不夠強(qiáng)。而此題是要求學(xué)生只利用一個量程滿足實(shí)驗(yàn)要求的彈簧測力計(jì)，進(jìn)展設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較木塊和鐵塊的下外表誰更粗糙。那么，在只利用彈簧測力計(jì)的條件下，如何保證壓力一定是兩次測量摩擦力大小的關(guān)鍵。假如用彈簧測力計(jì)分別拉動木

6、塊和鐵塊在程度桌面運(yùn)動，比較兩次彈簧測力計(jì)的示數(shù)，進(jìn)而得到結(jié)論，這樣在研究摩擦力大小和接觸面粗糙程度的關(guān)系時(shí)，沒有保證壓力一定木塊重力小于鐵塊重力，即沒有滿足“控制變量的要求，所以此題對學(xué)生的思維變通性要求較高。這也正是此題設(shè)計(jì)的靈敏之處和亮點(diǎn)所在。試題點(diǎn)評：此題注重考察學(xué)生的科學(xué)思維，命題思路注意聯(lián)絡(luò)實(shí)際，防止學(xué)生死記課本中的條文。同時(shí)針對結(jié)論的多樣性，可能木塊的下外表粗糙，也可能鐵塊的下外表粗糙，學(xué)生必須根據(jù)現(xiàn)象得到結(jié)論，反映了“過程評價(jià)的新思路。值得一提的是，此題還可以通過摩擦力和壓力木塊和鐵塊的總重的比值來判斷木塊和鐵塊的下外表誰更粗糙，摩擦力和壓力的比值以后在高中階段要學(xué)習(xí)的物理概念動摩擦因素可以反映在壓力一樣時(shí)摩擦力的大小。在初中物理的學(xué)習(xí)中，比值定義法的應(yīng)用很常見，例如在做功和時(shí)間都不相等時(shí)，我們可以通過做功和時(shí)間的比值來比較物體做功的快慢即物體的功率。同樣，在這道探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題中，學(xué)生假如可以在新的情景中，把學(xué)過的知識進(jìn)展遷移并正確解決問題。這符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的理念和課程改革的要求，也是我們在物理教學(xué)中所倡導(dǎo)的“培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和理論才能的詳細(xì)表達(dá)。這類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)開放性試題很容易展示學(xué)生個性，