物理實(shí)驗(yàn)結(jié)論的形成是物理探究活動(dòng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。對(duì)于探究物理規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)論的形成通常建立在兩方面分析的基礎(chǔ)上：因果分析和數(shù)據(jù)分析。如果能知道一個(gè)現(xiàn)象的發(fā)生是由于某個(gè)原因引起的，又能知道該現(xiàn)象和某原因之間所存在的數(shù)量關(guān)系的規(guī)律，只要把這兩個(gè)方面概括起來進(jìn)行描述，這就是實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
中學(xué)生尤其是初學(xué)物理的學(xué)生在歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí)，常出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，究其原因通?？蓺w納為以下幾種類型：
一、因果關(guān)系表述顛倒
倒1 某同學(xué)在做“研究電流和電阻”的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)后，收集了一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表，由表內(nèi)數(shù)據(jù)可得的結(jié)論是：___________。
U＝3V
電流I/A
0.3
0.2
0.1
電阻R/Ω
10
15
30
錯(cuò)誤結(jié)論 當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，導(dǎo)體的電阻跟通過導(dǎo)體的電流成反比。
分析 原因和結(jié)果，在物理實(shí)驗(yàn)中，通常表現(xiàn)為物理?xiàng)l件和現(xiàn)象，物理?xiàng)l件是原因，物理現(xiàn)象是結(jié)果，物理?xiàng)l件的改變引起了物理現(xiàn)象的變化。因此要?dú)w納科學(xué)規(guī)律，一方面要關(guān)注物理?xiàng)l件改變與物理現(xiàn)象變化之間的聯(lián)系，另一方面還要注意兩個(gè)物理量的因果關(guān)系，不能前后顛倒。由于導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻這兩個(gè)因素有關(guān)，因此本實(shí)驗(yàn)研究電流跟電阻的關(guān)系的方法是：保持導(dǎo)體兩端電壓不變，通過改變導(dǎo)體的電阻，來觀察電流的變化情況。因此，電阻的變化是原因，電流的變化是結(jié)果，且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的規(guī)律表明：當(dāng)導(dǎo)體兩端的電池一定時(shí)，導(dǎo)體的電阻增大為原來的幾倍，導(dǎo)體中的電流就減小為原來的幾分之一。
正確結(jié)論 當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。
二、結(jié)論缺少實(shí)驗(yàn)條件
例2 某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)探究氣體的壓強(qiáng)跟體積的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，先用一個(gè)小橡皮帽套在注射器下端的小孔上，以封住注射器內(nèi)一定質(zhì)量的空氣、再依次在注射器的活塞上放1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)同樣質(zhì)量的砝碼。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖所示，此實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是：________。
錯(cuò)誤結(jié)論 氣體的壓強(qiáng)越大，體積越小。
分析 在描述實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，語言要客觀、準(zhǔn)確。所描述的結(jié)果如果只是在某種實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行的，不僅要描述所探究的規(guī)律，還要客觀地指出這一規(guī)律所存在的條件。本實(shí)驗(yàn)是用封閉一段空氣來探究氣體壓強(qiáng)隨體積的變化規(guī)律，應(yīng)得出的結(jié)論是：“一定質(zhì)量的空氣，在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)越大，體積越小?！痹谶@段描述中，“一定質(zhì)量”“空氣”“溫度不變”，講的就是實(shí)驗(yàn)條件，“壓強(qiáng)跟體積成反比”講的是規(guī)律。如果進(jìn)一步對(duì)各種氣體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，上述成反比的規(guī)律都成立，便可以把上述描述中的“空氣”改為具有更為廣泛意義的“某種氣體”。
正確結(jié)論 一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)越大，體積越小。
三、實(shí)驗(yàn)條件表述錯(cuò)誤
例3 如圖2所示，讓鋼球從斜面上由靜止?jié)L下，打到一個(gè)小木塊上，能將木塊撞出一段距離。放在同一水平面上相同位置的木塊，被撞得越遠(yuǎn)，表示鋼球的動(dòng)能越大。現(xiàn)用質(zhì)量不同的鋼球從同一高度滾下，看哪次木塊被推得遠(yuǎn)。此實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是：_________。
錯(cuò)誤結(jié)論 當(dāng)物體的高度一定時(shí)，質(zhì)量越大，具有的動(dòng)能越大。
分析 “控制變量法”是初中物理實(shí)驗(yàn)中常用的探索問題和分析解決問題的科學(xué)方法之一，它在實(shí)驗(yàn)探究中具體的做法是：為了研究某物理量同影響它的多個(gè)因素中的一個(gè)因素之間的關(guān)系，可將除了這個(gè)因素以外其他因素人為地控制起來，使它們保持不變，以便觀察和研究該物理量與該因素之間的關(guān)系。
