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[摘 要]
科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式。实验教学是物理教学的重要组成部分,是落实物理课程目标,全面提高学生科学素养的重要途径。以中考实验探究题的考查为重点,剖析中考实验探究题的具体要求,通过对几道中考题的讨论,提出中考实验探究题复习教学的基本策略。
[关键词]
科学探究;实验;考查;复习策略
在物理课程中,实验和科学探究有紧密的联系。从科学探究的角度看,实验是科学探究的重要方式之一;从实验教学的角度看,在实验的过程中可以通过科学探究的诸多要素培养科学探究能力。鉴于此,在对教学和学生学习进行评价,特别是对学生学业考试进行纸笔评价过程中,实验探究题作为一种主要题型,出现在辽宁省乃至全国的大多数初中物理学业考试试卷中,实验探究题的复习也成为重要的专项复习之一。
一、精研《标准》,对必做实验了如指掌
(一)了解《标准》明确提出要求通过实验探究的12个问题
1.1.3经历物态变化的实验探究过程;2.2.6探究并了解杠杆的平衡条件;2.2.8探究并了解液体压强与哪些因素有关;2.2.9探究浮力大小与哪些因素有关;2.3.3探究并了解光的反射定律,探究并了解光的折射现象及其特点;2.3.4探究平面镜成像时像与物的关系;2.3.5探究并知道凸透镜成像的规律;2.4.1探究并了解同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引;2.4.3探究并了解通电螺线管外部磁场的方向;2.4.5探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件;3.4.2探究电流与电压、电阻的关系;3.4.6探究并了解焦耳定律。
其中2.2.6;3.4.2;3.4.6三个探究课题是较严格的定量探究,其他课题则是以定性探究为主。
(二)了解《标准》中提出的7项技能性目标要求
1.1.2会用常见温度计测量温度;1.2.2会测量固体和液体的质量;1.2.3会测量固体和液体的密度;2.2.1会根据生活经验估测长度和时间,会选用适当的工具测量长度和时间;2.2.4会测量力的大小;3.4.3会看、会画简单的电路图,会连接简单的串联电路和并联电路;3.4.4会使用电流表和电压表。
(三)对《标准》中的20个学生实验进行分类
1.基本操作类实验。这7项实验包括了力学、热学、电学主要仪器的使用,实验时要求会根据仪器的量度范围、操作要求和注意事项正确操作仪器,会根据仪器的最小分度正确读取测量的数据。
(1)用刻度尺测量长度、用表测量时间。
(2)用弹簧测力计测量力。
(3)用天平测量物体的质量。
(4)用常见温度计测量温度。
(5)用电流表测量电流。
(6)用电压表测量电压。
(7)连接简单的串联电路和并联电路。
训练着力点:熟练掌握基本仪器的使用,测量仪表使用和读数。具体包括:一是从选择仪器(含量程)入手,如电流表、电压表的选用。二是从仪器的使用规则入手,如温度计的使用,用天平测质量等。三是从仪器、仪表的读数入手,如刻度尺、天平、弹簧测力计、温度计、电流表、电压表、电能表等。
对于测量工具的使用一般注意以下几点:选、调、放、测、读、记。对于温度计、刻度尺、秒表、托盘天平、量筒、弹簧测力计、电流表、电压表、电能表,注意所测物理量和单位,量程和分度值;刻度尺要估读到分度值的下一位,托盘天平游码示值以其左边线为准,温度计先定零上还是零下,秒表的小表盘“分”大表盘“秒”,注意秒针的读数是否过了30s,等等。
2.测定性实验有以下4项:
(1)测量物体运动的速度。
(2)测量水平运动物体所受的滑动摩擦力。
(3)测量固体和液体的密度。
(4)测量小灯泡的电功率。
测定性实验包括了基本操作类实验仪器的操作,它是基本仪器的操作在具体项目上的应用。测定性实验都是根据一定的实验原理进行测量的,如物体的速度大小等于它通过的路程和时间之比;水平运动物体所受的滑动摩擦力大小等于它匀速运动时的水平拉力;固体和液体的密度等于它的质量与体积之比;小灯泡的电功率等于它两端电压与通过它电流的乘积。
训练着力点:关注实验目的、实验对象、其中某一操作的目的、现象和结论。如“测物质的密度”中是为了学会用天平和量筒来测物质的密度,原理是公式ρ=m/V,属于间接测量,器材除天平和量筒外还有烧杯、水、细线等辅助器材。测固体密度要先测质量后测体积,主要考虑的是什么?在没有天平和量筒的情况下怎样通过一些生活用品或辅助器材来完成实验?
