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中考設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題的題目大多是以課本實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過改變實(shí)驗(yàn)條件或者是用實(shí)驗(yàn)中出乎意料之外的問題來命題，在解決此類問題時(shí)，要利用學(xué)過的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)探究方法，分析并找到解決問題的途徑，并利用題目中提供的器材或者是自選器材來自行設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案。

一、設(shè)計(jì)電路類

1．黑盒子問題

解決此類問題要根據(jù)題目所要求的條件和所描述的現(xiàn)象，先判斷出可能的電路連接方式，然后再驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路是否符合題意，符合題意則設(shè)計(jì)的電路就是所要求的電路，否則再重新設(shè)計(jì)電路并驗(yàn)證，直到所設(shè)計(jì)的電路符合題目要求。

例題1一只玩具貓外形如圖1所示，貓?bào)w內(nèi)有電池，貓手相當(dāng)于一開關(guān)，向下壓貓手，貓臉上的兩個(gè)小電燈會(huì)一齊發(fā)光．把你猜想的貓?bào)w內(nèi)的電路圖畫在方框內(nèi)。（ 2010廣州）

解析：根據(jù)向下壓貓手兩只小電燈會(huì)同時(shí)發(fā)光，可判斷兩只小電燈為并聯(lián)連接，如為串聯(lián)連接，則一只小燈損壞后，兩只燈都不會(huì)發(fā)光，所以兩只燈并聯(lián)連接比串聯(lián)連接實(shí)際效果要好一些。電路圖如圖2所示。

例題2如圖3甲所示，是小明常用的一個(gè)插線板。他在使用中發(fā)現(xiàn)：插線板上的指示燈在開關(guān)閉合時(shí)會(huì)發(fā)光，插孔正常通電；如果指示燈損壞，開關(guān)閉合時(shí)插孔也能正常通電。根據(jù)上述現(xiàn)象，在圖3乙中畫出插線板中開關(guān)、指示燈和插孔的連接方式，并與電源線接通。

解析：根據(jù)插線板上的指示燈在開關(guān)閉合時(shí)會(huì)發(fā)光，插孔正常通電，可判斷指示燈與插孔為并聯(lián)連接，如果為串聯(lián)連接，則指示燈損壞時(shí)，開關(guān)閉合時(shí)插孔不能正常通電。因?yàn)橛秒娖鲬?yīng)接在火線和零線之間，所以指示燈與插孔并聯(lián)后一端和開關(guān)連接，另一端和零線連接。電路圖如圖4所示。

2．分析設(shè)計(jì)電路

例題3在探究“電阻上的電流與兩端電壓的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，所用的器材有：一個(gè)定值電阻R、一個(gè)電壓恒定的電源，電流表、電壓表各一個(gè)，滑動(dòng)變阻器一個(gè)，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。有三位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了圖5所示的甲、乙、丙三個(gè)電路圖。

（1）三個(gè)電路圖中，只有丙圖是符合要求的，甲圖中的錯(cuò)誤是_________________，乙圖中的錯(cuò)誤是____________________。

（2）在這三個(gè)電路圖中，都有滑動(dòng)變阻器，如將滑片P都向左移動(dòng)時(shí)，甲圖中電壓表的示數(shù)將________，乙圖中電流表的示數(shù)將________，丙圖中電阻R的阻值 將________。（三空都選填“變大”、“變小”或“不變”）

解析：本題要探究的是電阻上的電流與電壓兩個(gè)量之間的關(guān)系，因此應(yīng)在知道電阻上電流的同時(shí)知道電阻上的電壓。（1）在題目中沒有提供電源輸出電壓值的情況下，圖甲中的電壓表測的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，而電阻R兩端的電壓未知，所以無法用甲圖探究電阻上的電流與兩端電壓的關(guān)系。甲圖中的錯(cuò)誤是電壓表測的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓。乙圖中電流表測的是流過電阻R和滑動(dòng)變阻器中的電流，這樣流過電阻R中的電流是未知的。所以無法用乙圖探究電阻上的電流與兩端電壓的關(guān)系。乙圖中的錯(cuò)誤是滑動(dòng)變阻器與電阻R并聯(lián)了。（2）滑片P向左移動(dòng)時(shí)，甲電路中的總電阻變大，流過電阻R中的電流變小，所以電阻R兩端的電壓變小，因電源電壓不變，所以滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變大，即電壓表的示數(shù)變大�；�片P向左移動(dòng)時(shí)，乙電路中電阻R和滑動(dòng)變阻器并聯(lián)的總電阻變小，所以電流表的是示數(shù)變大。丙圖中定值電阻R的阻值與它兩端的電壓和通過它的電流都無關(guān)，所以R的阻值不變。

