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浅谈初中物理实验的设计技巧 江苏省海安县张垛初中 226651 夏飞 在物理实验题中，有一类实验设计题，题设巧妙，若能巧用相应的方法设计实验，问题便迎刃而解，现剖析几类，以作抛砖引玉． 一．控制变量法设计实验 若研究对象与几个物理因素有关，为了弄清研究对象与存在因素的关系，通常采用控制变量法设计实验． 控制变量法：就是在研究物理问题时，为了弄清研究对象与某个因素的关系，使其它因素保持不变的方法． 例1．国庆节假日，小敏帮助妈妈洗衣服，细心的她观察到：妈妈将洗出来的衣服要用衣架撑开，放在通风、向阳的地方．善于动脑筋的小敏思考这样一个问题：液体蒸发的快慢跟哪些因素有关呢？通过观察妈妈将洗出来的衣服用衣架撑开，放在通风、向阳的地方．提出如下猜想： ①液体蒸发的快慢可能与液体的温度有关． ②液体蒸发的快慢可能与液体的表面积有关． ③液体蒸发的快慢可能与液体的表面空气的流速有关． 为了弄清液体蒸发的快慢与存在因素的关系，小敏用控制变量法设计并进行了实验，通过收集证据，归纳分析，从而得出了正确的结论．现在请你设计实验来验证小敏的结论． 析与解：依据控制变量法，实验步骤设计如下： ①研究水的蒸发快慢与温度的关系． 将等量的水倒入两个相同的杯子中，保持水的表面积、表面空气的流速相同，使两杯水的温度不同，观察两杯中水蒸发的快慢．发现液体的温度越高，蒸发越快． ②研究水的蒸发快慢与表面积的关系． 将等量的水倒入两个大小不同的杯子中，使水的表面积不同，保持水的温度、表面空气的流速相同，观察两杯中水蒸发的快慢．发现液体的表面积越大，蒸发越快． ③研究水的蒸发快慢与表面空气流速的关系． 将等量的水倒入两个相同的杯子中，保持水的表面积、水的温度相同，使水的表面空气的流速不同，观察两杯中水的蒸发快慢．发现液体的表面空气流速越快，蒸发越快． 二．差值法设计实验 测定液体的密度，为了减小误差，通常采用差值法设计实验． 例2．小华是个勤劳的好孩子，经常帮助妈妈做一些力所能及的家务活．一天在炒菜时发现油浮在水面上，爱动脑筋的她想，油为什么会浮在水面上呢？探究了密度的知识后，她猜想可能是油的密度比水的密度小．这激发了她的好奇心，她决定通过实验来测定油的密度． 小华通过查阅资料了解到，测定小石块密度的实验原理是：，又了解到由于在测量过程中，测量的人、测量的工具都会造成测量误差．由测量工具形成的误差，减小误差的方法是选用更精密的测量工具；由测量的人形成的误差，减小误差的方法则常用多次测量取平均值的方法． 若是在测量过程中先用天平测出烧杯中食用油的质量，再将烧杯中食用油倒入量筒中测食用油的体积，测得油的质量值是准确的，将杯中的油倒入量筒中时，烧杯壁上会粘有少量的油而使测得的体积值偏小，从而测出的密度值偏大； 若是在测量过程中先用量筒测食用油的体积，再将量筒中的油全部倒入烧杯中，用天平测出食用油的质量，测得油的体积值是准确的，将量筒中的油倒入烧杯中时量筒壁上会粘有少量的油，从而使测得的油的质量值偏小，从而测出的密度值偏小． 由于在操作过程中烧杯壁或量筒壁上会粘有少量的待测液体，所以会形成误差．小华经过思考后改进后了测量方案，设计了合理的操作顺序，从而减小了误差，顺利测出了油的密度．请你设计出小华改进后测量油的密度的实验步骤． 析与解：根据题意，用差值法设计实验，实验步骤如下： a．把天平放在水平的工作台面上，调节天平平衡； b．往烧杯中倒入适量的油，用天平称出烧杯和油的总质量为m1； c．将烧杯中的部分油倒入量筒中，读出量筒中油的体积为V； d．用天平称出烧杯和剩余油的质量为m2； e．则被测油的密度为． 三．替代法设计实验 替代法又称等效替代法，由于替代的物体与被替代的物体在某一情境下作用的效果相同，通常用可直接测量的物理量代替不可直接测量的物理量，是物理研究中常用的一种方法． 例3．在物理实验中常用到等效替代法．例如，将一个7?的电阻替换某支路中2 ?和5?串联的电阻，在其他条件7?的电阻与阻2 ?和5?串联的电阻对电流的阻碍作用是等效的，所7?的电阻替代2?和5?串联的电阻． 在用如图所示电路测RX是待测电阻(阻值大)，R是滑动变阻器，是电(电阻箱的最大电阻值大于R)． (1)请根据实验电路图把下列 ①按电路图连好电路，并将电R0的阻值调至最大． ②闭合开关前，滑片P置于 (填“”或“”)端． ③闭合开关． ④闭合开关，调节滑片P，使电流表指针指在适． ⑤先断开开关，再闭合开关，保持，使电流表的示数仍为． (2)在此实验中，若将电流表改为电压表，其他器材不RX电阻的实验电路图．要求所设 析与解：（1）根据题意可知，欲测出未知电阻RX的阻值，用可调节的电阻箱来替代未知电阻RX的阻值．