要完成某項(xiàng)科學(xué)探究的最終任務(wù)，就必須對(duì)探究過(guò)程中所收集的證據(jù)或數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，從而得出某些規(guī)律、找到某種關(guān)系。分析、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，正確得出結(jié)論，是科學(xué)探究的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，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�？梢詺w納為以下幾種類(lèi)型：
一、因果關(guān)系顛倒
例1小輝同學(xué)在做“探究電流跟電壓、電阻之間的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)改變電路中的電壓和電阻，分別測(cè)得了如下兩組數(shù)據(jù)：
表一
實(shí)驗(yàn)次序
R=10?
U/V
I/A
①
2
0．2
②
3
0．3
③
6
0．6
表二
實(shí)驗(yàn)次序
U=3V
R/?
I/A
①
5
0．6
②
10
0．3
③
15
0．2
分析表一數(shù)據(jù)，可得到的結(jié)論是。
分析表二數(shù)據(jù)，可得到的結(jié)論是。
錯(cuò)誤結(jié)論分析表一可得到的結(jié)論：當(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，導(dǎo)體兩端的電壓與通過(guò)導(dǎo)體的電流成正比。分析表二可得到的結(jié)論：當(dāng)導(dǎo)體的電壓一定時(shí)，導(dǎo)體的電阻與通過(guò)導(dǎo)體的電流成反比。
分析采用控制變量探究問(wèn)題，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，要分清哪個(gè)因素是自變量（引起實(shí)驗(yàn)結(jié)果變化的原因），哪個(gè)因素是因變量（實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其變化是由其它因素的變化引起的），要注意兩個(gè)物理量之間的因果關(guān)系，不能前后顛倒。分析表一中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，電壓是形成電流的原因，當(dāng)導(dǎo)體的電阻不變時(shí)，改變導(dǎo)體兩端的電壓，通過(guò)導(dǎo)體的電流將發(fā)生變化，因此，電壓變化是原因，電流變化是結(jié)果，應(yīng)該說(shuō)電流隨電壓如何變化。分析表二中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì)，當(dāng)電路中電阻發(fā)生改變時(shí)，電流將隨著改變，電阻變化是原因，電流變化是結(jié)果，應(yīng)該說(shuō)電流隨電阻如何變化。
正確結(jié)論分析表一數(shù)據(jù)可得正確結(jié)論為：當(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比。
分析表二數(shù)據(jù)可得結(jié)論為：當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
二、定量描述與定性分析混淆
例2一種半導(dǎo)體材料，其電阻隨溫度的升高而減小。為了研究其電學(xué)特性，小強(qiáng)和小明同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)，將其中一個(gè)元件R進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得其電流與加在它兩端的電壓值，測(cè)試數(shù)據(jù)如下表所示。
U/V
0．40
0．60
0．80
1．00
1．20
1．50
1．60
I/A
0．20
0．45
0．80
1．25
1．80
2．81
3．20
分析表中數(shù)據(jù)，元件R的I和U之間的關(guān)系是。
錯(cuò)誤結(jié)論元件R的電流隨電壓的增大而增大。
分析元件R的電阻隨溫度在變化，通過(guò)一組電流跟電壓的數(shù)據(jù)而得出電流隨電壓的增大而增大的定性結(jié)論，顯然不符合控制變量法。該題是要求分析得出元件R的I和U之間的定量關(guān)系式，從數(shù)據(jù)表中可以看出：U增大，I也增大，但I(xiàn)的增加值大于U的增加值，直接觀(guān)察表格中的數(shù)據(jù)，很難得出正確結(jié)論，須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)方法的處理才可。進(jìn)一步分析表格中數(shù)據(jù)，將電流值分別乘以0．8后可得到：0．16、0．36、0．64、1．00、1．44、2．248、2．56，它們分別是電壓值0．40、0．60、0．80、1．00、1．20、1．50、1．60的平方。
正確結(jié)論元件R的I和U之間的關(guān)系是：通過(guò)電阻元件的電流跟加在它兩端的電壓的平方成正比�；蛟的I和U之間的關(guān)系式為：I=1．25U2。
三、直觀(guān)錯(cuò)覺(jué)誤判
例3芳和小華在學(xué)習(xí)了液體壓強(qiáng)的知識(shí)后用加長(zhǎng)的飲料瓶做了如圖一所示的實(shí)驗(yàn)，在飲料瓶中灌滿(mǎn)水，然后在瓶的a、b處各扎一個(gè)小孔，觀(guān)察其后發(fā)生的現(xiàn)象。
經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)，他們發(fā)現(xiàn)從小孔中射出水流的射程s小孔處到落地點(diǎn)的水平距離OA跟小孔在水中的深度h和小孔到地面的高度H這兩個(gè)因素有關(guān)。為了研究水流的射程s與h、H之間的關(guān)系，他們將飲料瓶放置在水平桌面邊緣，看到如圖一所示的現(xiàn)象，由此他們得出了結(jié)論：小孔距水面的深度h越大，水流的射程越大。你認(rèn)為根據(jù)圖示的現(xiàn)象能否證明上述結(jié)論正確？請(qǐng)說(shuō)明你的理由。
錯(cuò)誤解答正確。從圖示的現(xiàn)象中看，小孔b所處深度比小孔a深度大，從小孔b射出的水流射程比小孔a遠(yuǎn)。
