《怎樣設(shè)計實驗》教案教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)：了解設(shè)計實驗在整個科學(xué)探究過程中的作用；通過具體案例分析，學(xué)會如何在科學(xué)探究中設(shè)計實驗。能夠在科學(xué)探究中確定自變量、因變量和控制變量，能夠?qū)ψ兞窟M行有效控制，能夠?qū)懗鰧嶒灢襟E并設(shè)計出實驗數(shù)據(jù)記錄表。教學(xué)重點：科學(xué)探究中設(shè)計實驗的基本要求。教學(xué)難點：如何在科學(xué)探究中設(shè)計實驗教學(xué)過程時間教學(xué)環(huán)節(jié)主要師生活動2min引入通過前面課程的學(xué)習(xí)，我們知道如何根據(jù)現(xiàn)象，提出可探究的科學(xué)問題，如何針對探究問題進行猜想與假設(shè)。那么在設(shè)計實驗這個環(huán)節(jié)，我們要做哪些事情呢？教師和學(xué)生一起學(xué)習(xí)物理課程標(biāo)準(zhǔn)對“設(shè)計實驗”的具體要求。17min新課學(xué)習(xí)【任務(wù)一】實驗探究：電流與電壓的關(guān)系【提出問題】當(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓存在什么定量關(guān)系呢？【猜想假設(shè)】當(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比?！驹O(shè)計實驗】1.識別三類變量設(shè)計實驗過程首先我們要識別三個變量。本實驗的自變量是導(dǎo)體兩端的電壓，我們用U表示，因變量是通過導(dǎo)體的電流，我們用I表示。除自變量外，所有影響因變量的變量都是控制變量。所以，本實驗的控制變量就是導(dǎo)體的電阻，我們用R表示。2.操作三類變量對自變量先要有目的的改變，然后對自變量要進行準(zhǔn)確測量；對因變量的操作則主要是精確、有效的測量；對控制變量需要進行有效控制。根據(jù)分析，完成實驗設(shè)計思路思維導(dǎo)圖。3.確定實驗所需的材料和設(shè)備，畫出實驗電路圖學(xué)生確定所需的材料和設(shè)備，畫出實驗電路圖。4.設(shè)計實驗步驟寫步驟是設(shè)計實驗最關(guān)鍵的一步，清楚、詳細并準(zhǔn)確的描述實驗步驟是非常重要的。教師帶領(lǐng)學(xué)生書寫實驗步驟。介紹實驗的準(zhǔn)備工作。測出自變量、因變量的第1組數(shù)據(jù)。改變自變量，控制變量不變，測出自變量、因變量的第2組數(shù)據(jù)。繼續(xù)改變自變量，控制變量不變，測出自變量、因變量的多組數(shù)據(jù)。根據(jù)公式計算出物理量，記錄數(shù)據(jù)。5.設(shè)計數(shù)據(jù)記錄表最后是設(shè)計實驗表格，實驗數(shù)據(jù)記錄表由表頭和空格組成。表頭中的物理量一般包括自變量和因變量，格式為“物理量（符號）/單位符號”，需要注意的是因變量要放在表格的最后?！救蝿?wù)二】實驗探究：電流與電阻的關(guān)系1．分析實驗設(shè)計思路，完成思維導(dǎo)圖。2.觀看：視頻思考：如何控制導(dǎo)體兩端的電壓不變？3.觀看：視頻思考：是否控制導(dǎo)體兩端的電壓不變？【任務(wù)三】實驗探究：浮力與排開液體體積的關(guān)系【提出問題】浸在水中的物體所受浮力大小與物體排開水的體積是什么關(guān)系？【猜想假設(shè)】浸在水中的物體所受浮力大小與物體排開水的體積成正比?！驹O(shè)計實驗】1.識別三類變量設(shè)計實驗過程首先我們要識別三類變量。本實驗的自變量是V排，因變量F浮，控制變量是ρ水2.操作三類變量完成實驗設(shè)計思路思維導(dǎo)圖。3.確定實驗所需的材料和設(shè)備4.設(shè)計實驗步驟分析之后，學(xué)生對應(yīng)實驗步驟建議書寫本實驗的步驟。5.