五.科學探究題 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

【典型例題點評】

例1:(05.宿遷)某物理實驗小組的同學在探究“物體所受重力大小與物體質(zhì)量的關系”的實驗記錄如下表:

  

  實測

  物體

物體質(zhì)量

   m(kg)

   重力

   G(N)

  比值G/m

   (N/kg)

比值G/m的平均值

       (N/kg)

  物體1

    0.1

  0.99

    9.9


  物體2

    0.2

  1.96

    9.8

  物體3

    0.3

  2.91

    9.7

(1)在實驗過程中,需要的測量工具有      和       ;

(2)在上表空白處填出比值G/m的平均值;

(3)分析表中實驗數(shù)據(jù),得出結(jié)論是:                。

分析與解:要探究“物體所受重力大小與物體質(zhì)量的關系”(1)首先必須解決如何側(cè)得質(zhì)量和重力。所以需要的測量工具有:天平和測力計。(2)G/m的平均值為:9.8。(3)由于側(cè)得的G/m比值保持不變,說明物體的重力與質(zhì)量成正比。

點評:這一題主要考察考生實驗的基本技能:主要有三個方面:儀器的選取,實驗數(shù)據(jù)的處理以及根據(jù)側(cè)得的數(shù)據(jù)進行推理,得出結(jié)論的能力。

例2:(05.大連)為了測定木塊所受到的摩擦力,兩個實驗小組分別設計了甲、乙兩種實驗方案,實驗裝置如圖所示,實驗中不計彈簧測力計的重力。

   甲方案:在水平實驗桌面上將木版用線拉住,通過彈簧側(cè)力計沿木板方向水平拉木塊,使木塊在木板上面滑動。

   乙方案;將木板放在水平實驗桌面上,用線通過彈簧測力計水平地拉住木塊,沿木板方向水平拉木板,使木板在木塊下面滑動。

(1)從實驗操作方面考慮,應選擇           方案,簡述你的理由。

(2)從實驗誤差方面考慮,應選擇           方案,簡述你的理由。

分析與解:原理:甲方案:對摩擦力的測量是采用“間接法”進行的,只有當彈簧秤拉動木塊勻速運動時,拉力才與摩擦力成為一對平衡力,它們大小相等。乙方案:拉動木板時,木塊受到向左的摩擦力,由于木塊相對地面靜止,則摩擦力與彈簧秤的拉力是一對平衡力。

  1. 從實驗操作方面來看:應選擇乙方案,因為在甲方案中,要保持木塊的勻速運動,不容易。乙方案,只需要拉動木板運動就行,不需要保持勻速運動。
  2. 從實驗誤差方面來看:應選擇乙方案,因為在甲方案中,要保持木塊的勻速運動中讀數(shù),不容易讀得準確。乙方案中,彈簧秤是靜止的,讀數(shù)容易讀得準確。

點評:一個實驗設計,必須遵循科學性原則,簡便性原則,可操作性原則以及準確性原則。這一考題正是考察考生在兩個實驗方案中,就可操作性以及準確性方面做出正確判斷的能力。

例3:(05.溫州)朱啟南在雅典奧運會上打破男子10米氣步槍世界記錄并獲得冠軍。比賽中,他射出的子彈在空中高速飛行。下列對空中飛行的子彈受力分析正確的是

A、受到重力和空氣的阻力         B、只受到空氣的阻力

C、只受到槍膛內(nèi)高溫燃氣的推力   D、只受到朱永啟南的推力

分析與解:子彈飛出槍膛之前,受到槍膛內(nèi)高溫燃氣的推動,子彈飛出槍膛以后,槍膛內(nèi)高溫燃氣的推力就消失,子彈在空中高速飛行時,受到重力和空氣阻力。

正確答案:A

點評:對空中飛行的物體進行受力分析時,往往只受重力和阻力作用,如果是質(zhì)量較大低速運動的物體如投擲出去的鉛球,空氣阻力可以不記的。而向上的沖力或慣性力這些力,都是不存在的。

例4(05.北京)古代護城河上安裝的吊橋可以看成一個以D為支點的杠桿,如圖12-2所示。一個人通過定滑輪用力將吊橋由圖示位置緩慢拉至豎直位置,若用 L表示繩對橋板的拉力F的力臂,則關于此過程中L的變化以及乘積FL的變化情況,下列說法正確的是(   ) 

