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荆门市初中物理教学名师工作室

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等量代换在物理实验设计中的应用  

2011-10-10 19:32:05|  分类: 教学随笔 |  标签: |举报 |字号 订阅

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等量代换在物理实验设计中的应用

荆门市东宝区教研室  王培成

实验是物理学研究的基础,实验教学是物理教学的重点。新课程改革要求教学活动不囿于教材的束缚,培养学生的创新能力,因此初中物理实验教学,应由验证性实验,改为注重设计性实验教学,让学生的创新能力在实验设计中得到培养。密度测量、电阻(或电功率)测量在初中物理实验中占有重要地位,其实验设计在中考中成为热点。我在教学实践中,将等效法引入实验设计,有利于提高学生的实验设计水平。

一、 密度测量实验设计:

根据密度的计算公式ρ=m/V,密度的基本测量方法是用天平测物体的质量,用量筒测物体的体积,然后根据密度的计算公式计算物体的密度。在不能直接测物体的质量或体积的情况下,可用等量代换的方法,测出与被测物体质量和体积相同的物体的相关的物理量,或者利用相等的条件,找出含有待测物理量的等式。

1、 等体积:

例1、用下列器材:弹簧秤、空矿泉水瓶(有瓶盖,瓶口系着便于称量的细绳)、足够的水和牛奶,试测量牛奶的密度。分析:牛奶的质量可直接用弹簧秤测出,牛奶的体积(瓶子的容积)可根据水的质量和密度确定。

2、   等质量:

例2、利用下列器材:量筒、水一只比量筒口内径小的小酒杯(空酒杯能漂浮在水面上),试设计一套实验方案,测定酒杯的密度,并写出数学表达式。分析:酒杯的体积可直接用量筒测出,当酒杯飘浮在量筒中的水面上时,酒杯所受的浮力等于其所受的重力,则酒杯的质量等于其排开的水的质量。

例3、老师拿出一台天平、一个量筒,两只完全相同的烧杯,一些玩具小玻璃球(弹子球),让小刚测出小玻璃球的密度。小刚看了一下,向老师要砝码盒,老师不给;又问老师可不可以用水?老师说可以;再问老师能不能给一支滴管,老师也提供了,小刚用这些器材是怎样做实验的呢?请写出实验过程。分析:玻璃球的体积可直接用量筒测出。在天平两端分别放一只烧杯,其中一只烧杯中放入玻璃球,另一只烧杯中加入适量的水,直到天平平衡,用量筒量出烧杯中水的体积,计算出水的质量,则玻璃球的质量与水的质量相等。

3、 等压强:

例4、设计两种测量牛奶密度的方法,所需器材在以下提供的器材中选择。器材:天平(含砝码)、刻度尺、两端开口的直玻璃管、橡皮膜、烧杯(无刻度)、适量的水、足量的牛奶、细线、餐巾纸。

方法一:器材:刻度尺、两端开口的直玻璃管、橡皮膜、烧杯(无刻度)、适量的水、足量的牛奶、细线。

步骤:1、用细线将橡皮膜扎在玻璃管的一端。2、在玻璃管中盛适量的牛奶,用刻度尺量出牛奶的深度h1。3、将盛有牛奶的玻璃管竖直插入盛水的烧杯中,直到橡皮膜变平为止,用刻度尺量出玻璃管插入水中的深度h2。

表达式:ρ奶=h2ρ水/h1。分析:利用了橡皮膜上下表面所受的压强相等。

方法二:(略)

4、 等浮力:

例5、为了测出某种液体的密度ρ2,给你一只粗细均匀的圆柱形平底试管,一些小铁砂粒,两个烧杯,一个烧杯盛有水,一个盛有待测液体,如图所示,已知水的密度为ρ水。(1)、要测出待测液体的密度,还需要的实验器材是刻度尺。(2)、写出简要的实验步骤:A、在平底试管中盛适量的铁砂,B、将盛有铁砂的试管放入盛水的烧杯中,用刻度尺量出试管浸入水中的长度h1,C、将盛有铁砂的试管放入盛液体的烧杯中,用刻度尺量出试管浸入液体中的长度h2。(3)根据测得的结果,求出液体的密度。ρ2= h1ρ水/h2 。分析:盛有铁砂的平底试管漂浮在水和待测液体表面时,所受的浮力相等。

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等量代换在物理实验设计中的应用 - 李昌华 - 李昌华工作室

 

二、  测电阻(或电功率)实验设计:

根据电阻计算公式R=U/I和电功率计算公式P=UI,测电阻和电功率的基本是用电流表测电流,用电压表测电压。在只有一只电流表(或电压表)、定值电阻的情况下,可利用等量代换的方法设计实验。

1、  等电流:

例6、给你一个电源,一只电压表,一个滑动阻器,一个阻值为10Ω的定值电阻,一个开关和几根导线,请设计一个测定末知电阻Rx的阻值的电路。要求:(1)画出电路图;(2)写出Rx的计算公式。分析:电压可用电压表直接测量,电流可利用串联电路的电流相等的特点,设计串联电路,测已知电阻的电压,用欧姆定律计算已知电阻的电流即可求出未知电阻。

2、 等电压:

例7、给你一个电源,一只电流表,一个阻值为0-10Ω的滑动阻器,一个开关和几根导线,请设计一个测定末知电阻Rx的阻值的电路。要求:(1)画出电路图;(2)写出Rx的计算公式。分析:电流可直接用电流表测出,电压可利用并联电路各支路两端的电压相等的特点,利用电流表测出已知电阻的电流,根据欧姆定律计算出已知电阻两端的电压即可求出未知电阻。同理,可用电流表、已知电阻或电压表、已知电阻测用电器的电功率。

中考物理实验复习,重在归类,让学生形成分析解决问题的能力,将等量代换的思想,引入物理实验归类复习,有利于提高学生的实验设计能力。

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