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中考物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)型試題賞析

2009-02-16 11:18:38  來(lái)源:人教網(wǎng) 文章作者:匿名

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)型試題具有真實(shí)的情景性,對(duì)這類試題的解析過(guò)程,就是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析處理過(guò)程,在分析處理過(guò)程中,通過(guò)自我發(fā)現(xiàn),自我總結(jié),達(dá)到運(yùn)用基本原理、規(guī)律以及方法。創(chuàng)造性地解決實(shí)際問(wèn)題,有效地提高自己的原始創(chuàng)新能力。但有些孩子面對(duì)眾多物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),卻不知如何找到解題的切入點(diǎn),甚至惘然失措。就此選取以下幾例以供賞析。

  1 用金屬制成的線材(如鋼絲、鋼筋)受到拉力會(huì)伸長(zhǎng),17世紀(jì)英國(guó)物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn),金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)的伸長(zhǎng)與拉力成正比,這就是的胡克定律。這一發(fā)現(xiàn)為后人對(duì)材料的研究奠定了重要基礎(chǔ),F(xiàn)有一根用新材料制成的金屬桿,長(zhǎng)為4 m,橫截面積為0.8cm2,設(shè)計(jì)要求它受到拉力后的伸長(zhǎng)不超過(guò)原長(zhǎng)的1/1000。選用同種材料制成的樣品進(jìn)行診斷,通過(guò)診斷取得數(shù)據(jù)如下:

 。1)請(qǐng)根據(jù)診斷結(jié)果,推導(dǎo)出伸長(zhǎng)量x與材料的長(zhǎng)度L、材料的截面積S及拉力F之間的函數(shù)關(guān)系。(形式為x=    

 。2)通過(guò)對(duì)樣品的診斷,求出現(xiàn)有金屬桿在不超過(guò)設(shè)計(jì)要求伸長(zhǎng)量的前提下能承受的較大拉力。(寫出過(guò)程)

  (3)在表中把有明顯誤差的數(shù)據(jù)圈出來(lái)。

  解析:1)金屬制成的線材(如鋼絲、鋼筋)受到拉力與伸長(zhǎng)的關(guān)系,涉及到線材的長(zhǎng)度、橫截面積和材料等多種變量,研究各變量與伸長(zhǎng)的關(guān)系時(shí),運(yùn)用控制變量法。據(jù)此比較表中一、二兩行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,在橫截面積相同時(shí),伸長(zhǎng)量與材料的長(zhǎng)度成正比;比較表中四、五兩行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,當(dāng)長(zhǎng)度相同時(shí),伸長(zhǎng)量與材料的橫截面積成反比。由胡克定律知:金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)的伸長(zhǎng)與拉力成正比,即得。其中

2)由可得,,取表中:

  ,代入,,

  解得現(xiàn)有金屬桿在不超過(guò)設(shè)計(jì)要求伸長(zhǎng)量的前提下能承受的較大拉力F2=。或直接運(yùn)用。其中,代入,,也可解得較大拉力F2=。

 。3)有明顯誤差的數(shù)據(jù)是(3m,1000N)時(shí)的0.46cm,應(yīng)為0.48cm,(4m,750N)的0.22cm,應(yīng)為0.24cm

  該題通過(guò)對(duì)不同組數(shù)據(jù)的、分析,挖掘出題目中隱含的條件是解題的關(guān)鍵。當(dāng)多個(gè)自變量影響因變量時(shí),可以固定其他幾個(gè)變量,只討論一個(gè)自變量對(duì)因變量的影響,即運(yùn)用控制變量法是解題方法的重點(diǎn)。

  2 一個(gè)研究性學(xué)習(xí)小組在探究“小燈泡的發(fā)光情況與其兩端電壓的關(guān)系”時(shí),得出如下U、I的數(shù)據(jù):

編號(hào)

1

2

3

4

5

6

7

8

U/V

0.20

0.60

1.00

1.40

1.80

2.20

2.60

3.00

I/A

0.020

0.060

0.100

0.150

0.165

0.190

0.200

0.205

燈泡發(fā)光情況

不亮

微亮

逐漸變亮

正常發(fā)光

 。1)請(qǐng)你在圖中畫出I/U圖線。

 。2)從數(shù)據(jù)或圖線上可以看出,當(dāng)U或功率逐漸增大時(shí),燈絲電阻的變化情況是                   。這表明                       。

  (3)請(qǐng)你就該研究性學(xué)習(xí)小組的探究成果,舉一與之有關(guān)的事例或事實(shí)              

  解析:該題通過(guò)加強(qiáng)理解伏安特性曲線的物理意義和比較伏安特性曲線的圖象的變化,重點(diǎn)考查孩子理解圖象意義和應(yīng)用圖象信息的能力。

  (1)如圖所示。

 。2)開(kāi)始不變,后來(lái)逐漸增大導(dǎo)體的電阻隨著溫度的升高而增大或?qū)w的電阻與溫度有關(guān)。小燈泡上的電壓較小,發(fā)熱功率較小,與燈絲上的散熱平衡,溫度基本不變;當(dāng)小燈泡上的電壓較大時(shí),功率也較大,發(fā)熱要比散熱多,燈絲溫度升高,電阻率也就相應(yīng)增大。

  (3)在額定電壓下使用白光燈或超導(dǎo)現(xiàn)象等。

  3 某同學(xué)對(duì)黑箱中一個(gè)電學(xué)元件的伏安特性進(jìn)行研究。通過(guò)正確的測(cè)量,他發(fā)現(xiàn)該元件兩端的電壓與流過(guò)它的電流I之間的變化關(guān)系有如下規(guī)律;①當(dāng)時(shí),I近似為零。②當(dāng)時(shí),I的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表:

編號(hào)

1

2

3

4

5

6

7

/V

0.000

0.245

0.480

0.650

0.705

0.725

0.745

0.00

0.15

0.25

0.60

1.70

4.25

7.50

  (1)在圖2中畫出時(shí)該元件的伏安特性曲線。(可用鉛筆作圖)

2

 。2)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)事實(shí),該元件具有的特性是                 。

3

  (3)若將此黑箱接入圖3電路中,并在該電路的cd兩端輸入如圖4(甲)所示的方波形電壓信號(hào)ucd,請(qǐng)?jiān)趫D4 (乙)中定性畫出負(fù)載電阻R上的電壓信號(hào)uef的波形。 

    

(甲)              4                    (乙)

  解析:這是一道關(guān)于考查二極管具有單向?qū)щ娦缘膶?shí)驗(yàn)題,它不僅將二極管運(yùn)用到了實(shí)際電路中,還要求孩子將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得出正確的結(jié)論再運(yùn)用到另外一個(gè)實(shí)驗(yàn)中,要求非常高。

 。1)如圖5所示。

5

 。2)單向?qū)щ娦浴?/span>

 。3)如圖6所示。

6

  該題既屬于改變實(shí)驗(yàn)元件的拓展,又屬于理解實(shí)驗(yàn)結(jié)果的延伸。實(shí)驗(yàn)元件從小燈泡變化到二極管(也可以是熱敏電阻、光敏電阻等其他元件)。通過(guò)比較兩者的伏安特性曲線的變化規(guī)律。從而找到解題的切入點(diǎn),得出正確的結(jié)論,開(kāi)闊了孩子的視野,考查孩子把實(shí)驗(yàn)原理、方法登臺(tái)知識(shí)應(yīng)用到新的實(shí)驗(yàn)情景的良好的遷移能力。因此這是一道近幾年來(lái)實(shí)驗(yàn)試題中能力要求高、命題思路上佳的較好的好題。

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