第3节 像科学家那样探究 科学实验题探究答题模板

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第3节 像科学家那样探究 科学实验题探究答题模板

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实验题有好方法
控制变量法(***)    在研究某个物理量与多个因素的关系时,每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。 这种方法在实验数据的表格上的反映为:某两次实验只有一个条件不相同,若两次实验结果不同,则与该条件有关,否则无关。反之,若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关则应只使该因素不同,而其他因素均应相同。它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。 等效替代法(*) 所谓等效替代法是指在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下,将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。它在物理学中有着广泛的应用。 在著名的“曹冲称象”故事中,大象的质量太大,在当时的条件下不便于直接测量,可以测量与之效果相同的石块的总质量,从而得出大象的质量;研究串、并联电路关系时引入总电阻(等效电阻)的概念,在串联电路中把几个电阻串联起来,相当于增加了导体的长度,所以总电阻比任何一个串联电阻都大,把总电阻称为串联电路的等效电阻。在并联电路中把几个电阻并联起来,相当于增加了导体的横截面积所以总电阻比任何一个并联电阻都小,把总电阻称为并联电路的等效电阻;在电路分析中可以把不易分析的复杂电路简化成为较为简单的等效电路;在研究同一直线上的二力的关系时引入合力的概念也是运用了等效替代法。 转换法(**) 物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的万法叫转换法。初中物理在研究概念规律和实验中多处应用了这种方法。 如:雾的出现可以证明空气中含有水蒸气;影子的形成可以证明光沿直线传播:分子看不见、摸不到,不好研究,可以通过研究墨水的扩散现象去认识它电流看不见、摸不到,判断电路中是否有电流时,我们可以根据电流产生的效应来认识它;磁场看不见、摸不到,我们可以根据它产生的作用来认识它;马德堡半球实验可证明大气压的存在;铅块实验可证明分子间存在着引力;运动的物体能对外做功可证明它具有能等。 类比法 类比法是一种推理方法,指为了把要表述的物理问题说的清楚明白,人们常常用具体的、有形的人们所熟知的事物来类比要说明那些抽象的、无形的、陌生的事物。通过类比使人们对所要揭示的事物有个直接的、具体的、形象的认识,找出类似的规律 如研究电流时类比水流,形象直观的比较,很容易被学生理解记忆牢固。水波与声波(同学考过错过);通信与鸽子传递信件;功率概念与速度概念的形成,等等。在物理学中运用类比方法可以引导学生自己获取知识类比可激发学生探索的意向,引导学生进行探索,使学生成为自觉积极的活动,发展学生的思维能力。类比是科学家最常运用的一种思维方法,类比的事例很多,需要平时多留心、不断地总结找到比较恰当的事例做类比。 建立模型法 所谓“模型法”是指通过建立物理模型来研究和学习物理、分析处理和解决物理问题的一种思维方法。研究光现象时用到光线模型、研究磁现象时用到磁感线模型、研究连通器原理时用到液片模型,杠杆也是一种理想化模型。用物理模型可以使抽象的假说理论加以形象化,便于想象和思考研究问题。物理学的发展过程可以说就是一个不断建立物理模型和用新的物理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程。 