验证性实验和设计方案题

2024-06-21

验证性实验和设计方案题（通用5篇）

验证性实验和设计方案题篇1

1．综合实验——研究两个力学小实验（可以配图说明）：

（1）请你设计一个验证性小实验，证明“在气体中，流速越大的位置压强越小”。

用手握着两张纸，让纸自由下垂，在两张纸的中间向下吹气，发现两张纸向中间靠拢，这说明在气体中，流速越大的位置压强越小。

2.请你设计实验验证：使用滑轮组可以省力。

用弹簧测力计测出一个钩码的重力，然后将钩码挂在滑轮组下，用弹簧测力计拉动滑轮组绳子的自由端做匀速直线运动，发现测力计的示数比钩码的重力小，这就说明使用滑轮组可以省力。

3.请你利用弹簧、木块设计实验验证：物体的弹性形变越大，弹性势能越大。

将弹簧放在水平桌面上，一段固定，另一端分别用不同的力推动木块压缩弹簧后迅速松手，发现弹簧被压缩的越短，木块被推出的越远，这就说明物体的弹性形变越大，弹性势能越大。

4.请你设计实验验证：动能和势能可以相互转化。

将滚摆旋至顶端后松手，发现滚摆上下反复运动，且向下运动时速度加快、向上运动时速度减慢，这说明动能和势能可以相互转化。

1.请你完成“探究摩擦力与绳子缠绕圈数的关系”的实验设计方案：

步骤：①将线绳在横杆上缠绕1圈，线绳一端悬挂重物，用弹簧测力计向上拉着线绳的另一端，做匀速直线运动，读出弹簧测力计的示数；②将线绳在横杆上分别缠绕2圈、3圈，重复上述实验。将数据记录在表格中，分析数据得出结论。表格：

2.请完成下列探究实验的设计方案：

表格

3.4.问题解决：

1、器材：薄壁平底试管、刻度尺、小木块、水、细铁丝、设计实验测出木块密度，推导出木块密度表达式。（配图说明）

2、器材：弹簧、刻度尺、细线、不规则小石块、水

设计实验测出石块密度并画出实验装置图，推导出木块密度表达式。

验证性实验和设计方案题篇2

一、实验资料

已知甲、乙、丙、丁四项风险资产, 各自的收益率及方差—协方差矩阵已放置在Excel表格中, 如下表所示:

要求:绘制组合的可行集、有效集及资本市场线 (假设无风险资产收益率为5%) 。

二、实验原理

1. 绘制可行集思路。

绘制可行集所需数据来源于对投资组合的标准差及收益率的计算。为了便于计算, 可把组合的标准差及收益率的计算公式写成矩阵相乘的形式。设W表示出资比例行向量, E (r) 表示资产期望收益率行向量, S表示资产组合的方差-协方差矩阵, 公式分别为:

其中:wi表示单项资产的出资比例;E (ri) 表示单项资产的期望收益率;Covij表示任意两项资产期望收益率的协方差。

组合的标准差公式为:, 其中:WT表示矩阵W的转置。

组合的收益率公式为:, 其中E (γ) T表示矩阵E (γ) 的转置。

在Excel 2003中, 每项资产的出资比例可用随机函数RAND () 生成, 计算组合的标准差和收益率所需的矩阵相乘通过MMULT函数实现, 计算组合的标准差过程中所需的矩阵转置运算通过TRANSPOSE函数实现。需要注意的是, 如果第一项资产的出资比例由RAND () 函数生成的模拟值为w1, 则第二项资产的出资比例应由“RAND () * (1-w1) ”模拟生成。

模拟生成多组出资比例, 可计算出多组组合的标准差和收益率数据, 在Excel 2003可用这些源数据生成散点图以模拟投资组合的可行集曲面。

2. 绘制有效边界思路。

有效边界是可行集曲面包络线上的一部分。投资组合包络线 (前沿) 是任何两个有效投资组合的所有凸组合的轨迹。如果能找到任何两个有效投资组合x和y, 就可按照两项风险资产组合可行集曲线的绘制方法来绘制投资组合的包络线。寻找两个有效投资组合x和y, 需要用到如下定理:

设c为常数, (R-c) T表示行向量:[E (r1) -c, E (r2) -c, E (r3) -c, …, E (rn) -c], R-c表示列向量。设向量z为联立线性方程R-c=Sz的解, 则这个解产生一个在可行集包络线上的投资组合W, 方式为:

