设计性实验

上传者：麻土华
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上传时间：2015-04-26
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设计性实验

创新设计实验
创新设计实验大致可分为：设计实验步骤、设计实验方案、纠错和改进实验
设计、开放性实验设计等几大类。
1.设计实验步骤
这类试题主要是根据实验原理来设计实验的操作步骤，其特点是先确定实验
原理，根据实验原理决定应该测量哪些物理量，需要哪些器材，如何安排实验步
骤，得出什么结论。此类试题考查学生理论联系实际的能力
【例题】
海洋研究人员进行水下探测，当他穿上潜水服没入水中后，受到的浮力跟下
潜的深度有没有关系？要求：(1)请采用原理不同的两种方法检验你的答案。(2)
写出实验所需器材并简述实验步骤。
【诠释】
此题是一道研究物体浸没在水中时，所受浮力与浸没的深度的关系的科学探
究题。这里学生审题不注意时，易错认为是研究物体所受浮力与物体到水底距离
的关系，因此审题时要特别认真。题目未给定实验器材，要学生根据其研究的原
理，主要是有浮力测定方法，自选器材设计。
【解答】
方法一：两次称重法
器材：弹簧测力计、石块、烧杯、水、细线。
步骤：用弹簧测力计测出石块重G，读出石块浸没在水中不同深度时弹簧测
力计的示数F，则石块的浮力F 浮=G－F。
方法二：公式法（排液法）
器材：溢水杯、弹簧测力计、小桶、石块、烧杯、水、细线。
步骤：将石块浸没在盛满水的溢水杯中，用弹簧测力计测出石块在不同深度
处排入小桶中的水重G 排，根据阿基米德原理则石块受到的浮力F 浮=G 排。
2.设计实验方案
这类试题主要是根据所给器材，案例设计实验方案，其特点是只需要所给器
材来构建物理情景，确定原理，完成实验方案，培养学生灵活解决实际问题的能
力。
【例题】
小明在他家的苹果园里，用所学知识测量苹果的密度。他所能利用的器材有：
自制的弹簧测力计以及盛有水的水桶、塑料水瓢、塑料绳和塑料袋（质量不计）.
请你写出他有可能采用的实验步骤及苹果密度表达式推导过程。
【诠释】
该题测定苹果密度的情景贴近学生生活,所给的器材是学生常见的日常用品
或自制的器材。要测定苹果的密度必须测出苹果的质量和体积，质量可用天平直
接测量,也可用测力计通过测量重力间接测量;体积因其形状不规范,可以用排水
法测量。而给出的器材只能直接测量苹果的质量,苹果的体积需要间接测量,所以
不能用常规的实验方法通过直接测出苹果的m、v,然后根据公式：ρ=求得苹果的
密度。
方法一：用弹簧测力计测出苹果的重力G 和浸没在水中时的视重F，求出F
浮=G—F，再利用阿基米德原理求出苹果的体积V。
则：m=G/g, V=(G－F)/ρ 水g，
ρ=m/V=G·ρ 水/(G－F)

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