具体要求做到:使学生会实验的目的、原理、方法和步骤;会控制实验条件;会使用仪器,设计实验方案;会观察和解释实验现象;会分析、推断实验结果、能得出相应的结论。测定性实验应注意所测物理量与研究对象的统一,如测量某一小灯泡的电功率必定是测量该灯泡的电压和电流;测量某一运动过程的速度必定是这段运动过程的路程和时间。有时还要关注测量条件,如通过二力平衡的方法测量滑动摩擦力的大小,必须使被测物体保持平衡状态。
3.探究性实验。这9项探究性实验占全部实验项目的45%,探究性实验不要求在实验时对所有的科学探究要素面面俱到,而是根据课题特点侧重部分要素。
(1)探究浮力大小与哪些因素有关。
(2)探究杠杆的平衡条件。
(3)探究水沸腾时温度变化的特点。
(4)探究光的反射规律。
(5)探究平面镜成像时像与物的关系。
(6)探究凸透镜成像的规律。
(7)探究电流与电压、电阻的关系。
(8)探究通电螺线管外部磁场的方向。 (9)探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
一个好的实验探究题型考查,需要学生能够注意以下几方面:原理要科学、思路要清晰、方法要简单、操作要可行、现象要明显。学生能够动手做好实验,但不一定能正确地表达这个实验的有关问题,从大量的中考科学探究的复习教学看,很多学生在如何通过书面正确表达探究方面题型存在比较突出的问题,主要是学生不会用物理语言来描述物理过程、现象与结论。具体表现在,不会区分直接因素和间接因素的影响、不能正确进行实验现象的归因、混淆实验结论的因果关系。
二、科学把握,收集实验探究题复习资源
(一)科学探究,重在过程
中考科学探究考查重在过程与方法的考查。一个完整的科学探究过程,一般包括:提出问题、猜想与假设、设计实验与制定计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等七个要素。具体涉及31个基本要求。以下结合2015年一些省市的案例,简单分析实验探究题的考查。
1.(2015·广东)(1)如图1中物体的长度是______cm,图2中电压表的示数是______V。
(2)图3中量筒里水的体积是______mL。
答案为:(1)2.45;14;(2)46
考点:长度的测量;量筒的使用;电压表的读数方法。
点评:此题在《标准》中属于技能性目标要求,是基本操作类实验的考查。物理测量中有很多的测量工具,刻度尺、秒表、电流表、电压表、天平、量筒、弹簧测力计、温度计等,任何一种工具,一定要注意每一个大格和每一个小格各代表多少。刻度尺需要估读,其他的测量工具不需要估读,读出最接近的数值。
2.(2015·扬州)物理兴趣小组在“探究水果电池电压”的实验中:
小明用铜片和锌片作为电极插入较小的柠檬制成了一个水果电池,如图所示。小华用铜片和铝片插入较大的柠檬也制成了一个水果电池。他们分别连通相同的音乐芯片,小华比小明的芯片声音要响一些。由此他们做出如下猜想:猜想一:水果电池电压可能与水果的大小有关。猜想二:水果电池电压可能与电极的材料有关。
(1)为了验证猜想一,小明用同一个柠檬制成水果电池,沿着电极插入的方向不断慢慢地切去外侧的部分柠檬,分别测出电压,如表一所示:
分析表中数据,说明猜想一是__________(正确/错误)的。
(2)为了验证猜想二,小华用铜片作为电池的正极,分别用外形相同的锌、铝、铁等金属片作为电池的负极,将金属片电极插入柠檬,并保持__________和__________相同,分别测出电压,如表二所示:
[电极材料\
科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式。实验教学是物理教学的重要组成部分,是落实物理课程目标,全面提高学生科学素养的重要途径。以中考实验探究题的考查为重点,剖析中考实验探究题的具体要求,通过对几道中考题的讨论,提出中考实验探究题复习教学的基本策略。
[关键词]
科学探究;实验;考查;复习策略
