4、对所提出的猜想进行验证

提出的猜想不一定是完全正确的,只要是有根据的提出,就有研究的价值。故对已经提出的猜想进行验证,也是非常必要的。此类考题一般以实验设计为主要形式。即通过设计实验方案,然后分析论证,得出结论。一般做法是先分析该探究要解决什么问题,根据现有条件选择哪种方法,然后确定器材以及构思出操作步骤。

例题7、某物理课外兴趣小组对鸡蛋的新鲜程度与鸡蛋的平均密度是否有关作出猜想,为了研究这一问题,该小组取来一些新鲜程度不同的鸡蛋,分别测出它们的平均密度,再进行分析研究,请你在下表中设计两种不同的实验方案,测出鸡蛋的平均密度。

设计的方案
方案1
方案2
实验的简要步骤和要测的物理量(用字母表示)
 
 
所测鸡蛋的平均密度表达式(用字母表示)
ρ=
ρ=

解析:探究的目的是为了验证猜想的正确与否,这是一道传统的测量密度的实验题,试题难度并不高,它结合了生活实际,具有探究性质,学生可以在答题中享受一种亲切愉快的情绪体验,这正是新课程的倡导的。

答案:方案一:(1)测出鸡蛋的质量m(用天平测质量或弹簧测力计测重力)

(2)测出鸡蛋的体积V(用量筒或量杯排液法测体积,用弹簧测力计测浮力法测体积或用溢水杯和量筒间接法测体积);表达式:ρ=m/v。

方案二:(1)配制一定浓度的盐水,使鸡蛋恰好能悬浮其中;

(2)用密度计测出盐水的密度,即鸡蛋的平均密度;表达式为:ρ=ρ盐水

例题8、小明想用实验探究铁芯的粗细对电磁铁强弱的影响,请你帮他设计。在下面写出探究过程。

研究课题:        

猜想或假设:          

设计实验并进行实验:        

①器材和装置:         

②步骤:           

③实验记录表格:

分析与论证:          

在刚才的实验中,我们看到:       

评估:             

对电磁铁你还能提出的可研究的课题是:        

  解析:科学探究的学习,要求学生能全面考虑探究活动的七个要素,独立设计完整的探究方案。本题目给出了探究活动的流程,只是要求学生根据题目的框架来完成探究活动的设计,这属于初步的探究要求。进一步的要求是,题目只提供情景,由学生自己在情境中提出可探究的问题,并完成探究方案的设计。

   答案:课题--电磁铁的磁性强弱与铁心的粗细有关吗?

   猜想:可能铁心越粗,磁性越强。

   器材:电源、电流表、滑动变阻器、大头针一盒、螺线管、开关、三根粗细不同的铁芯、导线若干。

铁芯
细铁芯
中铁芯
粗铁芯
吸引大头针个数
 
 
 

   步骤:①先将电源、电流表、滑动变阻器、螺线管、开关连成一串联电路。②闭合开关,移动滑动变阻器,使电流表的读数为某一固定值。③插入细铁芯,用电磁铁去吸引大头针,数出其个数。④换用粗铁芯,重复③。

论证:电流和线圈匝数一定时,电磁铁的磁性与铁芯粗细无关。

评估:①电磁铁的磁性与电流方向有关吗?②电磁铁的磁性与线圈匝数有关吗?③电磁铁为什么要用铁芯,而不用钢芯?

2、根据生活常识提出“科学猜想”

此类题型的命题素材只要来自于同学们熟知的日常生活。即要求学生以各自的生活经验作为探索研究的出发点,联系生活经验进行“科学猜想”。由于学生的生活经验是多方面的,其中有的形成了正确的观念,有的却形成了片面的、不科学的甚至是错误的观念。因此,在解答此类题型时,必须注意要多结合与此专题相关的物理知识,从而进行正确的“猜想”。

例题3、自行车是我们熟悉的交通工具(如图2),请你发挥想象“假如没有摩擦”,自行车会出现什么样的情况?写出两个合理的猜想。

解析:本题通过对同学们非常熟悉的交通工具--自行车设置“摩擦”的情境,激发起同学们理论联系实际的学习兴趣。“摩擦”的应用和防止在自行车的手把、刹车皮、轮胎的花纹等处都有着充分的体现。根据没有了摩擦,物体间即不再有力的作用,可以提出许多猜想。

答案:(1)假如没有摩擦,车子就不能动;(2)假如没有摩擦,运动的自行车就不能停下来;(3)假如没有摩擦,手就抓不稳手把;(4)假如没有摩擦,脚就不能踩踏板。

例题4、用一段细线将粗细均匀的直铁丝吊起后,直铁丝在水平位置处于平衡状态;若将右端折叠一段:(1)可能出现的现象是_____________________;(2)你猜想此现象的依据是______________________。

解析:解题关键是应将问题进行归类、分析,可以把这根用细线吊起的直铁丝看成是一个杠杆,要运用杠杆原理判断,看折叠以后左右两段杠杆的力和力臂的乘积谁大,谁就下沉。

答案:(1)可能出现的现象是:左段下沉

(2)依据:由于它粗细均匀,且开始时在水平位置处于平衡状态,所以支点位于直铁丝的重心且为它的几何中心,支点左右两段的重心到支点的距离相等,若将右端折叠一段,则支点右段的重心向支点方向移动,支点右段的力臂变小,支点左段的力与力臂的乘积大于支点右段的力与力臂的乘积,从而破坏了平衡,因此左段下沉。

1、在已有知识基础上提出“科学猜想”

这种考查方式相对而言是比较简单的一种。它主要是通过同学们所学习过的物理知识、物理现象、物理实验等作为基石,要求同学们在此基础上,提出已经被提出过的合理性猜想,旨在考查学生对某些结论的验证过程。