設(shè)計實驗數(shù)據(jù)記錄表設(shè)計表格時，如果自變量或因變量不能直接測量，此時表頭中的物理量還要包括為求自變量或因變量而需要測量的中間測量量。表格中物理量自左往右（或自上往下）排列的順序為，自變量的測量量、自變量、因變量的測量量，因變量。課堂小結(jié)總結(jié)：在科學(xué)探究中怎樣設(shè)計實驗。4min鞏固與練習(xí)【鞏固作業(yè)】思路分析：這個實驗的自變量是物體的高度，所以我們要改變物體的高度，也就是更換物體，先用A后用B做實驗。因變量是像的高度?？刂谱兞烤褪浅俗宰兞坑绊懸蜃兞康囊蛩?，我們知道物距和焦距都會影響像的高度，所以這些量要控制不變。讓我們看一下實驗步驟，第一步和第二步是準(zhǔn)備工作，第三步做一次實驗，第四步需要改變自變量并且保證其他因素不變。我們發(fā)現(xiàn)第四步中仍然用物體A，也就是沒有改變自變量物體的高度；而且還將A放在光具座上距凸透鏡20cm處，沒有控制物距不變。綜合訓(xùn)練一、選擇題(本大題共10小題。下列各題給出的四個選項中,只有一項符合題意)1.下列說法正確的是()A.物體所帶的電不是正電就是負電B.帶電的物體只會吸引帶異種電荷的物體C.摩擦起電就是創(chuàng)造了電荷D.電流方向與電子定向移動的方向相同2.用毛皮摩擦過的橡膠棒靠近一輕質(zhì)小球,它們相互吸引,則小球()A.一定不帶電B.一定帶負電C.一定帶正電 D.可能不帶電3.帶正電的金屬球甲和不帶電的金屬球乙用金屬棒接觸后,乙球也帶了電。對于這個現(xiàn)象,下列說法正確的是()A.甲金屬球上的一部分正電荷轉(zhuǎn)移到了乙金屬球上B.乙金屬球上的一部分電子轉(zhuǎn)移到了甲金屬球上C.金屬棒上的瞬時電流方向是從乙向甲D.金屬棒上自由電子定向移動的方向從甲向乙4.關(guān)于導(dǎo)體和絕緣體,下列說法正確的是()A.絕緣體對電流的阻礙作用大,但能夠帶電B.金屬能夠?qū)щ姷脑蚴墙饘倮锩娴碾娮佣寄茏杂梢苿覥.能夠?qū)щ姷奈矬w叫導(dǎo)體,不能導(dǎo)電的物體叫絕緣體D.絕緣體不能導(dǎo)電的原因是絕緣體內(nèi)沒有電子5.某同學(xué)利用圖示電路研究并聯(lián)電路電流的規(guī)律。閉合開關(guān)S再迅速斷開,發(fā)現(xiàn)接通電路的短時間內(nèi),兩只小燈泡均發(fā)光,電流表的指針正向偏轉(zhuǎn)超過最大刻度。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是()A.小燈泡L1發(fā)生短路B.小燈泡L2發(fā)生短路C.電流表使用的量程小了D.電流表的接線柱接反了6.如圖所示,汽車裝有日間行車燈,可以提高行車安全。當(dāng)汽車啟動時,S1閉合,日間行車燈L1立即亮起;再閉合S2,車前大燈L2也亮起。符合這一情況的電路圖是()7.如圖所示,電路中能正確測量流經(jīng)L2的電流的電路是()8.電路如圖所示,下列分析正確的是()A.只閉合S1時,L2發(fā)光、L1不發(fā)光,A2測L2電流B.只閉合S2時,L1發(fā)光、L2不發(fā)光,A1測L1電流C.閉合S1、S2時,L1、L2并聯(lián),A2測L2電流D.閉合S1、S2時,L1、L2串聯(lián),A1、A2示數(shù)相等9.如圖所示,在探究并聯(lián)電路中的電流關(guān)系時,小明同學(xué)用電流表測出A、B、C三處的電流分別為IA=0.5A,IB=0.3A,IC=0.2A,在表格中記錄數(shù)據(jù)后,下一步首先應(yīng)該做的是()A.整理器材,結(jié)束實驗B.換用不同規(guī)格的小燈泡,再測出幾組電流值C.分析數(shù)據(jù),得出結(jié)論D.換用電流表的另一量程,再測出一組電流值10.如圖甲所示,A1的示數(shù)為1.2A,A2的示數(shù)如圖乙所示。下列判斷正確的是()A.通過L1的電流為0.7AB.通過L1的電流為1.2AC.通過L2的電流為1.2AD.通過L2的電流為2.5A二、填空題11.如圖甲所示,開關(guān)S閉合時,電流表A1與A的示數(shù)如圖乙、丙所示,則電流表A2的示數(shù)為。