理想化实验 理想化实验又叫做假想实验,它是人们在思想中塑造的一种理想实验,是逻辑推理的一种特殊形它是在观察实验的基础上,忽略次要因素,进行合理的推想,得出结论,达到认识事物本质的目它既要以实验事实作基础,但又不能直接由实验得到结论的。 理想实验在物理学的理论研究中有重要的作用。比如,我们在探究真空能否传声的实验中,逐渐将真空置内的空气抽出,听到罩内闹钟的声音逐渐变弱,于是我们推理得出将真空置内的空气抽完(即真空),就听不到闹钟的声音了,从而得出真空不能传声的结论,这里采用的方法就是理想化,因为无论怎样抽气是不可能将真空罩内的空气抽完的。又如:研究牛顿第一定律时用到了理想实验的方法,让滑块从同一斜面的"同一高度滑到表面粗糙程度不同的水平木板上,发现水平木板越光滑,滑块滑得越远,在这一可靠事实基础上,推出假若木板绝对光滑(完全没有摩擦),滑块将做匀速直线运动。 放大法 在有些实验中,实验的现象我们是能看到的,但是不容易观察。我们就将产生的效果进行放大再进行研究。 比如音的振动很不容易观察,所以我们利用小泡沫球将其现象放大;观察压力对玻璃瓶的作用效果时我们将玻璃瓶密闭,装水,插上一个小玻璃管,将玻璃瓶的形变引起的液面变化放大成小玻璃管液面的变化。 图象法 图象是一个数学概念,用来表示一个量随另一个量的变化关系,很直观。由于物理学中经常要研究个物理量随另一个物理量的变化情况,因此图象在物理中有着广泛的应用。在实验中,运用图象来处理实验数据,探究内在的物理规律,具有独特之处。 如: 在探究固体熔化时温度的变化规律和水的沸腾情况的实验中,就是运用图象法来处理数据的它形象直观地表示了物质温度的变化情况,学生在实验中自主得出数据的基础上,通过描点、连线绘出图象就能准确地把握住晶体和非晶体的熔化特点、液体的沸腾特点。 观察法 观察法是人们为了认识事物的本质和规律,有目的有计划的对自然发生条件下所显现的有关事物进行考察的一种方法,是人们收集获取记载和描述感性材料的常用方法之一,是最基本最直接的研究方法。简单的讲,观察法就是看、仔细地看。但它和一般的看不同,观察是人的眼睛在大脑的指导下进行有意识的组织的感知活动,因此,亦称科学观察。 比如每接触到一个物理测量器材就应该进行认真观察,观察它的构造,测量范围、分度值,进而了解它的用途。还有在学习声音的产生时,可让学生观察小纸片在扬声器中的运动状态,观察正在发声的音叉插入水中激起水花,观察螺蜂、知了鸣叫时的情况,就会发现发出声音的物体都在振动;除此之外还有光的反射规律、光的折射规律、凸透镜成像、滑动摩察力与哪些因素有关等。 比较法(对比法) 当你想寻找两件事物的相同和不同之处,就需要用到比较法,可以进行比较的事物和物理量很多对不同或有联系的两个对象进行比较,我们主要从中寻找它们的不同点和相同点,从而进一步揭示事物的本质属性。 实例:汽车轮船火车飞机它们的发动机各不相同,但都是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能装置。而汽油机和柴油机虽然都是内燃机,但是从它们的构造、吸入的气体、点火方式、使用范围等方面都有不同。利用比较法不仅加深了对它们的理解和区别,使同学们很快地记住它们,还能发现一些有趣的东西。再如蒸发与沸腾的比较,两者的相同点都是汽化过程,不同点是从发生时液体的温度、发生所在的部位及现象都不同。还可以用比较法来研究质量与体积的关系。
化学实验部分
