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1、实验专项(四)设计实验与制订计划 【解题策略】课程标准中指出,要验证猜想,就需要设计实验和制订计划。“设计实验”与“制订计划”是从操作的层面把探究的猜想与假设具体化、程序化,简述它的一般做法。设计好合理的实验与计划,才能进行实验、收集数据,从而进行分析论证、交流和评估,设计实验在科学探究中是一个非常重要的环节。设计实验应包含确定变量、列出步骤、收集数据、分析结果、得出结论等过程。设计实验还要兼顾实验器材的选择,器材选择应从安全性、减小误差、方便操作和器材的规格等方面考虑。一般考查实验方案的设计,以及对
2、实验方案的评估;设计实验主要围绕实验要求选择合适实验器材,运用正确的实验方法达到解决问题的目的,并对实验方案实施步骤的合理性进行正确评价。【典例分析】小明在选用弹簧测力计的过程中,发现测量大小相同的力时,用不同规格的弹簧测力计,弹簧伸长的长度不一样。哪些因素会影响弹簧的伸长量呢?小明有以下三种猜想:猜想1:制造弹簧所用的材料可能影响弹簧的伸长量;猜想2:弹簧的原长可能影响弹簧的伸长量;猜想3:弹簧的粗细可能影响弹簧的伸长量;小明为探究自己的猜想,设计了一个实验方案:①将一根弹簧剪成长度不同的两根,测出两根弹簧的初始长度为L1、L2
3、;②如图S4-1所示,固定弹簧的一端,用大小相等的力拉弹簧,测出两根弹簧的对应长度为L1'、L2';③改变拉力的大小,重复实验步骤①②,记录实验数据。图S4-1(1)该实验方案探究的是猜想＿＿＿＿(填写序号)。 (2)实验方案中将“一根弹簧剪成长度不同的两根”,这样做的目的是＿。 (3)实验方案中“用大小相同的力拉弹簧”表明弹簧的伸长量还与＿＿＿＿＿＿＿＿有关。 (4)探究此猜想需要探究和比较的物理量是＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿。 【解析】(1)保持弹簧材料、粗细相同,原长不同,用大小相等的拉力拉弹簧,对比伸长量的大小关系
4、,这是探究弹簧伸长量与原长的关系,故探究的是猜想2。(2)实验方案中将“一根弹簧剪成长度不同的两根”,保持了弹簧材料、粗细相同,但原长不同。(3)实验方案中“用大小相同的力拉弹簧”观察弹簧伸长量的变化,表明伸长量还与拉力大小有关。(4)该探究过程需要探究和比较的物理量是弹簧的原长和弹簧的伸长量。【答案】(1)2 (2)得到材料、粗细均相同但长度不同的两根弹簧 (3)拉力的大小 (4)弹簧的原长 对应的伸长量针对训练1.[2019·南京]图S4-2甲为探究冰熔化特点的实验装置,图乙为观察“碘锤”中的物态变化的实验装置。已知标准大气压
5、下,冰和碘的熔点分别是0℃和113.5℃。对比两实验有以下判断:(1)冰和碘都经历了固态变为液态的过程;(2)冰和碘在物态变化过程中都需要吸收热量。这两个判断( )图S4-2A.只有(1)正确B.只有(2)正确C.都正确D.都错误2.[2019·无锡]如图S4-3所示,在“探究二力平衡的条件”时,选质量为10g的卡片作为探究对象。在线的两端分别挂上等质量的重物,对卡片施加两个拉力。为探究这两个力满足什么条件才能平衡,则所挂重物质量合适的是( )图S4-3A.5gB.10gC.200gD.任意质量均可3.小军用如图S4-4所示装
6、置来探究阻力对物体运动的影响,实验时他应选用＿＿＿＿(选填“同一”或“不同”)滑块;实验过程如下: ①让滑块从斜面上A处由静止开始滑下,记下滑块停在棉布上的位置;②撤去棉布,让滑块从B处由静止开始滑下,记下滑块停在木板上的位置。滑块两次滑行时的惯性大小＿＿＿＿,小军实验中错误的操作是＿ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 图S4-44.如图S4-5所示,将压强计的金属盒放在同种液体中,金属盒面的朝向不同。图S4-5(1)要观察到U形管两侧液面的高度差相等,必须控制金属盒面的中心在液体中的＿＿＿＿相等,由上述实验可知:液体内部某一点,来自各个
7、方向的压强大小是＿＿＿＿的。 (2)不增加器材,用这套装置还可以探究液体内部压强与＿＿＿＿的关系。 5.如图S4-6甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”的实验装置,小华用两个相同的容器分别装入质量相等的A、B两种液体,用相同的装置加热。图S4-6(1)从实验效果考虑,本实验选择＿＿＿＿(选填“烧杯”或“易拉罐”)作为盛放液体的容器较好;实验中使用玻璃棒的目的是＿ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 (2)根据实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示,分析图像可知:质量相等的A和B两种液体,在升
8、高相同温度时,＿＿＿＿(选填“A”或“B”)液体吸收的热量较多;质量相等的A和B两种液体,在吸收相同热量时,＿＿＿＿(选填“A”或“B”)液体升温较高。 (3)冬天,小华想自制一个暖手袋,若只能从A或B中选一种液体装入暖手袋中作为供热物质,则应选择