12.在如圖所示的電路中,若使兩燈串聯(lián),應(yīng)閉合開關(guān),斷開開關(guān);若使兩燈并聯(lián),應(yīng)閉合開關(guān),斷開開關(guān);若閉合開關(guān)S1和S2,斷開S3,則燈__________發(fā)光;若閉合開關(guān)S2和S3,則會出現(xiàn)電源現(xiàn)象。

13.用塑料棒摩擦毛衣,塑料棒能夠吸引紙屑,說明帶電體具有的性質(zhì),如果用塑料棒接觸驗電器金屬小球(如圖所示),驗電器的金屬箔片張開,這是因為箔片帶(選填“同”或“異”)種電荷相互排斥,摩擦起電的實質(zhì)是在物質(zhì)間轉(zhuǎn)移。

14.從顯像管尾部的陰極發(fā)射出來的電子,高速撞擊到熒光屏上,使熒光屏發(fā)光,則該電子束的電流方向是從流向。

15.在用電流表研究并聯(lián)電路中電流關(guān)系的實驗中,小王同學(xué)測出干路中電流為0.5A,通過燈L1的電流是0.2A。現(xiàn)要測出通過燈L2的電流,由同組的小張同學(xué)負責(zé)改接電路,小張改接后的電路如圖所示。你認為改接后的電路主要錯誤為(1)_________________________________________________________;

(2)_________________________________________________________。

三、作圖題16.火車在車廂后面有兩間廁所,只有當(dāng)兩間廁所的門都關(guān)上時(每扇門的插銷相當(dāng)于一個開關(guān)),車廂中的指示牌內(nèi)的指示燈才會發(fā)光,指示牌就會顯示“廁所有人”字樣,提醒旅客兩間廁所內(nèi)都有人,請你把圖中的各元件符號連接成符合上述設(shè)計要求的電路圖。四、實驗題17.小明用兩只燈泡連接電路并閉合開關(guān)后,發(fā)現(xiàn)兩燈都亮。由于連線較亂,一時無法確定電路是串聯(lián)還是并聯(lián),以下是小明設(shè)計的兩種判斷方法。方法一:把其中一只燈泡從燈座上取下,另一只燈泡會熄滅,則兩只燈泡一定是串聯(lián)的。方法二:把任意一根導(dǎo)線斷開,兩只燈泡均熄滅,則兩只燈泡一定是串聯(lián)的。小明設(shè)計的兩種方法中,方法一(選填“可行”或“不可行”);方法二(選填“可行”或“不可行”),理由是。

18.圖甲為探究并聯(lián)電路電流規(guī)律的實驗電路圖。(1)若要測量干路電流,則電流表應(yīng)串聯(lián)在圖甲中的(選填“A”“B”或“C”)處。

(2)若要測量A處的電流,在連接電路閉合開關(guān)前,發(fā)現(xiàn)電流表指針位置如圖乙所示,調(diào)整正確后閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)指針又偏向圖乙位置,其原因是。

位置ABC電流/A0.180.180.36(3)糾正(2)中錯誤后,測出A、B、C三處的電流值如上表,由此得出結(jié)論:并聯(lián)電路中,干路電流等于各支路電流之和,且各支路的電流相等。這個實驗在設(shè)計方案上還存在的不足之處是:。(寫出一條)

