例说设计类实验题的解法

【来源：易教网 更新时间：2025-06-29】

设计类实验是对原有实验知识的再认识和再加工，大致可分为：设计实验目的、设计实验原理、设计实验器材、设计实验步骤、设计实验记录表格等五个方面，试题一般涉及其中的一个或几个方面的设计。

这类题的设计思路和过程通常是：明确实验目的→确定实验原理→确定需要测量的物理量→选择实验器材→设计实验步骤→处理实验数据等。例1（北京市）已知空气可以传播声音，请设计一个简易实验，证明固体也能够传播声音。请写出实验所需要的器材、实验步骤以及实验分析与结论。要求设计的实验具有可行性，要符合安全原则。

（1）实验器材：（2）实验步骤：（3）实验分析与结论： 解析本题只明确了实验目的，其它几个方面都是开放的，需要根据不同的实验方法，自选器材进行解答： 方法一： 实验器材：大广口瓶、橡皮塞、小闹钟。实验步骤：把小闹钟调至响铃状态，然后轻放于大广口瓶中，听小闹钟的铃声，要求能听到明显的铃声。

用橡皮塞盖在大广口瓶的瓶口上并塞紧，要求不漏气。然后，再听小闹钟的铃声。实验分析与结论： 瓶内空气与瓶外空气完全被大广口瓶和橡皮塞隔离，如果第二次仍能听到小闹钟的铃声，则可证明听到的铃声是通过大广口瓶和橡皮塞传播出来的，即固体也能传播声音。方法二： 实验器材：白纸、铅笔、长条桌。

实验步骤：同学甲在长条桌的一端用铅笔在白纸上用力均匀地写“一”，同时同学乙在桌子的另一端把耳朵贴在桌面上听声音，重复几次实验，都可以清楚地听到写“一”时的声音。

同学乙将耳朵离开桌面（注意调整耳朵与笔的距离，保证与上几次实验相比，耳朵与笔的距离相同），同学甲在相同条件下继续写“一”，重复几次实验，都听不到甲在白纸上写“一”的声音。

实验分析与结论： 在相同条件下，耳朵贴在桌面上听得到声音，在空气中则听不到声音，说明听到的声音是通过桌子传播的，即固体可以传播声音。例2（连云港）现提供如下器材：正方体物块（密度大于水的密度）、天平（附砝码）、弹簧测力计、溢水杯、烧杯、刻度尺、细线、水（水的密度已知）。

根据以上器材可以设计多个实验，如下表中的示例：测定正方体物块的密度。

请选用器材设计两个测定物块浸没在水中所受浮力的实验，按示例的表达形式完成下表内容： 所用器材及测量的物理量（并用符号表示） 表达式 所用器材及测量的物理量（并用符号表示） 表达式 示例：测物块 的密度 用刻度尺测物块边长L，用天平测物块的质量m 测物块受到的浮力 方法一 ＝ 测物块受到的浮力 方法二 ＝ 解析本题的特点是根据所给器材及案例，先确定实验原理，再选定器材设计实验方案： 方法一： 用弹簧测力计测出正方体物块重G，读出正方体物块浸没在水中不同深度时弹簧测力计的示数F，则正方体物块的浮力。

方法二： 将正方体物块浸没在盛满水的溢水杯中，用弹簧测力计测出正方体物块在不同深度处排入烧杯中的水重，根据阿基米德原理。则正方体物块受到的浮力。

方法三： 用天平称出装有适量水的烧杯的质量m1，将正方体物块浸没在水中不同深度处(正方体物块不接触底和侧壁)，测出此时烧杯的总质量m2，正方体物块对杯中水的压力，因为压力F与正方体物块的浮力是相互的，所以正方体物块的浮力＝。

例3（无锡市）为探究滑动摩擦力大小与什么因素有关，小明设计了如图甲所示的实验： ⑴ 如果要想利用此实验来探究滑动摩擦力的大小与压力的关系，应设计怎样的实验步骤？

⑵ 在探究滑动摩擦力的大小是否与物体间的接触面积有关时，小明先后用大、小木块按照图甲所示的方法进行对比实验。小明的做法是否正确？为什么？

⑶ 在研究此问题时，小红设计的实验如图乙所示，弹簧测力计一端固定，另一端钩住长方形木块，木块下面是一长木板，实验时拖拉长木板，然后读出弹簧力计的示数，即可测出木块和木板之间的摩擦力。小明看了小红的实验后，认为小红设计的实验优于自己设计的实验。对此你能说出其中的原因吗？

解析这类题的特点是在所给的实验设计中，可能有不当之处，要求指出并改进，更灵活地考查学生设计实验的能力。本题既有实验步骤的设计又有对实验设计的评价，综合性较强，学生可以利用控制变量的方法逐步去解决。

答案如下： ⑴ 用弹簧测力计拉动木块，使它做匀速直线运动读出其示数为F1，在木块上加一重物后，重复上面的实验，读出弹簧测力计的示数为F2，比较F1和F2的大小。⑵ 不正确，因为实验时没有保持相同的压力。⑶ 弹簧测力计静止，便于读数。