在物理课程中,实验和科学探究有紧密的联系。从科学探究的角度看,实验是科学探究的重要方式之一;从实验教学的角度看,在实验的过程中可以通过科学探究的诸多要素培养科学探究能力。鉴于此,在对教学和学生学习进行评价,特别是对学生学业考试进行纸笔评价过程中,实验探究题作为一种主要题型,出现在辽宁省乃至全国的大多数初中物理学业考试试卷中,实验探究题的复习也成为重要的专项复习之一。
一、精研《标准》,对必做实验了如指掌
(一)了解《标准》明确提出要求通过实验探究的12个问题
1.1.3经历物态变化的实验探究过程;2.2.6探究并了解杠杆的平衡条件;2.2.8探究并了解液体压强与哪些因素有关;2.2.9探究浮力大小与哪些因素有关;2.3.3探究并了解光的反射定律,探究并了解光的折射现象及其特点;2.3.4探究平面镜成像时像与物的关系;2.3.5探究并知道凸透镜成像的规律;2.4.1探究并了解同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引;2.4.3探究并了解通电螺线管外部磁场的方向;2.4.5探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件;3.4.2探究电流与电压、电阻的关系;3.4.6探究并了解焦耳定律。
其中2.2.6;3.4.2;3.4.6三个探究课题是较严格的定量探究,其他课题则是以定性探究为主。
(二)了解《标准》中提出的7项技能性目标要求
1.1.2会用常见温度计测量温度;1.2.2会测量固体和液体的质量;1.2.3会测量固体和液体的密度;2.2.1会根据生活经验估测长度和时间,会选用适当的工具测量长度和时间;2.2.4会测量力的大小;3.4.3会看、会画简单的电路图,会连接简单的串联电路和并联电路;3.4.4会使用电流表和电压表。
(三)对《标准》中的20个学生实验进行分类
1.基本操作类实验。这7项实验包括了力学、热学、电学主要仪器的使用,实验时要求会根据仪器的量度范围、操作要求和注意事项正确操作仪器,会根据仪器的最小分度正确读取测量的数据。
(1)用刻度尺测量长度、用表测量时间。
(2)用弹簧测力计测量力。
(3)用天平测量物体的质量。
(4)用常见温度计测量温度。
(5)用电流表测量电流。
(6)用电压表测量电压。
(7)连接简单的串联电路和并联电路。
训练着力点:熟练掌握基本仪器的使用,测量仪表使用和读数。具体包括:一是从选择仪器(含量程)入手,如电流表、电压表的选用。二是从仪器的使用规则入手,如温度计的使用,用天平测质量等。三是从仪器、仪表的读数入手,如刻度尺、天平、弹簧测力计、温度计、电流表、电压表、电能表等。
对于测量工具的使用一般注意以下几点:选、调、放、测、读、记。对于温度计、刻度尺、秒表、托盘天平、量筒、弹簧测力计、电流表、电压表、电能表,注意所测物理量和单位,量程和分度值;刻度尺要估读到分度值的下一位,托盘天平游码示值以其左边线为准,温度计先定零上还是零下,秒表的小表盘“分”大表盘“秒”,注意秒针的读数是否过了30s,等等。
2.测定性实验有以下4项:
(1)测量物体运动的速度。
(2)测量水平运动物体所受的滑动摩擦力。
(3)测量固体和液体的密度。
(4)测量小灯泡的电功率。
测定性实验包括了基本操作类实验仪器的操作,它是基本仪器的操作在具体项目上的应用。测定性实验都是根据一定的实验原理进行测量的,如物体的速度大小等于它通过的路程和时间之比;水平运动物体所受的滑动摩擦力大小等于它匀速运动时的水平拉力;固体和液体的密度等于它的质量与体积之比;小灯泡的电功率等于它两端电压与通过它电流的乘积。
训练着力点:关注实验目的、实验对象、其中某一操作的目的、现象和结论。如“测物质的密度”中是为了学会用天平和量筒来测物质的密度,原理是公式ρ=m/V,属于间接测量,器材除天平和量筒外还有烧杯、水、细线等辅助器材。测固体密度要先测质量后测体积,主要考虑的是什么?在没有天平和量筒的情况下怎样通过一些生活用品或辅助器材来完成实验?
