1对中考实验题变化规律进行变式探究
在中考实验复习教学中，教师要引导学生进行观察、实验、猜想、验证、分析、交流与评估等物理活动，探究物理的原理、规律、结论的“变”与“不变”，先从容易探索的问题情境入手，在获得相关结论后，再创设实验的连续变化的问题情境，进一步探究结论可能发生变化或影响.
例1只有一个电流表，一个定值电阻R0，一个未知电阻Rx，合适的恒定电压的电源，一个开关，导线若干，求测Rx的阻值.
解析（1）将R0和Rx并联，先将电流表与R0串联，测流过R0的电流，记为I0.
（2）再将电流表移动和Rx串联，测流过Rx的电流，记为Ix.
（3）待测电阻的表达式：Rx=UxIx=I0R0Ix.
变式一只有一个电流表，一个0～20Ω的变阻器R0，一个未知电阻Rx，合适的恒定电压的电源、一个开关，导线若干，求测Rx的阻值.（要求不得改动电路）
解析（1）把电源、电流表、开关、Rx与滑动变阻器串联起来.
（2）测量当滑阻为最大电阻R0时的电流I1.
（3）把滑阻调至0Ω，记录电流表电流为I2.
（4）待测电阻的表达式：Rx=I1R0I2-I1.
变式二只有一个电压表，一个定值电阻R0，一个未知电阻Rx，合适的恒定电压的电源，一个开关，导线若干，求测Rx的阻值.
解析（1）将定值电阻R0与未知电阻Rx串联，再经开关和导线接到电源的两端.
（2）将电压表并联到R0两端，测出电压数值是U0.
（3）再将电压表并联到Rx两端，测出电压数值是Ux.
因为两个电阻是串联关系，通过它们的电流是相等的，所以有UxRx=U0R0.
（4）待测电阻的表达式：Rx=R0UxU0.
不断变换问题的条件和结论，层层推进，揭示问题的本质，从不断变化中寻找物理实验的规律性，展示物理知识发生、发展和应用过程，有目的、有意识地引导学生从“变”的现象中发现“不变”的本质，在“不变”的本质中探究“变的”的规律，使知识融会贯通.
2对物理实验题的类比联想进行变式探究
类比联想是以类比为方法、以联想为导向的探求物理规律和探索解题思路的策略，在中考实验教学中，要适时引导学生运用类比方法观察实验现象、联想和分析问题，根据问题的特定条件探索解题思路，在运用类比的过程中，使学生学会思考，培养探究能力，克服思维定势，提高应变能力.
例2用天平、量筒、烧杯、细线和水，如何测固体物质的密度？
变式一天平、量筒、烧杯，如何测液体的密度？
变式二现有天平（无砝码）、量筒、烧杯和水，如何测定某未知液体的密度？
变式三用弹簧测力计、量筒、烧杯、细线和水，如何测固体物质的密度？
变式四用弹簧测力计、量筒、烧杯、细线和水，如何测液体物质的密度？
在中考实验复习中，通过训练引导学生多侧面、多角度地思考问题，让学生多探讨、多争论，能有效地训练学生思维的完备性、深刻性和创造性.
3对中考实验题横向联系进行变式探究
一些实验题可以从不同角度拓展，可以一题多解；可以弱化条件，探索结论，通过让学生大胆探索，积极寻找解决问题的方法，培养学生的发散思维.
例3现有如图1所示的长方体小金属块，实验室备有毫米刻度尺、调节好的天平、砝码、弹簧秤、量筒、玻璃棒、足够的水、细线等.请你自行选择仪器，进行必要的测量后，计算小金属块的密度，要求：（1）至少两种方法，其中一种方法必须运用浮力的知识；（2）写出操作步骤并用适当的符号表示要测量的物理量；（3）写出计算金属块密度的表达式.
解析该题既是开放性的设计实验题，又是一道计算题，要求考生自选仪器，自己设计方案测定金属块密度，给考生以广阔的思维空间.克服了以往实验考核模式归一，器材统一，步骤相同，结论样板化的通病.此题有多种解法，考生将各显神通，创设各具特点的实验方案，从而有效地考核考生的创新能力和创新意识，提高实验考核的选优功能.
变式一选择器材：弹簧秤、刻度尺、金属块.
解析实验步骤：（1）用细线系住金属块挂在弹簧秤上测出金属块的重力为G；（2）计算出金属块的质量为m=G/g；（3）用刻度尺测出金属块的长a、宽b、高c.计算金属密度的表达式ρ=G/abcg.
变式二选择器材：天平、量筒、水、金属块.
[HJ1.35mm]解析实验步骤：（1）用天平测出质量m；（2）用量筒先装适量的水，体积为V1；（3）将金属块轻轻放入量筒内，读出水面对应的刻度V2；（4）计算金属块的体积为V=V2-V1；计算金属密度的表达式为ρ=mV2-V1.
变式三选择器材：弹簧秤、量筒、水、金属块.
解析实验步骤：（1）用弹簧秤测出金属块的重力为G；（2）计算出金属块的质量为m=G/g；（3）用量筒测量出金属块的体积为V.计算金属密度的表达式为ρ=G/Vg.
