中考物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)型試題具有真實(shí)的情景性，對這類試題的解析過程，就是對實(shí)驗(yàn)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(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(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。

　　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)。現(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(jìn)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(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，伸長量與材料的長度成正比；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\(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(yùn)用控制變量法是解題方法的重點(diǎn)。

　　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(shí) 。

　　解析：該題通過加強(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(jìn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)事實(shí)，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(fù)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?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)用到另外一個實(shí)驗(yàn)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(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，開闊了孩子的視野，考查孩子把實(shí)驗(yàn)原理、方法登臺知識應(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實(shí)驗(yàn)試題中能力要求高、命題思路上佳的較好的好題。