具体要求做到:使学生会实验的目的、原理、方法和步骤;会控制实验条件;会使用仪器,设计实验方案;会观察和解释实验现象;会分析、推断实验结果、能得出相应的结论。测定性实验应注意所测物理量与研究对象的统一,如测量某一小灯泡的电功率必定是测量该灯泡的电压和电流;测量某一运动过程的速度必定是这段运动过程的路程和时间。有时还要关注测量条件,如通过二力平衡的方法测量滑动摩擦力的大小,必须使被测物体保持平衡状态。
3.探究性实验。这9项探究性实验占全部实验项目的45%,探究性实验不要求在实验时对所有的科学探究要素面面俱到,而是根据课题特点侧重部分要素。
(1)探究浮力大小与哪些因素有关。
(2)探究杠杆的平衡条件。
(3)探究水沸腾时温度变化的特点。
(4)探究光的反射规律。
(5)探究平面镜成像时像与物的关系。
(6)探究凸透镜成像的规律。
(7)探究电流与电压、电阻的关系。
(8)探究通电螺线管外部磁场的方向。 (9)探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。
一个好的实验探究题型考查,需要学生能够注意以下几方面:原理要科学、思路要清晰、方法要简单、操作要可行、现象要明显。学生能够动手做好实验,但不一定能正确地表达这个实验的有关问题,从大量的中考科学探究的复习教学看,很多学生在如何通过书面正确表达探究方面题型存在比较突出的问题,主要是学生不会用物理语言来描述物理过程、现象与结论。具体表现在,不会区分直接因素和间接因素的影响、不能正确进行实验现象的归因、混淆实验结论的因果关系。
二、科学把握,收集实验探究题复习资源
(一)科学探究,重在过程
中考科学探究考查重在过程与方法的考查。一个完整的科学探究过程,一般包括:提出问题、猜想与假设、设计实验与制定计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等七个要素。具体涉及31个基本要求。以下结合2015年一些省市的案例,简单分析实验探究题的考查。
1.(2015·广东)(1)如图1中物体的长度是______cm,图2中电压表的示数是______V。
(2)图3中量筒里水的体积是______mL。
答案为:(1)2.45;14;(2)46
考点:长度的测量;量筒的使用;电压表的读数方法。
点评:此题在《标准》中属于技能性目标要求,是基本操作类实验的考查。物理测量中有很多的测量工具,刻度尺、秒表、电流表、电压表、天平、量筒、弹簧测力计、温度计等,任何一种工具,一定要注意每一个大格和每一个小格各代表多少。刻度尺需要估读,其他的测量工具不需要估读,读出最接近的数值。
2.(2015·扬州)物理兴趣小组在“探究水果电池电压”的实验中:
小明用铜片和锌片作为电极插入较小的柠檬制成了一个水果电池,如图所示。小华用铜片和铝片插入较大的柠檬也制成了一个水果电池。他们分别连通相同的音乐芯片,小华比小明的芯片声音要响一些。由此他们做出如下猜想:猜想一:水果电池电压可能与水果的大小有关。猜想二:水果电池电压可能与电极的材料有关。
(1)为了验证猜想一,小明用同一个柠檬制成水果电池,沿着电极插入的方向不断慢慢地切去外侧的部分柠檬,分别测出电压,如表一所示:
分析表中数据,说明猜想一是__________(正确/错误)的。
(2)为了验证猜想二,小华用铜片作为电池的正极,分别用外形相同的锌、铝、铁等金属片作为电池的负极,将金属片电极插入柠檬,并保持__________和__________相同,分别测出电压,如表二所示:
[电极材料\