章巧春 徐雙華
力學(xué)是整個(gè)物理學(xué)的基礎(chǔ),在歷年中考試題中,力學(xué)內(nèi)容的分值幾乎都占整個(gè)物理試卷的1/3還要多?,F(xiàn)在,隨著新課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,科學(xué)探究方法被引到了物理學(xué)習(xí)之中,既使力學(xué)這個(gè)中考的寵兒有了新的載體,又為科學(xué)探究學(xué)習(xí)的考查注入了豐富的內(nèi)容.
一、考查進(jìn)行猜想與假設(shè)的能力
猜想與假設(shè)是指在觀察的基礎(chǔ)上,根據(jù)科學(xué)原理和科學(xué)事實(shí)進(jìn)行理性思維和加工以后,對(duì)未知的自然現(xiàn)象及其規(guī)律所作的假定性解釋和說(shuō)明.它要求收集相關(guān)信息,將已有的物理知識(shí)和問題相聯(lián)系,嘗試提出可檢驗(yàn)的猜想與假設(shè).通過(guò)猜想與假設(shè),能達(dá)成針對(duì)所提出的問題,依據(jù)已有的物理知識(shí)、經(jīng)驗(yàn),通過(guò)思考作出猜想和假設(shè)的目標(biāo).
例1 (2006福州) 如圖所示,嘴巴對(duì)著兩張平行的紙吹氣,你猜想兩張
紙會(huì)如何運(yùn)動(dòng)?請(qǐng)寫出你的猜想及猜想的依據(jù).
我的猜想:______________; 依據(jù)是:_________________________________.
分析:這是一個(gè)根據(jù)圖示展示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象而提出的猜測(cè),相信你在學(xué)習(xí)過(guò)程中已做過(guò)類似的實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,我們會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn),兩張平行的紙?jiān)跉饬鞯拇祫?dòng)下不是分開而是靠攏了,這是為什么呢?原來(lái)與壓強(qiáng)有關(guān).氣流在兩張紙之間流過(guò),紙張之間的壓強(qiáng)變小,在外面大氣壓的作用下向中間靠攏.這是一個(gè)體現(xiàn)伯努利原理的實(shí)驗(yàn).
答案:我的猜想:兩張紙會(huì)貼到一起;依據(jù)是:吹氣之后,兩張紙之間的氣體流速大、壓強(qiáng)小.
二、考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力
實(shí)驗(yàn)是發(fā)現(xiàn)問題和解決問題最有效的方法,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案是開展實(shí)驗(yàn)的主要步驟,這方面要達(dá)成的目標(biāo)是:能針對(duì)探究目的和條件,選擇合適的實(shí)驗(yàn)方法;考慮影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要因素,能確定需要測(cè)量的量,并采用適當(dāng)?shù)姆椒刂谱兞?;理解制定?jì)劃和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)科學(xué)探究的意義.
例2 (2006廣州)浮力跟物體所浸的液體密度、排開液體的體積有關(guān).但小明總感到:浮力大小應(yīng)與物體所在液體的深度有關(guān),并猜想:“深度越深,浮力越大”.他跟小紅說(shuō)出自己觀點(diǎn),小紅卻說(shuō)“浮力與深度大小無(wú)關(guān)”,兩人在已有器材中選擇了完全相同的器材,分別做實(shí)驗(yàn),都證實(shí)了自己的觀點(diǎn)是對(duì)的.
已有器材:泡沫(密度小于水)、石塊、細(xì)繩、彈簧測(cè)力計(jì)、天平、燒杯(足夠大、沒有刻度)各一,水(足量).
(1)他們選擇的器材是:_______;
(2)寫出小明的實(shí)驗(yàn)操作、記錄觀察到的現(xiàn)象,并作結(jié)論分析;
(3)寫出小紅的實(shí)驗(yàn)操作、記錄觀察到的現(xiàn)象,并作結(jié)論分析;
(4)為什么他們的結(jié)論都是對(duì)的,寫出原因.
分析:實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇適當(dāng)?shù)钠鞑脑O(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)的步驟、操作過(guò)程等.小明、小紅就是根據(jù)設(shè)計(jì)的原理分別對(duì)他們的猜測(cè)進(jìn)行設(shè)計(jì).
答案:(1)石塊、細(xì)繩、彈簧測(cè)力計(jì)、燒杯、水.
(2)用彈簧測(cè)力計(jì)系著綁好石塊的細(xì)繩,讓石塊慢慢浸入水中,直到剛好浸沒;觀察到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸減??;根據(jù)F浮= G - F拉,可知物體所受浮力逐漸增大,因此浮力大小與物體所在液體的深度有關(guān).
(3)用彈簧測(cè)力計(jì)系著綁好石塊的細(xì)繩,讓石塊浸沒水中后,再不斷加大石塊在水中的深度;觀察到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變;根據(jù)F浮= G - F拉,可知物體所受浮力不變,因此浮力大小與物體所在液體的深度無(wú)關(guān).
(4)石塊在浸沒液體之前,石塊排開水的體積隨深度增加而增大,所以浮力大小與深度有關(guān).石塊在浸沒液體之后,石塊深度增加,但排開水體積不變,所以浮力大小與深度無(wú)關(guān).
