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如何在探究实验中分析数据寻找规律
对测量并记录的真实、准确、全面的数据进行分析处理是寻找物理规律、获取实验结论的重要途径。
一、几种常用的初中物理数据分析方法
1.图象分析法:用图象可以简明、直观地表示出一个物理量随另一个物理量的变化情况,对探索物理规律很有用,也可以利用实验中有限数据作出图线,从中得到无法通过实验测得的数据,并可结合图线对所涉及的问题进行讨论。
例1:为了研究水的沸腾,晓文同学观察到水在加热过程中温度随加热时间的变化情况,并记录了有关数据如下表:
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
温度/℃
90
92
94
96
97
98
99
99
99
99
(1)请根据记录的数据在图中先描点,再用平滑的曲线画出水的沸腾图象。
(2)根据图象可知,水的加热过程有以下特点:(写出3点即可)
① ;
② ;
③ 。
解析:将对应的数据在坐标上描点,用平滑的曲线连接所描各点即可。通过图象可以很直观地得出:酒精灯一直在加热,表明水一直在吸热,水温先升高,但上升到沸腾时水温就不变了。
答案:(1)图略 (2)沸腾前水吸热,温度上升;沸腾时水吸热,温度保持不变;沸点为99℃;沸点低于100℃;水面气压小于1标准大气压;不是纯水;沸腾前温度上升先快后慢。(任选三个即可)
2.存同求异法:引起物理变化的因素许多,将相同的因素放在一边暂不考虑,只考虑正在改变的某一因素对事物变化的影响,其中应用了控制变量法的思想。
例2:学习了“水果电池”后,激发了小丽同学对苹果导电性能的探究,下表是她用伏安法在一定电压时研究苹果的形状、甜度和通过的电流的实验数据:
苹果1一般甜
苹果2较甜
苹果3很甜
完整
100(A)
200(A)
300(A)
削了皮
100(A)
200(A)
300(A)
切掉一部分
100(A)
200(A)
300(A)
根据上述表格信息,把能得出的探究结论写出两条填在横线上。
结论1: ;
结论2: 。
解析:纵看表中数据,当甜度一样时,不论形状怎么改变,电流都相同;横看表中数据,当形状相同时,甜度不同,电流值不同。
答案: 电压一定时,通过苹果的电流与苹果的甜度有关,苹果越甜,通过的电流越大;电压一定时,通过苹果的电流与苹果的形状无关。
3.存异求同法:在研究引起某一现象变化的原因时,如果所有的因素都不相同,就应寻找共同变化的因素。
例3:请阅读下表,并将你发现的有关规律填在相应的横线上(要求写出两个结论)。
常用熔丝规格(铅不少于98%;锑0.3%~1.5%)
直径φ/mm
额定电流I/A
熔断电流I/A
直径φ/mm
额定电流I/A
熔断电流I/A
0.28
1
2
0.46
1.85
3.7
0.32
1.1
2.2
0.52
2
4
0.35
1.25
2.5
0.54
2.25
4.5
0.36
1.35
2.7
0.60
2.5
5
0.40
1.5
3
0.71
3
6
(1)
(2)
解析:咋一看表中数据各不相同,细一看,当熔丝的直径增大时,额定电流和熔断电流也随着在增大;再把熔断电流与额定电流进行比较,发现它们的比值也相同。
答案:熔丝的直径越大,额定电流和熔断电流就越大;熔丝的额定电流是熔断电流的1/2。
4.定量分析法:将收集到的数据通过加、减、乘、除等运算得出物理量之间的数量的关系。
例4:某同学在探究“物体所受重力大小与物体质量的关系”的实验记录如下表:
实测物体
物体质量m(kg)
重力G (N)
物体1
0.1
0.98
物体2
0.2
1.96
物体3
0.3
2.94
分析表中数据,能得出的结论是: 。
解析:根据表中提供的数据,通过各种运算发现,当用重力除以物体质量时,能够得到的数据是9.8,由此可以看出G/m的值一定。
答案:重力与质量成正比