例题1、积雪对公路行车的危害主要表现在路况的改变。路面积雪经车辆压实后,车轮与路面的摩擦力减小,汽车易左右滑摆。同时,汽车的制动距离也难以控制,一旦车速过快、转弯太急,都可能发生交通事故。专家研究表明,气温不同,积雪的厚薄不同,对汽车的危害也不一样。当积雪厚度在5-15cm,气温在0℃左右时,汽车最容易发生事故。因为在这种条件下,路面上的冰雪常会呈“夜冻昼化”状态。此时,护路工人常在路面上撒大量的盐,以避免“夜冻昼化”现象,即在相同气温条件下,融化了的冰雪不再结冰,从而减少交通事故的发生。  提出问题:在相同气温条件下,为什么水不再结冰了?  猜想与假设:请你用学过的物理知识,针对这一现象产生原因提出一个合理的猜想,并说出你猜想的理由。  猜想:____________________________________________  理由:____________________________________________  分析与交流:除了在路面上撒盐外,你还有什么常用的办法,可以避免减少交通事故,这样做的道理是什么?  方法:__________________________  道理:__________________________

解析:本题涉及到探究过程的多个要素:进行猜想和假设、分析和交流。题设中已经提出了问题“在相同气温条件下,为什么水不再结冰了?”,这就要求学生沿着水是否结冰这个问题进行猜想、假设和实验。

答案:猜想:盐可能改变了水的凝固点或盐可能改变了冰的熔点。

理由:因为在路面上撒大量的盐,可以避免“夜冻昼化”现象。

分析与交流:方法1:在路面上撒碳灰。道理:加快雪吸收热量,加速熔化;同时增大摩擦。

方法2:给车轮加防滑链。道理:最大车轮与地面之间的摩擦。

例题2、某同学发现家里用皮碗(如图1所示)挂东西,皮碗所能挂的物体重力大小与什么因素有关呢?

请你提出一种猜想: ________________________ ;

你猜想的依据是: __________________________________ 。

解析:此题信息的来源极为常见、简单,皮碗挂钩是同学们家中普遍使用的一种“小工艺品”。如果问起“皮碗为什么能够承担起一定的载重量”?相信同学们都会异口同声的回答:大气压强的作用。但皮碗所能挂的物体重力大小与什么因素有关的问题,可能就没有细细考虑过。此题就着眼于此,要求学生依据自己掌握的知识和经历提出不同的猜想,设计出不同的实验方案,是考查学生综合探究和创新设计的好题。

答案:答案不唯一,只要合理即可。可能的答案有:

 ①皮碗的面积大小。依据:大气压相同时,压力大小与受力面积有关;

 ②墙面的光滑程度。依据:压力相同时,接触面越粗糙,摩擦力越大;

 ③墙面的材料。依据:不同的材料,表面光滑程度可能不同;

④皮腕与墙面的清洁程度表面越脏,不能充分接触或无法尽力排气等。

牛顿曾经说过:“没有大胆的猜想,就不可能有伟大的发现。”在《初中物理课程标准》中,科学探究被列入学生的学习目标之一。而在科学探究的学习过程中,猜想这一环节有着举足轻重的地位。它能帮助探究者明确探究的内容和方向,为制定探究计划,设计探究方案奠定基础,为收集信息、分析与解释信息提供大致的方向和框架。

在近年来的各地市中考试题中,频频出现多种形式的科学猜想题。主要是考查同学们进行猜想和假设的能力,即让同学们根据已有的经验、知识和所探究问题的科学事实提出猜想和假设,经历提出猜想和假设在整个探究过程中所起的引导作用。

灵活运用“科学猜想法”,首先,这可以激发和保持学生对所研究问题的兴趣和注意力,促进他们的定向思维活动,从而产生进一步探索解决问题的求知欲望,并帮助他们加深对所学知识的理解;其次,可以激发学生科学思维的发展,有利于培养他们的联想力、想象力和创造性思维能力;再次,“科学猜想”的提出,有助于指导学生分析、处理实验数据时有了明确的方向性,以利于比较顺利地得出科学结论,总结物理规律;最后,通过提出“科学猜想”和对猜想进行理论分析、实验论证的全过程,使他们从中学会探索知识的方法。

综上所述,“科学猜想法”被纳入中考热点之一,理所当然。

[注意事项]

所谓猜想,是用已知的物理知识对某些未知的事物作出科学的预测。物理学中有许多发现、发明都是通过物理学家在假想的前提下进行实验而获得,也有很多物理规律是在实验的基础上通过假想推理而得来。在科学发展的过程中很多的重大成就都是先由猜想而起的。在研究一些比较抽象的物理问题以及一些看不见的物质的性质时,“猜想法”更显示出它特有的功能。如此看来,“科学猜想法”是物理学中重要而应用广泛的一种科学研究方法。但我们在运用过程中,切忌以下两点:

1、“猜想”要有一定经验和知识作为基础 学生对提出的问题进行猜想过程应是对头脑中已存信息分析处理和加工的过程。所谓的“猜想”,绝不能是凭空瞎想。而应该是在观察和实验的基础上,根据自然规律、科学原理和实验事实所提出的,它是科学性和客观性的辩证统一。也就是说,每种猜想的提出,都是根据已知的科学原理和科学事实,对未来的自然现象及其规律所作出的一种假设性的说明或假定性命题。所以在猜想之前学生必须具备一定的生活经验和知识。如果学生的头脑中根本没有类似的现象,则是难以猜想出来的。应该特别指出是:所提出来的一些猜想或假设,并不一定都是正确的,这些假定命题是否正确,尚需通过理论上的论证和事实来验证。

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