例談實驗探究題的解題技巧

倪康法

(浙江省寧波市海曙區(qū)古林鎮(zhèn)中學(xué) 315176)

學(xué)科是一門以實驗為基礎(chǔ)的課程，重在引導(dǎo)學(xué)生觀察身邊的自然現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，再根據(jù)自身儲備的知識和認(rèn)知對問題的可能性做出假設(shè)，并設(shè)計實驗進(jìn)行探究，在探究過程中提升科學(xué)探究的能力和素養(yǎng).在教學(xué)過程中，如何檢測學(xué)生科學(xué)探究能力和科學(xué)探究的基本技能？實驗探究題就是一個很好的載體，由于它既涉及到實驗探究的流程，又涉及學(xué)生在探究過程中的方法措施即知識和技能的運用，能充分考查學(xué)生現(xiàn)有知識的儲備情況和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力及科學(xué)素養(yǎng).因此實驗探究題在中考中占一定比重，而此類題型由于綜合性強，信息量大，部分學(xué)生遇此類題型，往往被題干中大量文字和圖表嚇懵，題目太長，看到后面忘了前面，容易煩躁.書寫、表達(dá)時也容易出現(xiàn)各種錯誤.本文學(xué)從生最容易失分的幾個方面入手，談?wù)勚锌伎茖W(xué)實驗探究題的答題技巧.

1 關(guān)于探究實驗結(jié)論描述時的注意點

1.1 明確實驗?zāi)康?，結(jié)論一定要從實驗?zāi)康闹郑槍嶒災(zāi)康膩肀磉_(dá).

例1某校初三同學(xué)在體育課籃球訓(xùn)練時發(fā)現(xiàn)，自由下落的籃球碰撞地面后反彈上升的最大高度總小于下落的高度，這一發(fā)現(xiàn)激發(fā)了班里的科學(xué)愛好者的探究熱情，同學(xué)們結(jié)合在物理課上學(xué)到的能量守恒的知識，展開積極的討論，得出結(jié)論：籃球在碰撞地面過程中有機械能損失.那么機械能損失與什么因素有關(guān)呢？為了探究自由下落的籃球在碰撞地面過程中損失的機械能的大小與哪些因素有關(guān),他們分別讓同一個籃球從不同高度自由下落碰撞地面,通過測量該籃球下落高度與反彈高度的差值,來比較損失的機械能的大小,實驗過程如圖1(a)、(b)和(c)所示(Δh3<Δh1<Δh2).分析比較圖1中的(a)和(b)兩圖可知：自由下落的同一籃球碰撞同種材料的地面，下落高度較大時，____.

圖1

學(xué)生錯誤回答：自由下落的同一籃球碰撞同種材料的地面，下落高度較大時，反彈上升的最大高度的差值Δh越大.

錯誤原因是沒有明確實驗?zāi)康?反彈上升的最大高度的差值Δh不同只是一種實驗現(xiàn)象，而不是結(jié)論.需要從現(xiàn)象進(jìn)一步上升到結(jié)論.題目中的實驗?zāi)康氖翘骄孔杂上侣涞幕@球在碰撞地面過程中損失的機械能的大小與哪些因素有關(guān)，所以結(jié)論的描述必須針對機械能損失的情況來回答.

正解：自由下落的同一籃球碰撞同種材料的地面，下落高度較大時，機械能損失得越大.

1.2 如果實驗現(xiàn)象中出現(xiàn)具體數(shù)量信息，則表達(dá)結(jié)論時也需要有定量信息的體現(xiàn).而不能籠統(tǒng)地用與“什么”有關(guān)來描述.

例2飛機在空中飛行時都有一定的迎角(機翼軸線與水平氣流的夾角)，飛機飛行時的升力除了與機翼形狀有關(guān)外是否還與迎角大小有關(guān)？為了研究這一間題，在老師的幫助下，小明利用電風(fēng)扇、升力測力計、飛機模型，按圖2甲方式進(jìn)行如下實驗.

圖2

①閉合電風(fēng)扇的開關(guān)，調(diào)節(jié)檔位使其風(fēng)速最大，并使飛機模型的迎角為0°，記錄測力計的示數(shù).重復(fù)5次實驗并計算升力平均值.

②改變迎角大小，使其分別為5°、10°、15°、20°，重復(fù)步驟①.

③處理相關(guān)數(shù)據(jù)得到“升力與迎角的關(guān)系”如圖乙.

本實驗得出的結(jié)論是：____.

學(xué)生錯誤答案：飛機飛行時的升力除了與機翼形狀有關(guān)外還與迎角大小有關(guān).

正確答案：在一定的速度下，飛機飛行時迎角從0度到15度，隨著迎角的增大，飛機所受升力隨之增大，飛機飛行時迎角從15度到20度隨著迎角的增大，飛機所受升力減小，飛機飛行的迎角15度附近時飛機升力達(dá)到最大.

1.3 明確實驗中的自變量和因變量

例3小明同學(xué)在“探究電流與電壓的關(guān)系”時，記錄下面表格中的實驗數(shù)據(jù).

實驗次數(shù)第1次第2次第3次第4次第5次電流/A0.10.150.20.250.3電壓/V11.522.53

通過分析實驗數(shù)據(jù)，你得出的實驗結(jié)論是：____.