三、考查實(shí)驗(yàn)分析能力
收集到了相關(guān)數(shù)據(jù),如何進(jìn)行有效的處理,作為這類題的考察重點(diǎn),經(jīng)常在中考題中出現(xiàn).需要達(dá)成的目標(biāo)為:能從多種信息源中選擇有關(guān)信息;能進(jìn)行一系列觀察、比較和測(cè)量;會(huì)記錄和處理觀察、測(cè)量的結(jié)果.
例3 (2006山東)光明中學(xué)八年二班的同學(xué),利用同一實(shí)驗(yàn)裝置完成了“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)以后,進(jìn)行了小組交流,下表是各小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄:
請(qǐng)你對(duì)表中各小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較,回答下列問題:
(1)實(shí)驗(yàn)中影響滑輪組效率的主要因素是什么?
(2)1、2兩個(gè)小組的動(dòng)滑輪重相同,提起的鉤碼重也相同,測(cè)出的滑輪機(jī)械效率卻不同,可能的原因是什么?
(3)請(qǐng)你就如何提高滑輪組的機(jī)械效率提出自己的建議.
分析:對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并與其他人交流,然后共同評(píng)估,是科學(xué)探究步驟中比較重要的一環(huán).本題就是對(duì)各小組得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)估的中考題.這是一道研究實(shí)際生活中滑輪組機(jī)械效率的問題.我們知道,機(jī)械效率與有用功、額外功有關(guān),影響額外功的因素有很多,滑輪的重力、接觸面的摩擦、以及操作的規(guī)范性等等都是造成額外功的因素,所以我們可以從這方面加以考慮.
答案:(1)提起的物體的重和滑輪組的重.
(2)滑輪的輪與軸間的摩擦力大小不同;測(cè)拉力時(shí)沒有使測(cè)力計(jì)勻速上升,造成測(cè)量的力不準(zhǔn)確.
(3)選用較輕的動(dòng)滑輪來(lái)組裝滑輪組;對(duì)于給定的滑輪組,通過(guò)增大提起的物重來(lái)提高效率;保持良好的潤(rùn)滑,減小輪與軸間的摩擦.
四、考查得出結(jié)論的能力
得出結(jié)論是科學(xué)研究的最終目標(biāo),在這方面可以考查的目標(biāo)有:將證據(jù)與科學(xué)知識(shí)建立聯(lián)系,得出基本符合證據(jù)的解釋;能注意與預(yù)想結(jié)果不一致的現(xiàn)象,并作出簡(jiǎn)單的解釋;能提出改進(jìn)工作方法的具體建議.
例4 (2006福州)小強(qiáng)要參加校運(yùn)會(huì)的鉛球比賽,怎樣才能把鉛球推得遠(yuǎn)呢?他猜想:鉛球落地的距離可能與鉛球出手時(shí)的速度大小有關(guān),還可能跟速度方向與水平面的夾角有關(guān).于是小強(qiáng)和小明一起進(jìn)行如下探究:他們用如圖1所示的裝置做實(shí)驗(yàn),將容器放在水平桌面,讓噴水嘴的位置不變,但可以調(diào)節(jié)噴水槍的傾角,并可通過(guò)開關(guān)來(lái)控制水噴出的速度.
(1)如圖1所示,首先讓噴水嘴的方向不變(即拋射角不變),做了3次實(shí)驗(yàn):第一次讓水的噴出速度較小,這時(shí)水噴出后落在容器的A點(diǎn);第二次,讓水的噴出速度稍大,水噴出后落在容器的B點(diǎn);第三次,讓水的噴出速度最大,水噴出后落在容器的C點(diǎn).他們經(jīng)過(guò)分析得出結(jié)論:在__________一定時(shí),物體拋出的越大,拋出的距離就越遠(yuǎn).
( 2 )控制開關(guān),讓水噴出的速度不變,讓水沿不同方向噴出,又做了幾次實(shí)驗(yàn),如圖2所示.他們將記錄的數(shù)據(jù)畫在坐標(biāo)軸上,得到一條水的水平射程s與拋射角θ之間的關(guān)系曲線,如圖3所示.從曲線中可以看出,當(dāng)鉛球拋出的速度一定時(shí),拋射角為時(shí),拋射的距離最大.從曲線中,你還可以得出的結(jié)論是:______________.
( 3 )我們還有哪些體育運(yùn)動(dòng)可以應(yīng)用到上述結(jié)論的例子,請(qǐng)你舉一例:________________.
分析:推鉛球是運(yùn)動(dòng)會(huì)中的一個(gè)項(xiàng)目,怎樣能推得遠(yuǎn)一點(diǎn),小強(qiáng)同學(xué)他們能充分利用所學(xué)的知識(shí)和技能,借助科學(xué)探究的方法來(lái)研究這一問題,并把實(shí)際問題實(shí)驗(yàn)化,用噴水槍模擬推鉛球.研究中既有實(shí)驗(yàn)的開展,又有數(shù)據(jù)的分析,還有實(shí)驗(yàn)結(jié)論的應(yīng)用,可謂把科學(xué)探究學(xué)到家了.當(dāng)然,這都只是本題展示的情景,設(shè)計(jì)本題的目的還是考查對(duì)科學(xué)探究過(guò)程的了解,特別是對(duì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)得出實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾?
答案:(1)拋射角,速度;(2)45°,在拋射物體的速度大小一定時(shí),隨著拋射角θ的增大,水平射程s先增大,然后減小(其他結(jié)論合理即可);(3)投標(biāo)槍或擲鐵餅等.
初編輯/王一鳴