气密性检验 【规范操作】(1)装置a:连接导管,将导管插入水中,捂热(或加热)试管,导管口有气泡产生;停止加热,导管内有水上升并形成一段稳定的水柱。 (2)装置b:关闭活塞,从长颈漏斗注入蒸馏水,至浸没漏斗口,继续加水使漏斗中液面高于试管中的液面,静置观察液面是否变化。如果漏斗内页面不下降,则气密性良好。 【答题关键】(1)①密闭;②加热;③气泡;④水柱。 (2)①关闭活塞;②注水;③液柱。 【答题模板】 形成密闭体系―→操作―→描述现象―→得出结论。 注:经常考的液面上升或者倒吸,都是跟大气压强有关,一般与加热装置和气体反应装置有关。 如管内在加热,待温度冷却后,会发生倒吸,管内液面会上升; 如管内气体发生反应,与大气接触的那一方的液体会被大气压入管内,管内液面上升。 气体验满和验纯操作 氧气验满:用带火星的木条平放在集气瓶口,木条复燃,说明收集的氧气已满。 二氧化碳验满:将燃着的木条平放在集气瓶口,若火焰熄灭,则气体已满。 【答题模板】用……放在集气瓶口,若……(现象),说明……(“气体已满”或“是……气体”)。
现象描述时的注意事项 (1)现象描述要全面:看到的、听到的、摸到的、闻到的。 (2)要注重对本质现象的观察:本质现象就是揭示事物本质特征的现象。如镁带在空气中燃烧时“生成白色固体”是本质现象,因为由此现象可正确理解化学变化这个概念,而发出“耀眼的白光”则是非本质现象。因此,观察实验现象要有明确的观察目的和主要的观察对象。 (3)现象描述要准确: ①不能以结论代替现象。如铁丝在氧气中燃烧的实验现象是“火星四射,放出大量的热,生成黑色固体”,而不能用结论“生成四氧化三铁”代替“生成黑色固体”。 ②要明确“光”和“火焰”、“烟”和“雾”等概念的区别,不能相互代替。
实验现象答题模板三角度 (1)有关溶液的现象描述(五大类) ①颜色由……变成……; ②液面上升或下降(形成液面差); ③溶液变浑浊或生成(产生)……(颜色)沉淀; ④溶液发生倒吸; ⑤产生大量气泡等。 如果实验中气球或软塑料瓶、试管与实验装置形成密闭体系,要注意气球或软塑料瓶的现象。 例:装满二氧化碳的试管倒扣在澄清石灰水中,由于二氧化碳与澄清石灰水发生反应,现象为:澄清石灰水变浑浊,试管内液面上升。 (2)有关固体物质的现象描述(四大类) ①……(固体)表面产生大量气泡; ②……(固体)逐渐溶解; ③……(固体)体积逐渐变小(变细); ④……(固体)颜色由……变成……。 (3)有关气体的现象描述(三大类) ①生成……色(味)气体; ②气体由……色变成……色; ③气体先变……后……(加深、变浅、褪色等)。
实验步骤的目的 装置中仪器和试剂的用途回答时一般包括直接作用和根本目的两部分内容,根据各部分装置的用途不同,可采用下列格式回答: 集气瓶导管口的选择 对于吸收装置,若为洗气瓶则应“长”进(利于杂质的充分吸收)“短”出(利于气体导出); 若为盛有碱石灰的干燥管吸收水分,则应“粗”进(同样利用和水蒸气的充分吸收)“细”出(利于余气的导出); 若为了排水量气时,应“短”进“长”出,被排出水的体积即为生成气体的体积。 常见步骤与目的 除杂 ①除水蒸气:浓硫酸、CaCl2固体、碱石灰、无水CuSO4(并且可以检验杂质中有无水蒸气,有则颜色由白色→蓝色)、生石灰等 ②除CO2:澄清石灰水(可检验出杂质中有无CO2,有则澄清石灰水变浑浊)、NaOH溶液、KOH溶液、碱石灰等 ③除HCl气体:AgNO3溶液(可检验出杂质中有无HCl,有则生成白色沉淀)、石灰水、NaOH溶液、KOH溶液 除气体杂质的原则:用某物质吸收杂质或跟杂质反应,但不能吸收或跟有效成分反应,或者生成新的杂质。 验证 验证CO:(先验证混合气体中是否有CO2,有则先除掉)将混合气体通入灼热的CuO,再将经过灼热的CuO的混合气体通入澄清石灰水。现象:黑色CuO变成红色,且澄清石灰水要变浑浊。 验证H2:(先验证混合气体中是否有水分,有则先除掉)将混合气体通入灼热的CuO,再将经过灼热的CuO的混合气体通入盛有无水CuSO4中。现象:黑色CuO变成红色,且无水CuSO4变蓝色。 防倒吸 用溶液吸收气体或排水集气的实验中都要防倒吸。 防倒吸一般可分为两种方法:一是在装置中防倒吸(如在装置中酒精灯与水槽间加一个安全瓶或用倒扣的漏斗吸收气体等); 二是在加热制气并用排水集气或用溶液洗气的实验中,实验结束时,应先取出插在溶液中的导管,移开水槽,后熄灭酒精灯以防倒吸。
