科学探究中的“评估”环节常见试题形式归类

在科学探究活动中，重要的一个环节是评估。对于科学评估，如何反映在试题上，人们探索出了一些有效的方法和形式，通过这些试题能够很好地反映学生能力的情况，现归类如下：

一、实验设计类试题评估

1．实验步骤顺序设计不恰当，造成实验误差

例题1：对于用天平、量筒测某种液体的密度来说，实验步骤有如下三种。

方案一：A．用天平称出烧杯的质量m₁；B．用烧杯取适量的被测液体称出总质量m₂；C．将烧杯中的液体倒入量杯中，读出液体的体积V；D．用公式算出液体的密度ρ_液。

方案二：A．在烧杯中盛被测液体，称出它的质量m₁；B．把烧杯中的液体倒入量筒中一部分，记下量筒中的液体体积V；C．称出烧杯及杯中剩下液体的质量m₂；D．用公式计算液体的密度ρ_液。

方案三：A．将适量的液体倒入量筒测出体积V；B．用天平测出空烧杯的质量m₁；C．再将液体倒入烧杯，放在天平上测出总质量m₁；D．用公式计算液体的密度ρ_液。

（1）三种方法中最恰当的是__________________________。

（2）按最恰当的方法进行实验，用实验数据表示这种液体的密度值ρ_液＝___________。

（3）其他两种方案的缺陷是：__________________________________________。

由于实验设计测量液体的密度是通过测量液体的体积和质量，在依据密度公式计算出液体的密度值，因此，任何一个物理量的测量误差都会造成密度的结果产生误差。即存在两种情况：质量测量误差和体积测量误差。

方案二是最合理的，原因是质量和体积分别测量，互不关联，因此不会造成关联误差。液体的密度值ρ_液＝（ m₁- m₂）/V ；放案一由于测量液体质量以后再测量体积，烧杯中有液体残留，造成测量体积偏小，因此密度偏大；方案三同样由于液体残留，在测量液体的体积以后测量的质量偏小，造成密度偏小。

2．不考虑实验条件，实验设计不能够得到正确实验结论

例题2：小明对李华说：“我只要选择一个玩具小车和弹簧测力计就可以来探究滚动摩擦是否比滑动摩擦小。”他告诉李华：“我先用弹簧测力计水平拉着小车在桌面上滚动前进，读出拉力F；再将小车倒扣过来，同样用弹簧测力计拉着小车在桌面上滑动前进，读出拉力F′，只要比较F和F′的大小就知道了。”

请问小明的实验设计有没有不妥之处，若有，请你指出来。

设计者小明没有考虑到弹簧测力计实际测量力的大小，而实验的重要条件是小车必须匀速直线运动，此时小车受到平衡力。根据平衡力的条件得到此时的摩擦力等于拉力的大小。否则不能够知道摩擦力的大小。等量转化是存在条件的，不考虑条件，得到的实验结论不可信。

3．实验次数不充分，导致实验结论存在盲目性

例题3：为了探究并联电路中干路的电流和支路电流有什么关系。小明同学选择的实验器材是：干电池作电源，2个小灯泡，一只电流表，一个开关，导线若干。他的实验设想是：首先将实验器材连成如图所示的电路，然后用电流表选择恰当的量程分别测出ABC三点的电流，分析这一次测量中三点电流的数据，就得出干路电流和支路电流的关系。请你分析说明小明同学这一实验方案中存在的不足，并提出相应的改进措施。

例题3图

通过科学探究得到一个普遍的规律，必须是多次实验，必须是普遍存在的数据实验，而不能是一次实验结论。小明只想通过一次实验数据得到实验结论的观点不科学，科学实验的结论要能够经得起验证。

4．不注意控制变量，导致实验方案不合理

例题4：小华同学为探究电磁铁磁性与线圈的圈数关系，设计了如下实验：她用相同漆包线在相同的铁钉上绕制成两个电磁铁，它们线圈的圈数不相同，同时用电源分别通电。小华根据如图所示的实验现象得出结论：电磁铁的线圈的圈数越多，磁性越强。

晓月同学设计了图丙的实验，把两个线圈串联起来，进行观察、比较。

你认为水的设计更合理？为什么？

甲乙丙

例题4图

要探究电磁铁磁性的强弱，必须初步预测影响电磁铁磁性强弱的因素，如果要探究线圈的圈数对磁性的影响，必须控制其它因素不变化。这里的电流大小对线圈有影响，丙图的设计考虑了电流的因素，更能够准确探究出需要的实验结论。

５．实验条件考虑不充分，设计实验存在缺陷

例题5：在探究重力势能与什么因素有关时，老师提出了一个问题：“一个静止的物体有多大的重力势能，我们无法直接观察到。那么，怎样才能说明它的重力势能大还是小呢？”于是同学们开始了讨论。下面是小明和小敏关于这个问题的讨论。