  1. L始終在增加,F(xiàn)L始終在增加      
  2. L始終在增加,F(xiàn)L始終在減小 
  3. L先增加后減小,F(xiàn)L始終在減小    
  4. L先減小后增加,F(xiàn)L先減小后增加

分析與解:當?shù)鯓虮坏跗鸬倪^程中,如圖12-3中虛線位置(1)所示,吊橋重力的力臂l在減小,而吊繩的拉力的力臂L卻在增大,根據(jù)杠桿的平衡條件:FL=Gl可知,F(xiàn)L在減;當?shù)鯓虮坏醯教摼位置(2)的過程,重力的力臂l變小,所以FL也在變小,而F的力臂L則由大變小。

  正確答案:C

點評:解決杠桿的問題,必須先確定杠桿的五要素,再根據(jù)題目的已知條件,結(jié)合杠桿的平衡條件,進行推斷。對于動態(tài)變化的杠桿問題,(如上題)可以取變化過程中的幾個狀態(tài)進行分析比較,從而得出結(jié)論。

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小明在學習“重力”時,用彈簧測力計分別測量一些質(zhì)量已知的“五谷雜糧”所受的重力大。渲,測得質(zhì)量為0.18千克的綠豆重為1.8牛,質(zhì)量為0.16千克的綠豆重為1.6牛,質(zhì)量為0.22千克的紅豆重為2.2牛,質(zhì)量為0.14千克的花生重為1.4牛,質(zhì)量為0.26千克的大米重為2.6牛.
①根據(jù)上述信息,提出一個適合探究的問題.   
②針對所提出的探究的問題,進行合理的假設.   
③某小組同學根據(jù)小明的實驗信息,在確定探究問題和作出合理假設后,設計實驗方案并測量一些質(zhì)量已知的“五谷雜糧”所受的重力,實驗中記錄的有關數(shù)據(jù)分別如表一、表二、表三所示.
表一(被測物體:紅豆)
實驗
序號
質(zhì)量
(千克)
重力
(牛)
10.121.2
20.242.4
30.363.6
表二(被測物體:綠豆)
實驗
序號
質(zhì)量
(千克)
重力
(牛)
40.121.2
50.242.4
60.363.6
表三(被測物體:花生)
實驗
序號
質(zhì)量
(千克)
重力
(牛)
70.121.2
80.242.4
90.363.6
表四(物體:大米)
序號質(zhì)量
(千克)
重力
(牛)
100.100.16
110.200.32
120.300.48
(a)分析比較實驗序號1、2與3或4、5與6或7、8與9的數(shù)據(jù)及相關條件,可得出的初步結(jié)論是:   
(b)分析比較實驗序號1、4與7或2、5與8或3、6與9的數(shù)據(jù)及相關條件,可得出的初步結(jié)論是:   
④該小組同學實驗后在科普網(wǎng)站上查詢到如表四所示的數(shù)據(jù),反映的是月球上物體所受重力的情況.請進一步綜合分析表一、表二、表三、表四中的數(shù)據(jù)及相關條件,并歸納得出結(jié)論.
(a)分析比較   
(b)分析比較   

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摘要:本文分析了如何挖掘物理題中隱含條件的途徑和方法。并對物理學試題題型進行歸類、例舉和解析。學生要解好物理題,必須要有扎實的物理知識和相關學科的知識,綜合分析和解決問題的能力。因此,在物理教學過程中要注重提高學生的解題能力,加強對解題方法的教學。

關鍵詞:隱含條件 物理學 解題能力

學習在解物理習題時,經(jīng)常會遇到這種情況,有些解題的必要條件,題中并為明確給出,而是隱含在字里行間。充分挖掘隱含條件,明確題目要求,采用合適方法,選擇正確答案,是解好這類題的關鍵。本文就如何挖掘試題中的隱含條件,提高解題能力作一例析。

一、從關鍵詞中挖掘隱含條件

在物理題中,常見的關鍵用語有:表現(xiàn)為極值條件的用語,如“最大”、“最小”、“至少”、“剛好”等,它們均隱含著某些物理量可取特殊值;表現(xiàn)為理想化模型的用語,如“理想滑輪”、“輕質(zhì)杠桿”、“光滑水平面”等,扣住關鍵用語,挖掘隱含條件,能使解題靈感頓生。