实验答题项(物理和生物实验常见) (!!最重要!!) 控制变量法答题 一、 在实验题中找出要探究什么,例如1.“探究力的作用效果与力的大小的关系”2.“探究声音音调与尺子露出桌面长度的关系”,探究xx即是我们要探究的规律,找出自变量和因变量,比如例1,力的大小是自变量,力的作用效果是因变量。 二、 根据实验步骤和给出的表格、图像或文字描述,找出自变量与因变量之间的规律。 三、 结论表述写完整:控制的变量一定时,因变量与自变量的关系,自变量变化,因变量如何变化 例如: 九年级的课内实验题:下表是某同学研究“电阻消耗的电功率与该电阻阻值之间关系”时记录的实验数据,请对表格数据进行分析,回答下列问题。 R/Ω(电阻)101520305060U/v(电压)666666I/A(电流)0.60.40.30.20.120.1P/w(电功率)3.62.41.81.20.720.6
即使没有学过该实验,但我们依旧可以完成这一题结论的得出。 第一步,找出控制的变量,即不变的量,即电压。 第二步,从题干中研究“电阻消耗的电功率与该电阻阻值之间关系”这里可以得出,电阻为自变量,电功率为因变量。 第三步,得出结论,观察表格,可以看出电阻越大,电功率越小,故结论得出:在导体两端电压一定的情况下,电阻消耗的电功率与该电阻成反比,电阻越大,电功率越小。 注意:如果题目中问的是因变量的值之间的关系,一般是比较大小这种数值方面。 例如:用较小的力捏塑料瓶,瓶内页面上升h1,用更大的力再捏一次,这时升上h2,请写出h1和h2的关习。答: h2>h1. 常见答题填空项 多次改变变量进行测量/多次进行实验的目的:归纳一般规律 不改变实验变量,多次测量的目的:多次测量,减小实验误差/多次测量取平均值,减小实验误差,是否加平均值要看实验这里是否需要取平均值。 表格题,给出某一变量三个已知的值,要求计算,一般都是计算平均值。 根据表格或者图像,写出xx与xx的关系式,需要写明带数值的关系,比如:写出G与m的关系式,答题:G=10m 根据表格或者图像,或者文字表述,写出xx的量程,答题需注意,量程是一个范围,比如:一个尺子可以量15cm范围以内的物体,所以这个尺子的量程是0~15cm。 总结控制变量实验,一般用“正向关系”“有关”“成正比”“成反比”“无关”“正相关”“负相关”“有影响”“没有影响”等词,具体关系需要观察实验。 注意:只有在明确实验变量之间有函数关系,或者图像表现出来是正比例函数或者反比例函数时,才能使用“成正比”“成反比”。 针对这个xx现象,你能提出什么问题?答题模板:xx(自变量)对xx(因变量)是否有影响? 针对这个xx实验,请作出你的假设?答题模板:xx(自变量)对xx(因变量)有/没有影响。(有或者没有,只有一个面)例如:酸雨对种子的萌发没有影响/酸雨对种子的萌发有影响。 题干中涉及多个自变量,需要归纳这几个自变量和因变量的关系,注意在归纳结论的时候朝一个方向说,答题模板:xx(因变量)与xx(自变量1),xx(自变量2),xx(自变量3)有关,xx(自变量1)越x,xx(自变量2)越x,xx(自变量3)越x,xx(因变量)越x。 练一练: 相同的两件衣服用不同的温度的水来洗一下,同时展开晾晒在同一个环境中,我们发现用热水洗的晾干的快------>得出结论1:温度越高蒸发得越快 用相同的温度的水来洗,一个展开晾晒,一个不展开,放在同一环境,发现展开晾晒的先干------->得出结论2:液体表面积越大,蒸发越快 同样的水洗,同样的展开晾晒,一个置于密闭环境,一个置于通风的环境,发现通风的环境干得快------>得出结论3:空气流动速度越快,蒸发越快 应用模板回答总结论:液体蒸发的快慢与液体的温度、表面积、和上方空气流动速度成正向关系,温度越高、表面积越大、上方空气流动速度越快,蒸发越快。 