中考物理實驗數(shù)據(jù)型試題賞析

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

實驗數(shù)據(jù)型試題具有真實的情景性，對這類試題的解析過程，就是對實驗結(jié)果的分析處理過程，在分析處理過程中，通過自我發(fā)現(xiàn)，自我總結(jié)，達到運用基本原理、規(guī)律以及方法。創(chuàng)造性地解決實際問題，有效地提高自己的原始創(chuàng)新能力。但有些孩子面對眾多物理實驗數(shù)據(jù)，卻不知如何找到解題的切入點，甚至惘然失措。就此選取以下幾例以供賞析。

　　例1　用金屬制成的線材（如鋼絲、鋼筋）受到拉力會伸長，17世紀(jì)英國物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)，金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)的伸長與拉力成正比，這就是的胡克定律。這一發(fā)現(xiàn)為后人對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，長為4 m，橫截面積為0.8cm²，設(shè)計要求它受到拉力后的伸長不超過原長的1/1000。選用同種材料制成的樣品進行診斷，通過診斷取得數(shù)據(jù)如下：

　　（1）請根據(jù)診斷結(jié)果，推導(dǎo)出伸長量x與材料的長度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）通過對樣品的診斷，求出現(xiàn)有金屬桿在不超過設(shè)計要求伸長量的前提下能承受的較大拉力。（寫出過程）

　�。�3）在表中把有明顯誤差的數(shù)據(jù)圈出來。

　　解析：（1）金屬制成的線材（如鋼絲、鋼筋）受到拉力與伸長的關(guān)系，涉及到線材的長度、橫截面積和材料等多種變量，研究各變量與伸長的關(guān)系時，運用控制變量法。據(jù)此比較表中一、二兩行實驗數(shù)據(jù)可知，在橫截面積相同時，伸長量與材料的長度成正比；比較表中四、五兩行實驗數(shù)據(jù)可知，當(dāng)長度相同時，伸長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)有金屬桿在不超過設(shè)計要求伸長量的前提下能承受的較大拉力F₂=�；蛑苯舆\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）時的0.46cm，應(yīng)為0.48cm，（4m，750N）的0.22cm，應(yīng)為0.24cm。

　　該題通過對不同組數(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)多個自變量影響因變量時，可以固定其他幾個變量，只討論一個自變量對因變量的影響，即運用控制變量法是解題方法的重點。

　　例2　一個研究性學(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，得出如下U、I的數(shù)據(jù)：

編號	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，燈絲電阻的變化情況是。這表明。

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

　　解析：該題通過加強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）開始不變，后來逐漸增大導(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，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。

　　例3　某同學(xué)對黑箱中一個電學(xué)元件的伏安特性進行研究。通過正確的測量，他發(fā)現(xiàn)該元件兩端的電壓與流過它的電流I之間的變化關(guān)系有如下規(guī)律；①當(dāng)時,I近似為零。②當(dāng)時，和I的實驗數(shù)據(jù)見下表:

編號	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中畫出時該元件的伏安特性曲線。（可用鉛筆作圖）

圖2

　　（2）根據(jù)上述實驗事實，該元件具有的特性是。

圖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u_cd，請在圖4 （乙）中定性畫出負載電阻R上的電壓信號u_ef的波形。

（甲）　　圖4 　　（乙）

　　解析：這是一道關(guān)于考查二極管具有單向?qū)щ娦缘膶嶒烆}，它不僅將二極管運用到了實際電路中，還要求孩子將實驗數(shù)據(jù)進行處理，得出正確的結(jié)論再運用到另外一個實驗中，要求非常高。

　�。�1）如圖5所示。

圖5

　　（2）單向?qū)щ娦浴?/span>

　�。�3）如圖6所示。

圖6

　　該題既屬于改變實驗元件的拓展，又屬于理解實驗結(jié)果的延伸。實驗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，得出正確的結(jié)論，開闊了孩子的視野，考查孩子把實驗原理、方法登臺知識應(yīng)用到新的實驗情景的良好的遷移能力。因此這是一道近幾年來實驗試題中能力要求高、命題思路上佳的較好的好題。