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评估是对探究的反思过程,通过对科学探究过程与结果的评估,可使探究方案得到改进,更增长了知识,培养了科学探究的能力与科学素养.对评估的考查要点是学生的科学态度,比如:具有评估探究过程和结果的意识;能注意假设与探究结果间的差异;能注意探究过程中未解决的矛盾;尝试改进探究方案;具有从评估中吸取经验教训的意识.现例析如下.
一、对实验装置的评估
例1 测未知电阻Rx的阻值:陈伟所在的学习小组,在测定未知电阻Rx的实验中,手边只有一个未知电压的电源、一个阻值已知的定值电阻R0、一只电流表、4个开关、一个待测电阻Rx和若干导线,缺少一块电压表.学习小组研究决定:“只用现有器材,在不拆卸电流表的条件下,设计实验电路图.”经小组成员共同努力,采取巧用开关的办法,设计出了能满足上述要求的实验电路图,如图1.
(1)请你根据这个电路图,写出实验步骤:
①;②
(2)被测电阻的表达式Rx=
(3)你对这个实验电路图的改进建议是:.
解析:(1)①闭合S2、S3,断开S1、S4,读出此时电流表的读数I1;②闭合S1、S4,断开S2、S3,读出此时电流表的读数I2;
(2)Rx=I1R0/I2;
(3)这个实验电路电键太多,使得装置复杂操作容易失误,可以用一个单刀双掷开关来代替(如图2).
点评:本题要求学生对实验电路提出改进意见.在教学中应该让学生通过小组交流或全班交流的方式,讨论科学探究中所存在的问题、获得的发现和改进建议.实验器材的选取与装置的设计,既要照顾到实验的需要,又要考虑科学、简单、方便、安全.
二、对实验方案的评估
例2 为了测定木块所受到的滑动摩擦力,两个实验小组分别设计了甲、乙两种实验方案,实验装置如图3所示.实验中不计弹簧测力计的重力.
甲方案:在水平实验桌面上将木板用线拉住,通过弹簧测力计沿木板方向水平拉木块,使木块在木板上面滑动.
乙方案:将木板放在水平实验桌面上,用线通过弹簧测力计水平地拉住木块,沿木板方向水平拉木板,使木板在木块下面滑动.
(1)从实验操作方面考虑,应选择[CD#2]方案.简述你选择的理由?
(2)从实验误差方面考虑,应选择方案.简述你选择的理由?
解析:(1)选择乙方案.选择理由:甲方案中,木块运动要求匀速,实际很难控制.因为滑动摩擦力只与压力和接触面的粗糙程度有关,而乙方案中这两者都没有变化,测力计的示数仍为摩擦力的大小,所以木板滑动时可以是变速的,实验操作容易进行.
(2)选择乙方案.选择理由:甲方案中,由于弹簧测力计是运动的,不易读准示数.乙方案中弹簧测力计是静止的,容易读准示数.
点评:经常要求学生对探究活动的实验方案的科学性及适用性进行评估,对实验方案评估时,要注意是否应用了控制变量的科学方法,是否便于操作等.
三、对实验结果与实验数据的评估
例3 张明和王芳合作,进行“测定盐水的密度”的实验.实验器材:天平(含砝码)、量筒、烧杯、盐水.
实验步骤:步骤一:用天平测出空烧杯的质量 m1;
步骤二:将盐水倒进烧杯,用天平测出装有盐水的烧杯的总质量 m2;
步骤三:将烧杯中的盐水全部倒入量筒中,读出盐水的体积V;
步骤四:计算出盐水的密度:ρ=mV=m2-m1V.
他们收拾好实验器材后,一起对实验的过程进行了评估:
张明说:我们的实验原理正确,实验器材使用恰当,操作过程规范,读数准确,计算无误,得出的盐水密度是准确的.
王芳说:在操作过程中,我发现有一点儿盐水沾在烧杯内壁上.这样,尽管我们操作规范、读数准确、计算无误,但我们测得的数据还是有了误差,导致计算的结果也有误差.
张明认真思考后,同意了王芳的意见.然后,他们一起继续探讨如何改进实验方案,尽量减小测量的误差.根据张明和王芳对实验过程的评估,请你回答:
(1)王芳这里所指的“测量误差”是在上述实验步骤的[CD#2]步骤产生的,导致了盐水体积读数[CD#2](填“偏大”或“偏小”),从而使得盐水密度的计算结果[CD#2](填“偏大”或“偏小”);
(2)为了减小实验的误差,必须从质量和体积两方面的测量进行控制.根据张明和王芳的分析意见,在不增加实验器材的条件下,提出你的实验设计方案,使实验结果的误差达到最小.实验步骤是[CD#2];
(3)在你的设计方案中,控制误差的思路是.
