物理探究題解析

新課程積極倡導探究性教學，在物理教學過程中滲透探究性的理念，創設情境與條件，充分發揮學生的主體性是培養學生探究意識和提高探究能力的重要途徑，物理探究試題不僅能反映學生對物理概念和規律的理解情況；還能反映學生對科學研究方法的掌握和運用情況，因而成為近幾年全國各地中考物理的熱點，本文就各地部分中考物理試題中的探究題進行分析與解答，以幫助學生進一步認識和熟悉這類題型，提高學生的解題能力。

[例1] 由于怕飯菜太燙，來不及冷卻而影響小明的早餐，媽媽總是很早就起床了，為了讓媽媽多睡一會兒，小明想找到一種讓物體快速冷卻的方法，為此小明進行了如下的探究：

小明注意到媽媽是把飯菜放在空氣中冷卻的，而廚房中適合用來冷卻的另一種物質就是水。水和空氣的導熱性能哪個好呢?為此小明用兩個相同的牛奶瓶，都裝入熱牛奶，一個放在溫度與室溫相同的水中，另一個放在空氣中，為了盡量減少其他因素的影響，他把兩個瓶都用木塊墊起來，放在桌面上，實驗時他每隔一定的時間記錄一次甲、乙兩溫度計的示數，得到的數據如表所示．

(1)對甲、乙兩個瓶中的牛奶，小明應控制他們哪些相同量?——；——。

(2)小明通過實驗，得到的正確的結論是什么?——。

(3)進一步分析表中甲的示數，小明又發現，在冷卻過程中，牛奶冷卻的快慢前后并不一致，是越來越——的(填“快”或“慢”)，小明想用“冷卻速度”(用字母ν代表)定量表示冷卻的快慢程度，請你給這個物理量下個定義：——叫做冷卻速度。

分析與解答：本題小明利用控制變量法研究物體冷卻快慢與哪些因素有關。他選用了兩個相同的牛奶瓶，都裝入熱牛奶，一個放在溫度與室溫相同的水中，另一個放在空氣中，為了盡量減少其他因素的影響，他還把兩個瓶都用木塊墊起來，放在同一個桌面上，但只要認真審題，我們就可以看出裝入瓶中牛奶的初始條件未必相同，所以小明應控制牛奶的質量、初溫相同，第二小題實際上考查學生對實驗數據的處理和判斷能力，我們只要對表格中的數據進行簡單的處理，如“4分鐘甲瓶示數變化17℃而乙瓶示數變化9℃”等就不難得出水的導熱本領比空氣強的結論；第三小題提出的“冷卻速度”在課本上來出現過，還能考查學生知識遷移的能力，學生學習過物體運動速度的知識，只要將頭腦中已有的知識結合題目的要求，就可以提出：“冷卻速度”就是單位時間內溫度降低的多少。 溫馨提示：在科學探究中，總要控制某些因素，使它們保持不變，進而尋找出另外一些因素間的關系，這種研究方法叫做“控制變量法”。物理現象是錯綜復雜的，因此影響物理探究的因素在許多情況下不是單一的，而是多種因素共同起作用的，為了探究事物變化的原因和規律，必須設法為控制其中的一個或幾個因素，使它們保持不變，通過比較，研究其他兩個變量之間的關系，才能獲取結論，請同學們回憶一下，你在初中物理學習中，用這種方法研究過哪些問題?

[例2] 小明學過機械效率后，提出一個問題：“斜面的傾斜程度與斜面的機械效率有沒有關系?”針對這個問題他做了在斜面上勻速拉動物塊的探究實驗，并記錄實驗數據如下表，

(1)第三次實驗填入表格中的數據；有用功為——，總功為——，機械效率是——。

(2)通過對上述實驗數據的分析，你認為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關系是：斜面越陡，越——。

(3)通過對上述實驗數據的分析，你對斜面機械效率的問題可獲得的初步結論是——。

分析與解答：(1)根據實驗數據，第三次實驗中的有用功W_有=G_物h_物=5N×0.25m=1.25J；總功W_總=F·S=3.1N×0.5m=1.55J；機械效率η=W_有／W_總=1.25J／1.55J=81％；(2)分析表中第二行和第五行的數據，可以得出斜面越陡，越費力；(3)分析表中第二行和第九行的數據可以歸納出機械效率與斜面的傾角大小的關系，即在其他條件不變的情況下，斜面越陡，機械效率越高。

溫馨提示：分析實驗數據同樣是科學探究中的重要一環，分析物理實驗數據，要本著這樣兩條原則：一是不同物理量的數據之間不能相加減；二是數據間關系結論可以是定性的，也可以是定量的，視問題的要求而定，但物理量的關系可通過控制變量方法得出來。

[例3] 同學們都知道，將額定電壓相同、額定功率不同的兩只燈泡并鏈接入家庭電路中時，額定功率大的燈泡亮，如果將這兩只燈泡串鏈接入家庭電路中時，誰亮一些呢?請你作出猜想，并說明猜想的理由。

分析與解答：本題考查科學探究中“猜想與假設”這一環節，同時還要能說出猜想的依據，猜想是科學探究的核心環節，學生可以根據已有的經驗和已有的知識對問題提出猜想，同時要求所做出的猜想一定是有依據的猜想，不能胡思亂想。(1)猜想：額定功率小的燈泡亮一些，(2)理由：在串聯電路中，電流處處相等，由于額定功率小的燈泡其燈絲電阻大，串聯時它的實際功率就大，所以，額定功率小的燈泡亮一些。

[考題回放]

1．(2006年岳陽市)請利用下列實驗器材，至少探究兩個不同的問題，并按提示填好下表.

器材：帶鉤的長方體木塊和鐵塊各一個、長木板一塊、天平、刻度尺、彈簧測力計、壓強計、鉤碼、海綿墊、量筒、水、燒杯、食鹽、細線。

2．(2006年茂名市)小敏探究了串聯電路和并聯電路的電壓關系和電流關系后，對如圖3甲所示既有并聯又有串聯的電路的電流關系提出了猜想：總電流等于各支路電流之和。

為驗證猜想，小敏設計如圖3(甲)所示的電路，用圖3(乙)所示器材做了三次實驗，記錄數據如表所示。

請完成：

(1)用筆畫線代替導線，按圖3(甲)的電路將圖3(乙)的實物連線補充完整；

(2)為驗證猜想，應選用電表——的示數進行比較；

(3)比較表中三個電壓表的示數，可得到的結論是——；

(4)認真分析小敏的實驗數據，還可以得到很多規律，請你寫出其中的一個[不能與猜想和(3)結論重復]。

規律：

3．(2006年陜西省)小明做“比較牛奶和豆漿的吸熱本領”的實驗，他在兩個相同的試管分別裝入質量相等、初溫相同的牛奶和豆漿，將兩支相同的溫度計分別插入試管內，然后放入容器中。

(1)觀察溫度計的示數，測出牛奶、豆漿的初溫，

(2)把80℃左右的熱水倒入容器里，使牛奶和豆漿在相同條件下吸熱，經過相同的時間，記錄它們的溫度值。

在以上實驗中，控制牛奶和豆漿的初溫相同、——相同、—— 相同即吸收的熱量相同，比較它們升高的溫度，判斷誰的吸熱本領大。

4．(2006年遼寧省)是用蠟燭、刻度尺等器材探究“平面鏡成像特點”的實驗。

(1)在實驗中要想比較——的關系，要求兩支蠟燭必須滿足——的條件。

(2)在實驗中必須選用——(填“平面鏡”或“玻璃板”)，原因是——。