例題4 在“探究影響電流做功多少的因素”活動(dòng)中，同學(xué)們設(shè)計(jì)了如圖6所示甲、乙、丙三個(gè)電路。

⑴經(jīng)過討論，認(rèn)為不應(yīng)該選擇圖甲電路，原因是。

⑵為研究電流做功與電壓的關(guān)系，應(yīng)該選擇圖所示的電路．

⑶利用圖丙電路研究某問題，當(dāng)閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)兩燈都不亮，電壓表V1有示數(shù)，電壓表V2無示數(shù)，則電路發(fā)生的故障是。

⑷學(xué)習(xí)電功率知識(shí)后，小明想測燈泡的額定功率，將標(biāo)有“12V 6W”燈泡L1和“6V 4W”燈泡L2按圖丙電路連接，再接入電流表．經(jīng)分析，能測出燈泡的額定功率。

解析：本題所探究的是影響電功的因素有哪些。在探究一個(gè)物理量同那些因素有關(guān)時(shí)，一般應(yīng)首先考慮用控制變量法。而控制變量法所研究多個(gè)變量中，要保證只有一個(gè)變量變化，而其它的量不變化。（1）甲圖中電流和電壓同時(shí)變化，無法知道電流做的功是和電流有關(guān)還是和電壓有關(guān)。不選擇圖甲電路原因是無法使用控制變量法（2）研究電流做功與電壓的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保證電流不變，而只使電壓變化。乙圖中燈泡兩端的電壓不變化，所以不能用乙圖研究電流做功與電壓的關(guān)系。丙圖在滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)時(shí)，流過兩燈的電流相等，而兩燈兩端的電壓可以變化，所以可以用丙圖研究電流做功與電壓的關(guān)系。（3）因?yàn)閮蔁舳疾涣�，一種可能是兩燈都開路，如果兩燈都開路，兩個(gè)電壓表應(yīng)都有示數(shù)，這與題意矛盾。另一種可能是流過兩燈中的電流很小，小到不足以使燈發(fā)光，如果是這種情況，兩電壓表中都應(yīng)有示數(shù)，這也與題意矛盾。還有一種可能L2開路，這時(shí)電壓表V2的內(nèi)阻比L1的電阻與電壓表V1的內(nèi)阻的并聯(lián)阻值大很多，此時(shí)電壓表V2有示數(shù)，電壓表V1無示數(shù)，這與題意矛盾。剩下的可能只能是L1開路。當(dāng)L1開路時(shí)。這時(shí)電壓表V1的內(nèi)阻比L2的電阻與電壓表V2的內(nèi)阻的并聯(lián)阻值大很多，此時(shí)電壓表V1有示數(shù)，電壓表V2無示數(shù)，符合題意。則電路發(fā)生的故障是L1開路。（4）燈泡L1的電阻是24Ω，燈泡L2的電阻是9Ω，所以，燈泡L1和燈泡L2兩端的電壓之比是8：3, ，當(dāng)燈泡L1兩端的電壓是12V時(shí)，燈泡L2的電壓只有4．5V 。所以，燈泡L1兩端的電壓達(dá)到額定電壓時(shí)，燈泡L2兩端的電壓小于額定電壓。因此只能測出燈泡L1的額定功率。

二、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟

解此類問題要靈活運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)，可先從自己熟悉的器材和實(shí)驗(yàn)方法入手，只要設(shè)計(jì)符合題目要求，所用的器材越少越好，步驟越簡單越好。