解析:(1)步骤三,偏小,偏大.
(2)用天平测出空量筒的质量 m1;将盐水倒进量筒,用天平测出装有盐水的量筒的总质量 m2;读出量筒中盐水的体积V;计算出盐水的密度.
(3)直接用量筒装盐水,避免盐水在换杯时的损失.
点评:本题是一道考查学生对实验测量误差大小和产生误差原因的分析、评价及改进能力类考题,平时要培养对探究的行为和收集信息与数据的科学性、可靠性有进行评估的愿望,对所发现的优点进一步发扬,对发现的缺陷设法克服.
四、对实验探究中的科学方法的评估
例4 在观察小球摆动时动能和势能转化的实验中,小涛发现小球每摆一个来回的时间似乎都相同.于是他产生了猜想,小球来回摆动一次所用的时间 t:①可能跟小球质量 m 有关;②可能跟绳子长度L有关;③可能跟小球移开的距离 s 有关;
为验证自己的猜想,他在竖直的木板上画出方格,用瓶子代替小球,并在瓶内装大米以改变质量,则:
序
号瓶质量
m/g移开距离
s/格悬线长度
L/格来回时间
t/s120312212403122136031221460212215601122166039197603615
(1)除图4所示的器材外还需要、;
(2)在测出不同条件下,瓶子来回摆动一次所用的时间 t 后,得到表中的数据.则:为了研究 t 与L关系,应选择序号为的数据进行分析;
(3)通过分析表中的数据可以得出初步的结论:t 与[CD#2]有关,与[CD#2]有关(均填字母).
(4)实验中发现,瓶子摆动一次所用的时间很难测准,请你帮他想一个更准确的测量方法:[CD#2].
解析:(1)秒表与天平;
(2) 3、6、7;
(3) s、m,L;
(4)测出 n 次(比如30次)摆动的总时间 t总,则小球来回摆动一次所用的时间为
t=t总/n.
点评:本题要求应用相应的实验方法进行实验分析、并对实验方法进行评估与创新设计.题目中通过展示一个巧妙的探究实验过程和方法,引导学生自己概括总结出一个对他们来说从未接触过的全新的物理规律——影响单摆振动快慢的因素.如何设计实验,如何对实验现象或数据进行科学分析,都需要科学的方法作指导,因此平时要关注实验科学方法的总结与运用.
(初二)
一、对实验装置的评估
例1 测未知电阻Rx的阻值:陈伟所在的学习小组,在测定未知电阻Rx的实验中,手边只有一个未知电压的电源、一个阻值已知的定值电阻R0、一只电流表、4个开关、一个待测电阻Rx和若干导线,缺少一块电压表.学习小组研究决定:“只用现有器材,在不拆卸电流表的条件下,设计实验电路图.”经小组成员共同努力,采取巧用开关的办法,设计出了能满足上述要求的实验电路图,如图1.
(1)请你根据这个电路图,写出实验步骤:
①;②
(2)被测电阻的表达式Rx=
(3)你对这个实验电路图的改进建议是:.
解析:(1)①闭合S2、S3,断开S1、S4,读出此时电流表的读数I1;②闭合S1、S4,断开S2、S3,读出此时电流表的读数I2;
(2)Rx=I1R0/I2;
(3)这个实验电路电键太多,使得装置复杂操作容易失误,可以用一个单刀双掷开关来代替(如图2).
点评:本题要求学生对实验电路提出改进意见.在教学中应该让学生通过小组交流或全班交流的方式,讨论科学探究中所存在的问题、获得的发现和改进建议.实验器材的选取与装置的设计,既要照顾到实验的需要,又要考虑科学、简单、方便、安全.
二、对实验方案的评估
例2 为了测定木块所受到的滑动摩擦力,两个实验小组分别设计了甲、乙两种实验方案,实验装置如图3所示.实验中不计弹簧测力计的重力.
甲方案:在水平实验桌面上将木板用线拉住,通过弹簧测力计沿木板方向水平拉木块,使木块在木板上面滑动.
乙方案:将木板放在水平实验桌面上,用线通过弹簧测力计水平地拉住木块,沿木板方向水平拉木板,使木板在木块下面滑动.
(1)从实验操作方面考虑,应选择[CD#2]方案.简述你选择的理由?
(2)从实验误差方面考虑,应选择方案.简述你选择的理由?