本題實(shí)驗(yàn)研究的是動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系，由于影響小球的動(dòng)能的因素有兩個(gè)：質(zhì)量和速度，因此研究動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系所采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法，即在保持小球的速度不變的條件下，改變小球的質(zhì)量，來研究動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系。本題實(shí)驗(yàn)中讓質(zhì)量不同的鋼球從同一斜面的同一高度滾下只是控制小球到達(dá)斜面底端時(shí)的速度不變的一種方法。因此在表述動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，它的實(shí)驗(yàn)條件是：使小球到達(dá)斜面底端時(shí)的速度不變，而不是小球的高度不變。
正確結(jié)論 當(dāng)物體的速度一定時(shí)，質(zhì)量越大，具有的動(dòng)能越大。
四、研究問題判斷錯(cuò)誤
例4 某同學(xué)在用一槍彈簧制作彈簧測(cè)力計(jì)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在彈簧的下端掛不同重力的鉤碼，對(duì)應(yīng)的彈簧的長(zhǎng)度也不同，具體數(shù)據(jù)見下表：
鉤碼重力G/N
0
1
2
3
4
5
彈簧長(zhǎng)度l/cm
3
5
7
9
11
13
分析表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你得到的一個(gè)重要的結(jié)論是：__________。
錯(cuò)誤結(jié)論 物體受到的重力越大，彈簧的長(zhǎng)度就越長(zhǎng)。
分析 在分析、處理數(shù)據(jù)時(shí)，首先要明確本實(shí)驗(yàn)要解決什么問題，需要研究什么物理量之間的關(guān)系，涉及這些物理量變化關(guān)系的數(shù)據(jù)有哪些，也就是說，學(xué)生應(yīng)該具備選擇實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。
該實(shí)驗(yàn)是研究彈簧受到的拉力與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系，因此在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納結(jié)論時(shí)，應(yīng)表述出這兩個(gè)量之間的關(guān)系。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，鉤碼受到的重力的大小反映的是彈簧受到的拉力的大小，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明：彈簧下端所掛的鉤碼越重，彈簧的伸長(zhǎng)量就越大，且隨著鉤碼的總重均勻增加，彈簧如伸長(zhǎng)量地均勻增加。
正確結(jié)論 在彈簧的彈性限度內(nèi)，彈簧受到的拉力越大，彈簧的伸長(zhǎng)量就越長(zhǎng)（或：在彈簧的彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長(zhǎng)量與所受到的拉力成正比）。
中學(xué)生尤其是初學(xué)物理的學(xué)生在歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí)，常出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，究其原因通?？蓺w納為以下幾種類型：
一、因果關(guān)系表述顛倒
倒1 某同學(xué)在做“研究電流和電阻”的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)后，收集了一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表，由表內(nèi)數(shù)據(jù)可得的結(jié)論是：___________。
U＝3V
電流I/A
0.3
0.2
0.1
電阻R/Ω
10
15
30
錯(cuò)誤結(jié)論 當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，導(dǎo)體的電阻跟通過導(dǎo)體的電流成反比。
分析 原因和結(jié)果，在物理實(shí)驗(yàn)中，通常表現(xiàn)為物理?xiàng)l件和現(xiàn)象，物理?xiàng)l件是原因，物理現(xiàn)象是結(jié)果，物理?xiàng)l件的改變引起了物理現(xiàn)象的變化。因此要?dú)w納科學(xué)規(guī)律，一方面要關(guān)注物理?xiàng)l件改變與物理現(xiàn)象變化之間的聯(lián)系，另一方面還要注意兩個(gè)物理量的因果關(guān)系，不能前后顛倒。由于導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻這兩個(gè)因素有關(guān)，因此本實(shí)驗(yàn)研究電流跟電阻的關(guān)系的方法是：保持導(dǎo)體兩端電壓不變，通過改變導(dǎo)體的電阻，來觀察電流的變化情況。因此，電阻的變化是原因，電流的變化是結(jié)果，且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的規(guī)律表明：當(dāng)導(dǎo)體兩端的電池一定時(shí)，導(dǎo)體的電阻增大為原來的幾倍，導(dǎo)體中的電流就減小為原來的幾分之一。
正確結(jié)論 當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。
二、結(jié)論缺少實(shí)驗(yàn)條件