例1 一個物體在平衡力的作用下,在光滑水平面上做勻速直線運動,當這對平衡力突然消失,則物體將(。

A.立刻停止運動

B.運動速度越來越快

C.速度減慢,最后停止

D.仍作勻速直線運動

解析:題中“光滑水平面”為關鍵詞。光滑水平面意味著物體不受摩擦力的作用。題目中的物體待平衡力消失后,將不再受力的作用,因此仍要保持勻速直線運動(牛頓第一定律)。

答案:D

二、從物理學常識中找隱含條件

有些題目幾乎沒有條件,但仔細研究就會發(fā)現(xiàn)條件其實全部隱含于物理常識中,這就要求學生根據(jù)題意進行發(fā)散性思維,努力挖掘相關知識,在條件不足的情況下,根據(jù)常識假設適當?shù)臈l件和數(shù)據(jù)以彌補題中明確給出的已知條件的不足。

例2 一個中學生對地面的壓強大約是(。

A.10Pa   B.100Pa   C.1000Pa     D.10000Pa

解析:此題隱含條件有兩個,一是中學生的體重約為50kg,二是中學生雙腳底面積約為5dm2,而這兩個條件都非常隱蔽,屬于物理學常識,只要明確了這兩點,不難得出正確答案D。

三、從物理學發(fā)展史中尋找隱含條件

這類試題一般涉及對物理學研究有貢獻的科學家、科研成果和歷史進程等,增加了學生的愛國情感,有利于培養(yǎng)學生的高尚情操,激起學生學習生物學知識的遠大理想。

例3 發(fā)電機和電動機的發(fā)明使人類步入電氣化時代,制造發(fā)電機的主要依據(jù)是電磁感應現(xiàn)象,首先發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的是(。

A.愛因斯坦

B.帕斯卡

C.奧斯特

D.法拉第

解析:知道這些科學家的研究成果和對社會的巨大貢獻,很快就能準確地選出正確答案D。

四、從物理現(xiàn)象的出現(xiàn)條件中尋找隱含條件

一定的物理現(xiàn)象的出現(xiàn),是以具備一定的條件為前提的,當知道什么條件具備時可出現(xiàn)什么現(xiàn)象后,一旦題目給出某種現(xiàn)象,馬上可以找出相應的隱含條件。

例4 我國“遠望號”衛(wèi)星測控船從江陰出發(fā)執(zhí)行任務,由長江進入海洋。下列有關測控船所受浮力的說法正確的是(。

A.由于海水的密度大,所以船在海洋力受到的浮力大

B.由于船排開海水的體積小,所以它在海洋里受到的浮力小

C.由于船排開的海水的體積大,所以它在海洋力受到的浮力大

D.由于船始終漂浮在水面上,所以它受到的浮力不變

解析:“一個物體漂浮在液面上……”,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的條件是物體所受浮力等于物重,所以隱含條件是物體受到的浮力等于重力。

答案:D

例5 放在水平常木板上重10N的木塊,受到水平向右,大小為5N的拉力作用,沿水平方向做勻速直線運動,這時木板水平方向受的合力為_______N。當拉力增大到8N時,木塊受到的合力為_______N。

解析:“一個物體勻速運動……”要出現(xiàn)這種現(xiàn)象,前提條件是物體必須不受力或受平衡力作用,所以隱含條件為:物體不受力或受平衡力作用。

答案:0;3

五、從物理概念、物理原理中尋找隱含條件

有些物理學問題、現(xiàn)象、判斷等條件隱含于相關的概念和原理中,或是命題時有意混淆概念,偷換概念,要求學生對概念掌握準確,理解要透徹。

例6 晴天,幾位大學生在森林中迷路了,下面四種利用風向引導他們走出森林的說法中,正確的是_______(圖中虛線為空氣流動形成風的路徑示意圖)