解析:(1)选择乙方案.选择理由:甲方案中,木块运动要求匀速,实际很难控制.因为滑动摩擦力只与压力和接触面的粗糙程度有关,而乙方案中这两者都没有变化,测力计的示数仍为摩擦力的大小,所以木板滑动时可以是变速的,实验操作容易进行.
(2)选择乙方案.选择理由:甲方案中,由于弹簧测力计是运动的,不易读准示数.乙方案中弹簧测力计是静止的,容易读准示数.
点评:经常要求学生对探究活动的实验方案的科学性及适用性进行评估,对实验方案评估时,要注意是否应用了控制变量的科学方法,是否便于操作等.
三、对实验结果与实验数据的评估
例3 张明和王芳合作,进行“测定盐水的密度”的实验.实验器材:天平(含砝码)、量筒、烧杯、盐水.
实验步骤:步骤一:用天平测出空烧杯的质量 m1;
步骤二:将盐水倒进烧杯,用天平测出装有盐水的烧杯的总质量 m2;
步骤三:将烧杯中的盐水全部倒入量筒中,读出盐水的体积V;
步骤四:计算出盐水的密度:ρ=mV=m2-m1V.
他们收拾好实验器材后,一起对实验的过程进行了评估:
张明说:我们的实验原理正确,实验器材使用恰当,操作过程规范,读数准确,计算无误,得出的盐水密度是准确的.
王芳说:在操作过程中,我发现有一点儿盐水沾在烧杯内壁上.这样,尽管我们操作规范、读数准确、计算无误,但我们测得的数据还是有了误差,导致计算的结果也有误差.
张明认真思考后,同意了王芳的意见.然后,他们一起继续探讨如何改进实验方案,尽量减小测量的误差.根据张明和王芳对实验过程的评估,请你回答:
(1)王芳这里所指的“测量误差”是在上述实验步骤的[CD#2]步骤产生的,导致了盐水体积读数[CD#2](填“偏大”或“偏小”),从而使得盐水密度的计算结果[CD#2](填“偏大”或“偏小”);
(2)为了减小实验的误差,必须从质量和体积两方面的测量进行控制.根据张明和王芳的分析意见,在不增加实验器材的条件下,提出你的实验设计方案,使实验结果的误差达到最小.实验步骤是[CD#2];
(3)在你的设计方案中,控制误差的思路是.
解析:(1)步骤三,偏小,偏大.
(2)用天平测出空量筒的质量 m1;将盐水倒进量筒,用天平测出装有盐水的量筒的总质量 m2;读出量筒中盐水的体积V;计算出盐水的密度.
(3)直接用量筒装盐水,避免盐水在换杯时的损失.
点评:本题是一道考查学生对实验测量误差大小和产生误差原因的分析、评价及改进能力类考题,平时要培养对探究的行为和收集信息与数据的科学性、可靠性有进行评估的愿望,对所发现的优点进一步发扬,对发现的缺陷设法克服.
四、对实验探究中的科学方法的评估
例4 在观察小球摆动时动能和势能转化的实验中,小涛发现小球每摆一个来回的时间似乎都相同.于是他产生了猜想,小球来回摆动一次所用的时间 t:①可能跟小球质量 m 有关;②可能跟绳子长度L有关;③可能跟小球移开的距离 s 有关;
为验证自己的猜想,他在竖直的木板上画出方格,用瓶子代替小球,并在瓶内装大米以改变质量,则:
序
号瓶质量
m/g移开距离
s/格悬线长度
L/格来回时间
t/s120312212403122136031221460212215601122166039197603615
(1)除图4所示的器材外还需要、;
(2)在测出不同条件下,瓶子来回摆动一次所用的时间 t 后,得到表中的数据.则:为了研究 t 与L关系,应选择序号为的数据进行分析;
(3)通过分析表中的数据可以得出初步的结论:t 与[CD#2]有关,与[CD#2]有关(均填字母).
(4)实验中发现,瓶子摆动一次所用的时间很难测准,请你帮他想一个更准确的测量方法:[CD#2].
解析:(1)秒表与天平;
(2) 3、6、7;
(3) s、m,L;
(4)测出 n 次(比如30次)摆动的总时间 t总,则小球来回摆动一次所用的时间为
t=t总/n.
点评:本题要求应用相应的实验方法进行实验分析、并对实验方法进行评估与创新设计.题目中通过展示一个巧妙的探究实验过程和方法,引导学生自己概括总结出一个对他们来说从未接触过的全新的物理规律——影响单摆振动快慢的因素.如何设计实验,如何对实验现象或数据进行科学分析,都需要科学的方法作指导,因此平时要关注实验科学方法的总结与运用.
(初二)