例2 某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)探究氣體的壓強(qiáng)跟體積的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，先用一個(gè)小橡皮帽套在注射器下端的小孔上，以封住注射器內(nèi)一定質(zhì)量的空氣、再依次在注射器的活塞上放1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)同樣質(zhì)量的砝碼。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖所示，此實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是：________。
錯(cuò)誤結(jié)論 氣體的壓強(qiáng)越大，體積越小。
分析 在描述實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，語言要客觀、準(zhǔn)確。所描述的結(jié)果如果只是在某種實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行的，不僅要描述所探究的規(guī)律，還要客觀地指出這一規(guī)律所存在的條件。本實(shí)驗(yàn)是用封閉一段空氣來探究氣體壓強(qiáng)隨體積的變化規(guī)律，應(yīng)得出的結(jié)論是：“一定質(zhì)量的空氣，在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)越大，體積越小?！痹谶@段描述中，“一定質(zhì)量”“空氣”“溫度不變”，講的就是實(shí)驗(yàn)條件，“壓強(qiáng)跟體積成反比”講的是規(guī)律。如果進(jìn)一步對(duì)各種氣體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，上述成反比的規(guī)律都成立，便可以把上述描述中的“空氣”改為具有更為廣泛意義的“某種氣體”。
正確結(jié)論 一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)越大，體積越小。
三、實(shí)驗(yàn)條件表述錯(cuò)誤
例3 如圖2所示，讓鋼球從斜面上由靜止?jié)L下，打到一個(gè)小木塊上，能將木塊撞出一段距離。放在同一水平面上相同位置的木塊，被撞得越遠(yuǎn)，表示鋼球的動(dòng)能越大。現(xiàn)用質(zhì)量不同的鋼球從同一高度滾下，看哪次木塊被推得遠(yuǎn)。此實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是：_________。
錯(cuò)誤結(jié)論 當(dāng)物體的高度一定時(shí)，質(zhì)量越大，具有的動(dòng)能越大。
分析 “控制變量法”是初中物理實(shí)驗(yàn)中常用的探索問題和分析解決問題的科學(xué)方法之一，它在實(shí)驗(yàn)探究中具體的做法是：為了研究某物理量同影響它的多個(gè)因素中的一個(gè)因素之間的關(guān)系，可將除了這個(gè)因素以外其他因素人為地控制起來，使它們保持不變，以便觀察和研究該物理量與該因素之間的關(guān)系。
本題實(shí)驗(yàn)研究的是動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系，由于影響小球的動(dòng)能的因素有兩個(gè)：質(zhì)量和速度，因此研究動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系所采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法，即在保持小球的速度不變的條件下，改變小球的質(zhì)量，來研究動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系。本題實(shí)驗(yàn)中讓質(zhì)量不同的鋼球從同一斜面的同一高度滾下只是控制小球到達(dá)斜面底端時(shí)的速度不變的一種方法。因此在表述動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，它的實(shí)驗(yàn)條件是：使小球到達(dá)斜面底端時(shí)的速度不變，而不是小球的高度不變。
正確結(jié)論 當(dāng)物體的速度一定時(shí)，質(zhì)量越大，具有的動(dòng)能越大。
四、研究問題判斷錯(cuò)誤
例4 某同學(xué)在用一槍彈簧制作彈簧測(cè)力計(jì)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在彈簧的下端掛不同重力的鉤碼，對(duì)應(yīng)的彈簧的長(zhǎng)度也不同，具體數(shù)據(jù)見下表：
鉤碼重力G/N
0
1
2
3
4
5
彈簧長(zhǎng)度l/cm
3
5
7
9
11
13
分析表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你得到的一個(gè)重要的結(jié)論是：__________。
錯(cuò)誤結(jié)論 物體受到的重力越大，彈簧的長(zhǎng)度就越長(zhǎng)。
分析 在分析、處理數(shù)據(jù)時(shí)，首先要明確本實(shí)驗(yàn)要解決什么問題，需要研究什么物理量之間的關(guān)系，涉及這些物理量變化關(guān)系的數(shù)據(jù)有哪些，也就是說，學(xué)生應(yīng)該具備選擇實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。
該實(shí)驗(yàn)是研究彈簧受到的拉力與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系，因此在分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納結(jié)論時(shí)，應(yīng)表述出這兩個(gè)量之間的關(guān)系。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，鉤碼受到的重力的大小反映的是彈簧受到的拉力的大小，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明：彈簧下端所掛的鉤碼越重，彈簧的伸長(zhǎng)量就越大，且隨著鉤碼的總重均勻增加，彈簧如伸長(zhǎng)量地均勻增加。
正確結(jié)論 在彈簧的彈性限度內(nèi)，彈簧受到的拉力越大，彈簧的伸長(zhǎng)量就越長(zhǎng)（或：在彈簧的彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長(zhǎng)量與所受到的拉力成正比）。