例題1給你一張密度表和一個(gè)可沉于水中的小鐵球，請(qǐng)你再自選其他器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來判斷該小鐵球是實(shí)心的還是空心的？簡述你的實(shí)驗(yàn)方案

（1）主要器材：；

（2）簡要做法：；

（3）如何判斷：。

解析：本題是開放型試題，只要設(shè)計(jì)的方法能夠符合題目要求，就是正確的。本題實(shí)際上是測鐵球的密度�？梢愿鶕�(jù)學(xué)過的測固體物質(zhì)密度的實(shí)驗(yàn)方法，選擇相應(yīng)的器材，測出鐵球的密度。然后根據(jù)測出的小鐵球的密度，查密度表，即可判斷小鐵球是實(shí)心還是空心。

參考答案：

（1）密度表、小鐵球、天平和量筒、水。

（2）用天平稱出小球質(zhì)量、用量筒測出小球的體積。

（3）算出該小球的密度對(duì)照密度表進(jìn)行判斷：若ρ（測）＜ρ（鐵）則小鐵球是空心的；若ρ（測）=ρ（鐵），則小鐵球是實(shí)心的。

例題2經(jīng)過兩年的物理學(xué)習(xí)，同學(xué)們使用過很多的實(shí)驗(yàn)基本儀器，實(shí)驗(yàn)探究技能得到了長足的發(fā)展．請(qǐng)你利用使用過的實(shí)驗(yàn)基本儀器，設(shè)計(jì)兩種原理不同的方案區(qū)分水和鹽水（寫出實(shí)驗(yàn)儀器及方法步驟）

解析：本題屬于開放型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，也是過程開放題。可選擇熟悉的器材來設(shè)計(jì)方案。

參考答案：

方法一

器材：托盤天平（已調(diào)節(jié)平衡）、兩個(gè)形狀和質(zhì)量完全相同的燒杯、刻度尺

步驟：⒈在兩個(gè)形狀和質(zhì)量完全相同的燒杯內(nèi)裝入兩種不同液體。⒉用刻度尺測量使兩杯液體等高。⒊將這兩杯液體分別放入已調(diào)節(jié)平衡的托盤天平的左右盤中。托盤偏重的一側(cè)杯中所盛的液體是鹽水。

方法二

器材：彈簧測力計(jì)、拴著細(xì)線的物塊（其密度大于兩種液體的密度）、兩個(gè)燒杯

步驟：⒈把兩種液體分別倒入一個(gè)燒杯中。⒉分別測出物體浸沒在兩種液體中時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)。示數(shù)小時(shí)物塊受到的浮力大，則該杯所裝的液體是鹽水。

三、分析設(shè)計(jì)方案

解決此類問題要認(rèn)真分析題中提供的條件，仔細(xì)查看題中的示意圖，找出不同設(shè)計(jì)方案中的差異。

例題為了探究影響電熱的因素，實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備了兩個(gè)裝滿煤油的燒瓶、兩個(gè)帶有橡皮塞的粗細(xì)均勻的相同玻璃管，兩根不同阻值的電阻絲，以及滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、電源等．兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)器材，分別設(shè)計(jì)了圖7甲、乙所示的兩個(gè)方案。

（1）這兩個(gè)方案的共同點(diǎn)是通過觀察什么知道電熱的多少．

（2）甲方案探究的問題是什么？

（3）乙方案探究的問題是什么？

解析：解答此題要認(rèn)真觀察題中的示意圖。（1）當(dāng)燒瓶中煤油的溫度不同時(shí)，煤油的體積也會(huì)不同，通過比較煤油的體積，可以得知煤油的溫度。觀察玻璃管中液面的高度就可以知道電熱的多少。（2）甲圖中兩根電阻絲是串聯(lián)解法，因此流過兩根電阻絲的電流相等。甲方案探究的問題是在電流一定時(shí)，電熱與電阻的關(guān)系（3）乙圖中兩根電阻絲是并聯(lián)接法，因此兩根電阻絲兩端的電壓相同。乙方案探究的問題是在電壓一定時(shí)，電熱與電阻的關(guān)系。