這一空格看似簡單，但得分率也不高.錯誤答案有以下幾種情況：

回答1:電流與電壓成正比.

回答2：在電阻一定的情況下，電壓與電流成正比.

回答3：在電阻一定的情況下，電流越大，電壓越大.究其原因，主要是學(xué)生不清楚這個實驗中的自變量是電壓，因變量是電流.運用控制變量法時，一定要區(qū)別自變量，因變量和常量的區(qū)別，自變量是研究者在研究中故意改變或控制的變量，自變量是由實驗者主動操縱的，從而引起因變量變化的量，因變量即研究中隨著自變量的變化而變化的變量，因變量變化只是對自變量變化的一種反應(yīng).常量，即在研究中為了避免引起研究結(jié)果混淆，而故意使其保持恒定，或者不變化的量.在探究電流與電壓關(guān)系時，電壓是自變量，電流是因變量.電壓的改變引起電流的改變，而不是電流的改變引起電壓的改變.許多的科學(xué)實驗結(jié)論都是有條件的，即需要保持常量一定，綜合以上分析，本題的正確答案：在電阻一定的條件下，電流與電壓成正比.在描述時，因變量與自變量有關(guān)，因變量寫在前面.常見結(jié)論表達(dá)模式：在××(無關(guān)變量)相同的條件下，××(因變量)與××(自變量有關(guān)(存在怎樣的關(guān)系).

2 抓住新物理量單位所隱含的信息

例4寧波某初中八年級科學(xué)興趣小組同學(xué)，在學(xué)習(xí)了速度的有關(guān)知識后，對寧波交警利用無人機測速產(chǎn)生濃厚興趣，利用雙休時間興趣小組成員和交警一起參與寧波機場高架測速，機場高架公路上限速80km/h. 交警部門利用無人機進(jìn)行高速公路通行情況的實時監(jiān)測.一輛紅色小轎車在通行0.3m的過程中,高速攝像機拍攝幀數(shù)為110幀,據(jù)此判斷此紅色小轎車是否超速?

下表是某小型無人機的部分參數(shù)：

參數(shù)名稱最大飛行半徑/Km最大巡航速度/Km·h-1電池電壓/V電池容量/mAh電動機額定功率/W拍攝速度/幀·秒-1據(jù)550342502011000

答案：紅色小轎車超速.

反思：表格提供了無人機信息，出現(xiàn)了新物理量，本題汽車測速所需的時間隱含在表格的新物理量拍攝速度中，抓住這一關(guān)鍵點，本題的速度問題就可以輕松解答.

3 透過現(xiàn)象，抓住本質(zhì)

明確實驗組和對照組區(qū)別.

例5為探究綠色植物的某些生理活動，科學(xué)興趣小組的同學(xué)們設(shè)計并實施了如下實驗．選擇兩株生長狀況相同，生命力旺盛的綠色植株，分別倒扣在兩個透明的玻璃瓶中，如圖3，C中放置一杯氫氧化鈉溶液，D中放置一杯清水，請據(jù)圖3回答問題：實驗中的C和D形成一組對照實驗，其變量是____.

圖3

有許多學(xué)生的答案是實驗中的溶液不同，這個回答看似直截了當(dāng)，但實質(zhì)模棱兩可，沒有針對實驗?zāi)康那兄幸?，這樣的回答完全不得分.

正確回答：二氧化碳

在明確實驗?zāi)康氖沁M(jìn)行光合作用原料的前提下，才能抓住要點，C裝置中氫氧化鈉吸收了裝置內(nèi)的二氧化碳，而不能進(jìn)行光合作用，D裝置清水沒有吸收二氧化碳，所以兩個實驗的變量是二氧化碳.

例6很多孩子都喜歡養(yǎng)蠶，養(yǎng)蠶不光是為了玩，更是體驗一種生命的過程，蠶寶寶喜歡吃桑樹葉，但由于我們周邊桑樹很少，桑樹葉一直是養(yǎng)蠶季緊缺物資，一天小明同學(xué)告知其他同學(xué)，蠶寶寶的“糧食問題”解決了，蠶寶寶除了喜歡吃桑樹葉也喜歡吃蝸苣葉.真的嗎？蠶寶寶真的喜歡吃蝸苣葉嗎？帶著這個疑問，同學(xué)們設(shè)計如下實驗.取蟲齡、健康狀況相似的蠶寶寶20個，分成甲、乙兩組，分別放在兩個相同的硬紙箱中，甲組喂食適量的桑樹葉，乙組喂食等量的萵苣葉，其他條件相同，每天觀察蠶寶寶的生長情況.請據(jù)此回答下列問題:

(1)該實驗中，同學(xué)們作出的假設(shè)是____.

(2)該實驗的實驗組是____.

科學(xué)探究題雖然是科學(xué)中考試卷中的一個難點，但此類題目仍有規(guī)律可循，因為科學(xué)探究過程的流程是一致的，解題的關(guān)鍵在于知識的積累，科學(xué)探究方法的正確運用，所以解題的方法，可以沿著科學(xué)探究的具體步驟，理清該實驗探究題要探究的問題、采取的實驗方法，順藤摸瓜，一切迎刃而解.