五、綜合題19.電路如圖所示,當(dāng)開關(guān)S1接C、S2接B時,電流表的讀數(shù)是0.35A,求:(1)通過L1和L2的電流;(2)當(dāng)S1接C、S2接A時,電流表的示數(shù)是0.6A,則通過L2的電流是多少?綜合訓(xùn)練1.A自然界中只有正負兩種電荷,所以物體所帶的電不是正電就是負電,A正確;帶電的物體還能夠吸引不帶電的輕小物體,B錯誤;摩擦起電的過程是電子發(fā)生轉(zhuǎn)移的過程,并不是創(chuàng)造了電荷,C錯誤;物理學(xué)規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向,D錯誤。2.D毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電荷,帶負電的橡膠棒可以吸引帶正電的小球,也可以吸引不帶電的輕質(zhì)小球,因此選項D正確。3.B帶正電的甲金屬球缺少電子,它和不帶電的乙金屬球用金屬棒接觸后,由于乙球上的電子轉(zhuǎn)移到了甲金屬球上,從而使乙金屬球失去電子而帶正電,故B正確。4.A絕緣體對電流的阻礙作用大,不容易導(dǎo)電,但能帶電,故A正確;金屬是導(dǎo)體,金屬能夠?qū)щ娛怯捎诮饘倮锩嬗写罅康淖杂呻娮?故B錯誤;根據(jù)定義可知,容易導(dǎo)電的物體叫導(dǎo)體,不容易導(dǎo)電的物體叫絕緣體,故C錯誤;絕緣體不能導(dǎo)電的原因是絕緣體內(nèi)部幾乎沒有能自由移動的電荷,故D錯誤。5.C兩只小燈泡均發(fā)光,說明不可能發(fā)生短路,而電流表的指針正向偏轉(zhuǎn)超過最大刻度,說明電流表的量程選小了。6.D由選項A中電路圖可知,只閉合S1時,兩燈泡均不亮,A不符合題意;由選項B中電路圖可知,只閉合S1時,兩燈泡都亮,再閉合S2時,L1不亮,B不符合題意;由選項C中電路圖可知,只閉合S1時,車前大燈L2亮,再閉合S2時,日間行車燈L1亮,C不符合題意;由選項D中電路圖可知,只閉合S1時,日間行車燈L1亮,再閉合S2時,車前大燈L2亮,故D符合題意。7.C選項A中電流表測流經(jīng)L1的電流,選項A錯誤;選項B中電流表測干路電流,選項B錯誤;選項D中電流表與導(dǎo)線并聯(lián),被短接,選項D錯誤;只有選項C符合題意,故選C。8.C只閉合S1時,電流表A2和L2斷路,L2不發(fā)光,選項A錯誤;只閉合S2時,電路斷路,L1和L2都不發(fā)光,選項B錯誤;閉合S1、S2時,L1和L2并聯(lián),A2測L2的電流,A1測干路電流,故選項C正確,選項D錯誤。9.B為尋找更具普遍性的規(guī)律,應(yīng)換用不同規(guī)格的小燈泡多測幾組數(shù)據(jù)。10.A由題圖可以看出A1測干路的電流,其示數(shù)應(yīng)大于A2,所以題圖乙的示數(shù)為0.5A,根據(jù)并聯(lián)電路電流的關(guān)系可求出通過L1的電流為0.7A。11.解析電流表A測干路電流,電流表A1測L1支路電流,由并聯(lián)電路電流的特點可知電流表A1測得的示數(shù)要小于電流表A測得的示數(shù),那么電流表A1的示數(shù)只能是0.4A,電流表A的示數(shù)只能是1.5A,從而就計算出電流表A2的示數(shù)I2=I-I1=1.5A-0.4A=1.1A。答案1.1A12.解析若使兩燈串聯(lián),電路中只有一條電流路徑,電流從電源正極出發(fā)經(jīng)過L2、L1、開關(guān)S2回到電源的負極。若使兩燈并聯(lián),電流從電源正極出發(fā)分別經(jīng)過L1和L2后會聚經(jīng)過S1回到電源的負極。若閉合開關(guān)S1和S2,斷開S3,則S1將L1短接,L2能發(fā)光。若閉合開關(guān)S2和S3,會發(fā)生電源短路現(xiàn)象。答案S2S1、S3S1、S3S2L2短路13.解析用毛衣摩擦過的塑料棒帶了電荷,由于帶電體能夠吸引輕小物體,所以當(dāng)其靠近紙屑時,紙屑會被吸引過來;當(dāng)驗電器與帶電的塑料棒接觸后,驗電器的金屬箔片上都帶了同種電荷,由于同種電荷相互排斥,所以兩個金屬箔片會張開;摩擦起電的實質(zhì)是電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,即摩擦起電的實質(zhì)是電子在物質(zhì)間轉(zhuǎn)移。答案吸引輕小物體同電子14.解析物理學(xué)中規(guī)定,正電荷定向移動的方向為電流的方向,負電荷定向移動的方向與電流的方向相反。由于電子帶負電,電子從陰極向熒光屏運動,則電流方向是從熒光屏流向陰極。答案熒光屏陰極15.解析根據(jù)并聯(lián)電路電流的特點I2=I-I1=0.5A-0.2A=0.3A,量程選0~0.6A合適。答案(1)電流表與L2并聯(lián)了(或電流表未與L2串聯(lián)、電流表直接接在電源兩極上了)(2)量程選大了16.解析只有當(dāng)兩間廁所的門都關(guān)上時指示燈才發(fā)光,說明兩開關(guān)S1、S2應(yīng)為串聯(lián)。答案如圖所示17.解析因為并聯(lián)電路中各用電器互不影響,所以第一種方法中,取下其中一只燈泡,閉