变式四选择器材：天平、玻璃杯、水、细线.
解析实验步骤：（1）用天平测出玻璃杯和水的总质量为m1；（2）用细线系住金属块，缓慢浸没在水杯中，溢出部分水后，测出玻璃杯、水、金属块的总质量为m2；（3）取出金属块，再用天平测出玻璃杯和剩余水的总质量为m3；（4）计算金属块的质量m=m2-m3，金属块的体积V=m1-m3ρ水.计算金属块密度的表达式为ρ=m2-m3m1-m3ρ水.
变式五选择器材：天平、弹簧秤、玻璃杯、水、细线、金属块.
解析实验步骤：（1）用天平测出金属块的质量为m；（2）用弹簧秤测出金属块的重力为G；（3）将金属块浸没在水中，用弹簧秤测出视重为G′；（4）计算金属块排开水的体积V=G-G′ρ水g，计算金属密度的表达式为ρ=mgG-G′ρ水.
变式六选择器材：弹簧秤、玻璃杯、水、细线、金属块.
解析实验步骤：（1）用弹簧秤测出金属块的重力为G；（2）将金属块全部浸没在水中，用弹簧秤测出视重为G′；（3）根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排.计算出金属块的体积为V=V排=F浮ρ水g=G-G′ρ水g；（4）根据公式G=mg=ρVg，计算出金属块密度的表达式为ρ=GVg=GG-G′ρ水.
通过变式训练，可以把一个看似孤立的问题从不同角度向外扩散，形成一个有规律可循，帮助学生在问题的解答中寻找解决类似问题的思路和方法.
4对物理实验条件变化进行变式探究
许多物理实验在中考复习中，应认真挖掘实验中丰富的内涵，变换不同的条件背景，引导学生对原理推广探究，使学生不断地完善知识结构，教会学生从情景或条件中提出问题，在实验的过程中懂得怎样观察，能从实验的可行性、数据的可靠性及实验结论进行简单评估.培养举一反三、触类旁通的能力.
例如：探究灯泡电功率的大小――观察小灯泡的亮度.
变式一探究灯泡串联――观察小灯泡的亮度.
变式二探究灯泡并联――观察小灯泡的亮度.
关键词:基础科学化学实验和谐创新
新课程标准的主旨是“落实科学发展观,构建和谐创新型的社会”。教育教学的各个环节都要以科学发展观为统领,指导教学全过程。化学是一门以观察和实验为基础的学科,一个好的试验,能揭示事物的本质,同时,更能激发学生的学习情趣,将会影响学生未来的发展。在科学大爆炸的时代,落实科学发展观,构建和谐创新型社会是中国人乃至全世界人民的一个共同走向。无论是工作在高科技领域的科技工作者,还是工作在知识传授领域的教师,都应践行科学发展观,把本职工作推向更高阶段。
作为知识传授者,如果一味地按传统理念去做,创新意识滞后,必定会使学生的学习热情受挫。那么我们就要竭尽全力激发学生的学习热情,培养学生的动手能力、动脑能力、分析问题和解决问题的能力,提高课堂效率。笔者在多年的实验教学实践中,对教材的部分演示实验做了改进,并设计了一些新课程标准没有的实验。电解质是一个非常重要的概念,新课程标准又非常重视学生的认识过程,而教材中只有抽象的定义,没有专门研究建立电解质概念的仪器,为解决这一抽象概念的建立,今介绍自行设计的电解质演示仪的原理及使用方法,供其他教师参考。
一、仪器的装置
1.实验装置图(如图1所示)。
2.简图(如图2所示)。
3.电路图(如图3所示)。
图1图2图3
4.各部分名称
(1)导电仪;(2)电极;(3)气孔;(4)电池组;(5)开关;(6)指示灯;(7)发声音乐块;(8)铁架台。
二、实验原理
验证:熔融状态或溶于水能够导电的化合物
原理:电解质阳离子+阴离子
电解质水合H++水合OH-
自由移动的离子在外加电场作用下做定向移动。
三、实验用品
自来水、蒸馏水、酒精灯、Na2S2O3•5H2O
四、实验方法
1.先将演示仪两个电极上的接线柱用导线连接,形成一闭合电路,就会发出悦耳动听的音乐且指示灯(发光二极管)变亮。
2.验证Na2S2O3•5H2O晶体的导电性能,取少量Na2S2O3•5H2O晶体放入电解质演示仪的试管内,接通电路,这时指示灯不亮,音乐不响,说明Na2S2O3•5H2O晶体是不能导电的。
3.给电解质演示仪试管内的Na2S2O3•5H2O晶体稍微加热,到40℃时,听到音乐声,看到指示灯变亮。说明熔融状态下的Na2S2O3•5H2O可以导电。
原理:Na2S2O32Na++S2O32-
Na2S2O3•5H2O晶体在熔融状态下电离成自由移动的离子,在外加电场的作用下做定向运动,有电流通过,演示仪发出悦耳的音乐,使指示灯亮了起来。