小明：让小石块从不同高度落向沙坑，留下的印痕深，说明石块的重力势能大，反之说明重力势能小。

小敏：如果两个大小不同的石块从同一高度落下，大石块会停留在沙的表面，小石块可能陷入沙的里面，这是否说明小石块的重力势能更大？

请你对以上两位同学的简短发言进行评论；现在要求设计一个实验，验证重力势能与物体的质量有关，写出你的实验方法。

在沙坑中留下的印痕深浅不仅与物体的重力势能有关，还与受力面积和大小有关，所以当验证同一物体的重力势能与其速度的关系时，小明的做法是正确的，但针对不同的物体时小明的做法可能不行，因此小敏的置疑是合情合理的；用直径相同的铁球和木球，从同一高度落向沙面，印痕深者重力势能大。

二、实验器材选择类试题评估

1．器材分度值不能够满足设计要求或者测试对象与选择器材的分度值有冲突

例题6：小明同学探究浮力的大小是否与液体的密度有关，选取一个重8N、体积0．3dm³铝块，弹簧测力计量程是10N、分度值是0．2N，盐水和水。⑴写出他实验的具体方法。⑵计算说明她选取的液体（或者测力计量程）是否合适（g取10N/kg）？

物质	密度ρ/（kg·m^-3）
盐水	1．01×10³
水	1×10³

用弹簧测力计测量铝块在空气中的读数，再用弹簧测力计测量铝块浸没在水中的读数，则两次测量的读数之差就等于浮力的大小。

再用同样的方法测量盐水的浮力，并比较两次测量的大小。

铝块浸没在盐水中受到的浮力等于铝块排开盐水的重力

F_浮＝G₁＝ρ₁gV₁＝1．01×10³kg·m^-3×10N/kg×0．3×10^-3m³＝3．03 N 。

弹簧测力计的读数

F₁＝ G-F_浮＝8 N-3．03N＝4．97N 。

铝块浸没在水中受到的浮力等于铝块排开水的重力

F_浮＝G₂＝ρ₂g V₂＝1．0×10³kg·m^-3×10N/kg×0．3×10^-3m³＝3N

弹簧测力计的读数

F₂＝G-F_浮＝8N-3N＝5N。

弹簧测力计在两种液体中的读数差距小于分度值，选取这两种液体比较，不合适或者分度值太大部能够比较这两种液体密度与浮力的关系。

2．实验器材的量程不合适

例题7：如图所示，在利用“伏-安法”测量电阻的实验中，雪燕同学选择的实验器材有：36V电源、分度值为0．02A，量程为0-0．6A的电流表、量程为0-3V的电压表，0-10Ω、1A的滑动变阻器，10Ω的定值电阻，开关，导线若干。

⑴她利用的“伏-安法”测量电阻的原理是什么？她利用的原理能测量电阻吗？

⑵具体分析说明：她选定的实验器材有什么不方便吗？

⑶如果她选定的实验器材有不妥之处，请你提出具体的修改意见。

例题7图

根据欧姆定律，即使滑动变阻器的电阻调节到最大，电路中的电流I＝U/R＝36V/20Ω＝1．8A。定值电阻两端的电压U＝I/R＝1．8A×10Ω＝18V。显然，电压表、电流表量程选择太小，滑动变阻器最大电流也太小，或者说电源电压太大，再或者说定值电阻太小。改用大量成电表、选用电压较低的电源等都可以解决问题。

三、实验结论类试题评估

1．实验结论与设计条件不相符

例题8：在探究压力的作用效果与哪些因素有关时，某同学做了如图所示的三个实验，通过观察三次实验中泡沫塑料被压下的深度，显示压力作用的效果。

小明同学通过实验现象得到了如下结论：压力越大，压力作用效果越明显；受力面积越小，压力作用效果越明显。

例题8图

实验探究压力的作用效果与哪些因此有关，因为压力的效果与几个因素有关，设计的实验充分考虑到各因素之间的影响关系，同样实验结论也要考虑到各因素之间的关系，即控制变量。小明的实验结论孤立的描述压力的效果与各个因素的关系，与实验条件不相符合，应该利用控制变量，在一个因素不变化的时候，压力的效果与另一个因素的关系。

2．实验结论不能以特殊数值作为唯一的依据

例题9：以下是小明探究“杠杆的平衡条件”所记录的数据，他发现动力与动力臂的和等于阻力与阻力臂的和，由此他得出杠杆的平衡条件是：动力+动力臂＝阻力+阻力臂，你认为他的分析是否对，若不对，请你说说你的理由。

动力F₁/N	动力臂L₁/cm	阻力F₂/N	阻力臂L₂/cm
4	5	5	4
2	4	4	2

实验数据本身没有问题，结论的数学关系也成立。但是物理意义不成立，两个不同的物理量不能够直接相加。造成学生误解的原因是利用特殊的数据得出了特殊的数学关系，实验数据应该充分考虑到特殊性和一般性，试验的时候，要尽量利用一般的数据进行测量，以便得到正确的实验结论，特殊的实验数据有助于对问题的理解，但不能对于特殊数据依赖。

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