考查学生解释和表达科学探究结果能力的探究题

设计和实施了科学实验，自然想获得实验结论。但实验的结论并不是只要做了实验就会自动获得，从实验的原始数据到实验结论之间，要正确地进行实验记录和整理，准确地对实验数据进行表达、解释，从中发现规律、作出结论。因此，考查学生解释和表达科学探究结果的能力就很有必要。从数据分析中得出结论的能力本质上是一种发现的能力，即从一堆数据中“发现”新结论的能力（如对一个事物，发现了新的可能、新的原因等）。

例（2005无锡市）科学研究表明：金属杆受到拉力会伸长，在一定范围内，金属杆的伸长与它所受到的拉力成正比。现有一金属杆L，长为4m，横截面积为0．8㎝²，实际使用时要求金属杆受到拉力后的伸长不超过0．4㎝。由于直接对这一金属杆测试有困难，固选用同种材料制成的样品进行测试，测试时样品所受的拉力始终为1000N，通过测试取得数据如下：

长度L （m）	横截面积S （㎝²）	伸长ΔL （㎝）
1	0.05	0.16
2	0.05	0.32
1	0.10	0.08
4	0.10	0.32
4	0.20	0.16

请分析表中数据回答下列问题：

⑴在对样品进行测试时，采用如图所示的装置，这样设计有何优点？

⑵分析样品测试数据可知，金属杆伸长的长度还跟什么因素有关？

⑶金属杆L能够承受的最大拉力为多少？

分析：题目以弹簧测力计的原理为载体，通过实验装置、实验数据等信息，综合考查学生的物理素养。其中涉及物理学中两个重要的思想方法：将微小的事物或现象放大，以利于观察的放大法。还有研究一个物理量与其余几个物理量的关系时常常用到的控制变量法。题目难点在最后一问，这需要学生有较强的数理结合意识和能力。根据实验数据得出数学表达式，再把有关的数据代入，才能求解。

答案：

⑴可以将金属杆伸长的长度放大，使实验现象更加明显。

⑵分析样品测试数据第1、2行或3、4行可知，当金属杆的横截面积不变时，伸长的长度跟金属杆长度成正比；分析第1、3行或第4、5行数据可知，当金属杆的长度不变时，伸长的长度跟金属杆横截面积成反比。所以，金属杆伸长的的长度还跟长度L和横截面积S有关。

⑶根据⑵及金属杆的伸长还与它所受到的拉力成正比可得到表达式

把表格中第五行数据和金属杆L的参数代入可得

解得：F₂＝10000N

例（2005南京）有一天，小明在家观察洗衣机排水后，对容器排尽水的时间与排水孔的大小之间的关系产生了浓厚的兴趣．为此他找来四个同样大小的圆柱形塑料容器，在它们的底部相同位置各开一个排水圆孔，排水孔的直径d分别是1．5cm、2．0cm、3．0cm和5．0cm．在容器里放入30cm深的水，打开排水孔让水流出，用秒表测量水完全流出所需的时间t分别为73．0s、41．2s、18．4s和6．8s．

（1）请设计一个表格，并将小明测得的数据填写在表格中。

（2）请在图中画出排尽水的时间t与排水孔直径d的关系图线。

（3）分析实验数据，初步可以看出t与d之间的关系为：d越大，t_____，但是还不能确定它们之间明确的数量关系。

（4）请你猜想t与d之间可能存在的数量关系，并根据以上数据写出证实你猜想的思路。

猜想：________________________________________。

思路：_________________________________________。

分析：题目较全面地考查了学生的科学探究能力。涉及如何设计记录数据的表格；如何绘制图像；如何定性分析实验数据，得出初步结论。题目难点在第四问，解题的思路是：在定性分析的基础上，可以猜想t与d可能成反比，也可能t与d²成反比等，怎样确定呢？有两个办法：一是看它们的乘积是否为一定值。二是作出它们的图像，即如果预计一个量x与另一个量y成反比，那么，x就应与1/y成正比，据此，我们可以将反比例函数的曲线转化为正比例函数的直线。因为，在处理数据时，判断一条曲线是否为正比例函数图像，比判断它是否为反比例函数图像要简单的多。

答案：（1）如下表所示