分析從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中看到水的深度h越大，水流射程s也越大，就得出小孔距水面的深度h越大，水流的射程越大的結(jié)論，是直觀(guān)錯(cuò)覺(jué)誤判。本題考查了學(xué)生對(duì)控制變量法是否真正的理解和掌握，題中h和H是兩個(gè)相互影響要么都不變要么都變的變量。要探究多個(gè)因素中的某一個(gè)因素對(duì)物理量的影響，應(yīng)該將除了這個(gè)因素以外的其它因素人為地控制起來(lái)，使它們保持不變，然后觀(guān)察和研究該物理量與該因素之間的關(guān)系。小孔b所處深度h大，但小孔b離地面高度H也大，存在兩個(gè)變量都在變化，可見(jiàn)從此現(xiàn)象中歸納出的結(jié)論并不可靠。
正確解答不正確。理由：實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有在控制H相同的條件下比較水流的射程，因而不能證明結(jié)論正確。
四、探究因素表述錯(cuò)誤
例4陳飛同學(xué)在做“探究物體的動(dòng)能與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如圖二所示的實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)操作：
步驟一：讓鐵球從斜面F點(diǎn)滾下打到一個(gè)小木塊上，推動(dòng)木塊使木塊從位置A移動(dòng)到位置B；
步驟二：讓鐵球從斜面E點(diǎn)滾下打到一個(gè)小木塊上，推動(dòng)木塊使木塊從位置A移動(dòng)到位置C。
分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以得出的結(jié)論是：。
錯(cuò)誤結(jié)論物體質(zhì)量一定，被舉高度越大，具有的動(dòng)能越大。
分析影響動(dòng)能的因素有物體的質(zhì)量和速度，鐵球從斜面不同高度滾下，到達(dá)水平面的速度不同。本題是研究在物體質(zhì)量一定的情況下，動(dòng)能大小與速度之間關(guān)系，必須保持質(zhì)量不變，改變速度，所以讓鐵球從斜面不同高度滾下，通過(guò)觀(guān)察鐵球在水平面上以不同速度推動(dòng)木塊做功多少，來(lái)探究動(dòng)能跟速度的關(guān)系。因此在表述動(dòng)能與速度的關(guān)系時(shí)，它的實(shí)驗(yàn)條件是：使鐵球的質(zhì)量不變，改變速度，而不是改變高度。
正確結(jié)論物體質(zhì)量一定，運(yùn)動(dòng)速度越大，具有的動(dòng)能越大。
五、研究問(wèn)題判斷錯(cuò)誤
例5為了探究“物體溫度升高時(shí)吸收熱量的多少跟哪些因素有關(guān)”，程陽(yáng)同學(xué)用兩個(gè)相同的燒杯分別盛水和煤油，再用兩個(gè)同樣的電加熱器加熱水和煤油，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表：根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)，分析得出的結(jié)論是：。
實(shí)驗(yàn)組別
物質(zhì)
質(zhì)量/g
初溫/℃
末溫/℃
加熱時(shí)間/min
1
煤油
50
20
30
4
2
水
50
20
30
8
錯(cuò)誤結(jié)論質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，升高相同的溫度，加熱時(shí)間長(zhǎng)短不同，水比煤油加熱時(shí)間長(zhǎng)。
分析在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、處理時(shí)，首先要明確本實(shí)驗(yàn)要解決的是什么問(wèn)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的因素有哪些。該實(shí)驗(yàn)是要探究物體溫度升高時(shí)吸收熱量的多少跟哪些因素有關(guān)，從表格數(shù)據(jù)可以看出，物體吸收熱量的多少跟物質(zhì)種類(lèi)、質(zhì)量和升高的溫度等因素有關(guān)，在沒(méi)有儀器可以直接測(cè)量物體吸收熱量的多少時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)換觀(guān)察加熱時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)判斷物體吸熱的多少，加熱時(shí)間長(zhǎng)短不同，反映的是物質(zhì)吸收熱量多少的不同。
正確結(jié)論質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量不同。
六、表象干擾產(chǎn)生錯(cuò)誤
例6小明同學(xué)用圖三所示電路探究導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻之間的關(guān)系，先后用5?、10?、20?的定值電阻接入電路的A、B兩點(diǎn)間，閉合開(kāi)關(guān)S，讀出電流表的示數(shù)并填入表中，分析數(shù)據(jù)表可知：。
實(shí)驗(yàn)次序
電阻R/?
電流I/A
①
5
0．4
②
10
0．3
③
20
0．2
錯(cuò)誤結(jié)論通過(guò)導(dǎo)體的電流隨電阻的增大而減小，電流與電阻成反比。
分析表面上看，電阻增大，電流減小，似乎找到了電流與電阻之間的關(guān)系。根據(jù)控制變量法，探究電流跟導(dǎo)體的電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持電阻兩端電壓不變，改變電阻，記錄電流，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析電流跟導(dǎo)體的電阻之間的關(guān)系。本題中當(dāng)R=5?時(shí)，U=I1R1=0．4A×5?=2V ；當(dāng)R=10?時(shí)，U=I2R2=0．3A×10?=3V；當(dāng)R=20?時(shí)，U=I3R3=0．2A×20?=4V。說(shuō)明該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中改接電阻后，沒(méi)有調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使A、B兩點(diǎn)間電壓保持不變，所以不能從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中歸納出電流與電阻成反比的結(jié)論。
正確結(jié)論小明在實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有控制電阻兩端的電壓保持不變。
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