4.取10ml蒸馏水置于电解质演示仪中,闭合电路,指示灯不亮,但发出微弱的音乐,断开电路,取少量的Na2S2O3•5H2O晶体加入演示仪的蒸馏水中,抽动搅拌器搅拌,闭合电路,指示灯变亮的同时发出悦耳动听的音乐。原理:
Na2S2O3+H2O2Na++S2O32-+H++OH-
说明电解质溶于水能够导电。
5.取自来水10ml置于演示仪中,闭合电路,指示灯亮的同时也能发出较强的音乐。说明自来水内有无机盐(电解质),是多种电解质的稀溶液。
五、优点
1.实验现象直观、易于观察。
2.实验选材简单、成本低价值高。
3.实验操作方法简单、性能稳定、安全可靠。
4.知识含量大、可信度高。
六、拓展
实验演示仪可供初中、高中、大学通用。
1.初中
讲解水的净化可用该演示仪验证井水、污水、自来水、蒸馏水,保护水资源的重要性。借助演示仪可讲解如何净化水和保护水资源的重要性,极大增加感彩。
2.高中
(1)验证:电解质的电离
①强电解质的电离NaNO3、KNO3、NaCL
②弱电解质的电离CH3COOH、NH3•H2O
(2)验证电离平衡
①水的电离平衡:H2OH++OH-
说明纯水的导电能力是极弱的。
②弱电解质的电离平衡
CH3COOHCH3++COOH-
NH3•H2ONH4++OH-
③离子反应发生条件的验证(生成沉淀、生成气体、生成弱电解质H2O)
Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4+2H2O
Ba2++SO42-=BaSO4
④化学能转变为电能的验证
土豆插上两极连入演示仪
化学能电能
3.与大学知识的衔接
(1)验证浓度对平衡的影响
(2)盐类的水解验证(水解平衡)
关键词：J型管；电解饱和食盐水；优化设计；化学教学
文章编号：1005－6629(2012)1－0045－02中图分类号：G633.8文献标识码：B
电解饱和食盐水实验，是苏教版普通高中课程标准教科书《化学1》中的一个重要演示实验。但课本中的实验操作存在以下不足：一、两极看到少量气泡虽然较快，但要收集一试管的氢气，需要较长一段时间。书上的2min会不够，既使用最小的试管(5ml)，电压20V，也至少要5min。二、检验氯气的过程不够简便也不环保。由于采用一支U型管，U型管上端已存在部分空气，会对气体的收集有所影响，尤其氯气的黄绿色很浅，且在验证过程中难免有部分氯气泄漏。
我们通过多次探究对该实验做了如下的优化设计。
1实验用品
仪器材料：直流电源、J型管、注射器、石墨棒、铁片、表面皿、导线、导管与橡胶管若干。
药品试剂：精制饱和食盐水、氢氧化钠溶液、淀粉碘化钾试纸、肥皂水、酚酞试剂。
2实验装置
如图1所示：
(1)J型管中装入已精制的饱和食盐水，其中低端要装满液体，排尽空气，高端加入几滴酚酞试剂。
(2)J型管低端塞上单孔橡皮塞，石墨碳棒作为阳极，插入注射器。插入液体中的碳棒长度最好等于J型管两端的高度差。若碳棒长度过短反应不够充允过长会则会引起溶液溢出J型管高端。注射器排尽空气，内壁预先粘有湿润的淀粉碘化钾试纸，注射器的针头露出橡皮塞即可。
(3)J型管高端塞上单孔橡皮塞，铁片作为阴极，并且插入导管，外导管连接如图1。铁片宜剪成细条状，加大与溶液的接触面积。导管接触肥皂水的一端最好使用尖嘴，能够更好地吹出气泡。
3实验步骤
(1)按图1所示搭建好装置，接通电源，调节电压约为20V，反应开始。
(2)观察J型管两端产生气体，J型管高端液面变成红色，说明有氢氧化钠生成。表面皿上的肥皂水有气泡吹出。待低端产生的气体，将液面压到电极末端以下时，反应自动停止，整个过程需时不到2分钟。
(3)用点燃的火柴靠近表面皿上的气泡，若发出尖锐的爆鸣声，可验证为氢气。
(4)用注射器抽取阳极产生的黄绿色气体，若注射器内壁湿润的淀粉碘化钾试纸从无色变成蓝色，可验证为氯气。
(5)当用注射器抽气之后，J型管低端的液体又上升与石墨电极接触，反应继续进行。
(6)最后，将注射器中多余的氯气缓慢注入碱液中(处理尾气)。
4优点
(1)实验现象明显。由于J型管低端预先是装满液体的，排尽了空气，所以产生的气体为较纯净的氯气，遇到注射器中的湿润淀粉碘化钾试纸的变色反应十分明显。
(2)反应时间短。不用收集一试管的氢气来检验氢气，只要有少量就可以吹出肥皂泡，且验证氢气安全，具有趣味性。
(3)实验可循环进行，实验现象再现性好。只要控制注射器对氯气的抽放就可以了，免去了很多步骤。若要反复验证实验，操作也是很方便的。
(4)体现绿色化的思想。实验过程中，氯气没有与空气接触，实现零污染。
参考文献：