该实验的实验原理是?答题模板:写变量的求取公式或者简短描述。 例: 算平均速度的原理是:v=s/t, 杠杆问题的原理是:F1L1=F2L2 弹簧测力计读数原理:在弹性限度内,弹簧的伸长量与受到的拉力成正比 在探究摩擦力实验中,问到为何可以使用弹簧测力计示数大小判断摩擦力大小,原理:二力平衡 上图装置中,x组和x组形成_____组,这样做的目的是_____?答题模板:第一空:对照(组),第二空:形成对比。 不能进行对照实验的原因,那就是:没有控制单一变量。在答题时,尽量将没有控制好的变量名称写明 练一练 例:为了探究提高生态园内蔬莱产量的科学方法,同学们选择萝卜作为研究对象进行实验。他们在三个温室中分别种植了相同的萝卜幼苗,温室内的温度和二氧化碳浓度控制情况如下表所示(每个温室的光照、土壤、水分等其他条件均相同): 温室ABC二氧化碳浓度0.03%0.1%0.1%温度20℃20℃30℃
为探究温度对萝卜幼苗光合作用强度的影响,他们应选择两组进行对照实验? 答:B和C 温室B中的萝卜幼苗比温室A中的萝卜幼苗长得快,其原因是温室B内___________? 先分析B和C组有何区别,发现是二氧化碳浓度发生了变化 答:B内 二氧化碳浓度比A高。 为探究二氧化碳浓度对萝卜幼苗光合作用强度的影响,能否选用A、C 两组进行对照实验 .理由是? 答:不能,理由:有二氧化碳浓度和温度两个变量/没有控制温度相同,变量不唯一 小文同学在这次实验中和同学们提出光照可能会影响幼苗的生长。为此小雅同学对他的观点提出了反驳,他们决定用实验来探究这个问题。请你这次讨论提出一个假设:_________ 答:光照对幼苗的生长有影响
转换法的应用 探究压力的作用效果的影响因素:根据海绵的凹陷程度研究压力的作用效果 摩擦力的测量:根据二力平衡原理转换成测量物体所受的拉力。因此需要保证物体处于静止或匀速直线运动状态。 探究液体内部压强的影响因素:将液体内部压强转换为微小压强计U形管的液体高度差 托里拆利实验:将大气压强转换为玻璃管中水银柱的高度 研究磁体周围的磁场:将看不见的磁场转换为可以转动的小磁针。 研究电磁铁磁性强弱的影响因素:将电磁铁磁性强弱转换为吸引小铁钉/大头针的数目。
实验误差分析和改进 偶然误差 一般是计算以及测量误差,改进:多次测量,减小实验误差 系统误差 通常是由于实验步骤没有选好 1、采用更加科学的实验:设计xx实验,减少xx的误差,例如:先测量水的体积再测量质量,不如先测烧杯单独质量,再带烧杯一起测质量,然后再测水的体积。 2、测量不准确,一般出现在电学实验之中,原因是:选用了大量程,导致读数不精确;改进:选用xx小量程的xx仪器。 3、试剂误差:试剂的纯度不够,xx试剂中含有杂质,反应不完全 4、装置误差,在实验准备前没有充分进行检验:装置漏气 5、操作误差:一般出现在长度或者体积读数中,由于实验者本身读数操作出现问题,没有平视,仰视或者俯视读数;天平称量物体质量时,左物右码的操作出现了问题。一般会让同学推理分析,测量结果偏大还是偏小。 6、实验检查多次,但还是出现误差:实验装置本身的特性带来的误差,需仔细阅读实验步骤,进行分析。 例如:质量守恒的实验中,载反应物的实验装置与气球形成了密闭体系,生成的气体并没有逸散到空气中,为什么还会有测量结果的误差。 答题:xx与xx反应生成了气体,使气球膨胀,体积变大,浮力变大,浮力方向向上,致使测量结果偏小。 例如:测量萝卜时,由于存放时间过久,导致萝卜“空心”了,为什么会这样? 答:呼吸作用消耗了萝卜中的有机物。 例如:测量水的密度实验中,由于水会黏连在烧杯上,导致量筒测量水的体积时读数偏小,造成实验误差。

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