A.森林吸熱,溫度升高慢,空氣溫度低、密度大,地面空氣從森林流向外界,應順風走

B.土地吸熱,溫度升高快,空氣溫度高、密度小,地面空氣從外界流向森林,應順風走

C.森林吸熱,溫度升高慢,空氣溫度低、密度大,地面空氣從森林流向外界,應迎風走

D.土地吸熱,溫度升高快,空氣溫度高、密度小,地面空氣從外界流向森林,應迎風走

解析:本題中隱含了比熱容的概念。物體的比熱容越大,吸收熱量后溫度變化越小。

土地的比熱容大,吸熱后溫度升高較快,空氣溫度高。熱空氣因密度小而向上升,地面空氣從森林流向外界,應順風走。

答案:A

六、數(shù)學關系之中尋找隱含條件

正確的示意圖不僅能幫助我們理解題意、啟發(fā)思路,而且還能通過數(shù)學關系找出題中的隱含條件。這種方法不僅在幾何光學中有較多的應用,而且在其它物理問題中也經(jīng)常應用。

例7 有一均勻正方體對水平地面的壓力是F,壓強是P,如下圖所示。若切去陰影部分,則剩余部分對地面的壓力是原來的_______倍,壓強是原來的_______倍。

解析:該題的條件隱含在數(shù)學關系之中,解題的關鍵要建立物理模型的空間想象力。切去部分的正方體邊長為a/2,體積為V/8。切去陰影部分后,其質(zhì)量為7/8m,底部受力面積為3/4S,剩余部分壓強為P’=m/S=7/6P,壓力為F’=Ps=7/8F。

答案:7/8;7/6

七、從圖形、圖表與曲線關系中尋找隱含條件

圖示是貯存和傳遞科學文化知識比較便捷的一條途徑,它能夠高度濃縮物理學的基本概念及原理,使之更加形象、直觀。試題圖文并茂,生動活潑,但圖表曲線中隱含了相當多的沒有敘述和未提及的條件,解題時結(jié)合題設條件分析圖形,從圖形中挖掘隱含條件,才能正確作答,較好地培養(yǎng)學生的觀察和分析問題的能力。

例8 在如圖所示的各圖中,關于磁場的描述和小磁針表示正確的是(。

解析:這是一道集概念、實驗和理論于一體的圖形選擇題,要求學生明確磁場的概念、磁場方向及磁場方向的規(guī)定等情況,這樣才可選出正確答案為B。

八、從實驗的器材、操作過程或結(jié)果中尋找隱含條件

在理論試題中,也有相當多的題干條件看似不足,其實隱含在實驗器材、操作步驟和實驗結(jié)果之中,要求學生根據(jù)已有知識,挖掘這些隱含條件,從而得出正確答案,這有利于考查學生的實驗操作技能,有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

例9 如圖所示電路,圖中1、2、3表示電流表或電壓表,請?zhí)钌细鞅黼娐贩枺顺稣、負接線柱的位置。

解析:判斷電表的類型,需了解器材的使用規(guī)則。電流表要串聯(lián)接入電路,電壓表要并聯(lián)接入電路。判斷時,可假設將改表處斷開,凡對電路結(jié)構(gòu)有影響的是電流表,沒有影響的是電壓表。答案如上圖。

九、選擇合適的方法

確定解題思路,根據(jù)題型特點,充分理解題意。采用合適方法,能很好地提高解題能力,常用的物理方法有控制變量法、等效法、轉(zhuǎn)換法、數(shù)據(jù)歸納法等。

例10 下表列出由實驗測定的幾種物質(zhì)的比熱容。認真閱讀,你一定會有所發(fā)現(xiàn),請?zhí)畛鋈我馊龡l:

水4. 2×103

冰 2.1×103

鋁 0.88×103

鋼鐵 0.46×103

酒精 2.4×103

蓖麻油1.8×103

干泥土0.8×103

水銀0.14×103

煤油2.1×103

砂石0.92×103

銅0.39×103

鉛0.13×103

(1)________________________________________;

(2)________________________________________;

(3)________________________________________。

解析:給表找規(guī)律時一般采用比較分析,綜合分析的方法,即可找一般規(guī)律如某種變大或變小的趨勢,共性等,也可找特殊規(guī)律。此表中12種物質(zhì)除煤油和冰比熱相同外,其他不同。說明不同物質(zhì)得比熱一般不同,這是共性。但冰和煤油不同物質(zhì)比熱相同這是特殊性質(zhì)。水、冰同種物質(zhì),狀態(tài)不同,比熱容也不同。且可將物質(zhì)分為金屬、非金屬進行比較。還可找比熱容最大的、最小的。

例11 用實驗研究決定電阻大小的因素,供選擇的導體規(guī)格如下表:

材料

編號

長度(m)

橫截面積(mm)2

鎳鉻合金

1

0.5

1.5

0.5

錳銅

1

0.5

1.5

1

①要比較電阻與長度的關系應選擇導線:_______________________;

②要比較電阻與橫截面積的關系應選擇導線:_______________________;

③要比較電阻與材料的關系應選擇導線:_______________________。

解析:本題中導體的電阻與導體的長度、材料、橫截面積三個物理量有關,要探究它們之間的關系,要采用“控制變量法”。要驗證猜想一,就要取不同的長度,相同材料和橫截面積的導線,所以應選序號1、2,同理可選出另兩個猜想的序號。

答案:(1)1、2;(2)3、4;(3)1、3

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(2013?長寧區(qū)二模)小明在學習“重力”時,用彈簧測力計分別測量一些質(zhì)量已知的“五谷雜糧”所受的重力大。渲校瑴y得質(zhì)量為0.18千克的綠豆重為1.8牛,質(zhì)量為0.16千克的綠豆重為1.6牛,質(zhì)量為0.22千克的紅豆重為2.2牛,質(zhì)量為0.14千克的花生重為1.4牛,質(zhì)量為0.26千克的大米重為2.6牛.
①根據(jù)上述信息,提出一個適合探究的問題.
物體所受的重力與質(zhì)量的關系
物體所受的重力與質(zhì)量的關系

②針對所提出的探究的問題,進行合理的假設.
物體的質(zhì)量越大,所受的重力越大
物體的質(zhì)量越大,所受的重力越大

③某小組同學根據(jù)小明的實驗信息,在確定探究問題和作出合理假設后,設計實驗方案并測量一些質(zhì)量已知的“五谷雜糧”所受的重力,實驗中記錄的有關數(shù)據(jù)分別如表一、表二、表三所示.
表一(被測物體:紅豆)
實驗
序號
質(zhì)量
(千克)
重力
(牛)
1 0.12 1.2
2 0.24 2.4
3 0.36 3.6
表二(被測物體:綠豆)
實驗
序號
質(zhì)量
(千克)
重力
(牛)
4 0.12 1.2
5 0.24 2.4
6 0.36 3.6
表三(被測物體:花生)
實驗
序號
質(zhì)量
(千克)
重力
(牛)
7 0.12 1.2
8 0.24 2.4
9 0.36 3.6
表四(物體:大米)
序號 質(zhì)量
(千克)
重力
(牛)
10 0.10 0.16
11 0.20 0.32
12 0.30 0.48
(a)分析比較實驗序號1、2與3或4、5與6或7、8與9的數(shù)據(jù)及相關條件,可得出的初步結(jié)論是:
物質(zhì)種類相同的物體受到的重力大小與它的質(zhì)量成正比
物質(zhì)種類相同的物體受到的重力大小與它的質(zhì)量成正比

(b)分析比較實驗序號1、4與7或2、5與8或3、6與9的數(shù)據(jù)及相關條件,可得出的初步結(jié)論是:
物體受到的重力大小與物質(zhì)的種類無關
物體受到的重力大小與物質(zhì)的種類無關

④該小組同學實驗后在科普網(wǎng)站上查詢到如表四所示的數(shù)據(jù),反映的是月球上物體所受重力的情況.請進一步綜合分析表一、表二、表三、表四中的數(shù)據(jù)及相關條件,并歸納得出結(jié)論.
(a)分析比較
同一星球上,物體所受重力與質(zhì)量的比值是一個確定值
同一星球上,物體所受重力與質(zhì)量的比值是一個確定值

(b)分析比較
不同星球上,物體所受重力與質(zhì)量的比值是不相同的,地球上的比值比月球上的大
不同星球上,物體所受重力與質(zhì)量的比值是不相同的,地球上的比值比月球上的大

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“五一”長假期間,高輝同學參觀了市科技展覽館后,對一組靜電實驗有很深的印象,回家后他把實驗情景繪成一幅平面示意圖.如圖所示,A為在絕緣支架上的帶正電的球體,B為用絕緣絲線懸吊著的帶正電小球,先后將小球B懸吊在距離A球遠近不同的P1、P2、P3處.

(1)小球偏離豎直方向的原因是什么?

(2)請你根據(jù)此圖,提出一個探究問題.

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