根据定理, 通过设置两个不同的常数, 可以求出两个组合x和y中各资产的投资比例, 进而求出组合x和y的标准差、收益率及两者的协方差。在Excel 2003中, 可用MINVERSE函数来求矩阵S的逆矩阵。组合x和y的协方差等于用行向量表示的组合x出资比例乘以方差—协方差矩阵S再乘以用列向量表示的组合y出资比例, 即Covxy=Wn SWyT。

设置对组合x和y多种出资比例, 可计算出由组合x和y构成的多种组合的标准差和收益率。在多项标准差和收益率数据中, 存在最小方差组合点。它将“标准差—收益率”数据分成有效边界数据和无效边界数据, 据此可绘制有效边界。

3. 绘制资本市场线的思路。

资本市场线的特征是夏普比率值最大。在Excel 2003中, 可采用规划求解的方式计算夏普比率最大时的切点坐标 (即此时的标准差及收益率) 。无风险资产点与切点相连即为资本市场线。

三、实验步骤

1. 绘制可行集曲面。

(1) 生成数据。在A8输入0, 然后单击“编辑”、“填充”、“序列”, 选择序列产生在“列”, 类型“等差序列”, 步长值“0.02%”, 终止值“1”, 单击确定。

在B8输入“:=RAND () * (1-A8) ”;在C8输入“:=RAND () * (1-A8-B8) ”;在D8输入“:=1-SUM (A8:C8) ”。在E8输入“:=SQRT (MMULT (MMULT (A8:D8, $A$3:$D$6) , TRANSPOSE (A8:D8) ) ) ”。在F8输入公式“:=MMULT (A8:D8, $F$3:$F$6) ”。将A8:F8中的公式复制到“A9:F5008”中。

(2) 绘制图形。选中“E8:F5008”区域, 然后单击“插入”、“图表”, 出现“步骤之1图表类型”, 单击标准类型下的“XY散点图”, 选中第一个类型, 单击“下一步”。出现“步骤之2图表源数据”, 单击“系列”, 在“名称”后输入“可行集曲面”, 单击“下一步”。出现“步骤之3图表选项”, 在“图表标题”下输入“四项风险资产投资组合验证性实验设计”, 在“数轴X值”下输入“标准差”, 在“数值Y轴”下输入“收益率”。点击“完成”。

2. 绘制有效边界。

(1) 有效组合x和y中各资产的投资比例的确定。在I2和K2各输入一个常数, 其中第一个常数设为0, 第二个常数设为0.065。选中“H4:H7”区域, 按一下F2键, 输入“:=MMULT (MINVERSE (A3:D6) , F3:F6-I2) ”, 然后按“Ctrl+Shift+Enter”组合键。在I4中输入“:=H4/SUM ($H$4:$H$7) ”, 将I4中的公式复制到“I5:I7”。选中“J4:J7”区域, 按一下F2键, 输入“:=MMULT (MINVERSE (A3:D6) , F3:F6-K2) ”, 在K4中输入“:=J4/SUM ($J$4:$J$7) ”, 并将其复制到“K5:K7”。

(2) 组合x和y的收益率、方差及两者的协方差的确定。在I10中输入“:=MMULT (TRANSPOSE (I4:I7) , F3:F6) ”;在I11中输入“:=MMULT (MMULT (TRANSPOSE (I4:I7) , A3:D6) , I4:I7) ”;在J10中输入“:=MMULT (TRANSPOSE (K4:K7) , F3:F6) ”;在J11中输入“:=MMULT (MMULT (TRANSPOSE (K4:K7) , A3:D6) , K4:K7) ”;在I12中输入“:=MMULT (MMULT (TRANSPOSE (I4:I7) , A3:D6) , K4:K7) ”。

(3) x和y构成的凸组合数据及最小方差组合点的确定。在H16输入数值“-100%”, 然后单击“编辑”、“填充”、“序列”, 选择序列产生在“列”, 类型“等差序列”, 步长值“5%”, 终止值“2”, 单击确定。这样, 在“H16:H76”共产生了61个数值。在I16中输入“:=SQRT (H16^2*$I$11+ (1-H16) ^2*$J$11+2*H16* (1-H16) *$I$12) ”;在J16中输入“:=H16*$I$10+ (1-H16) *$J$10”;在K16中输入“:=IF (I16=MIN ($I$16:$I$256) , “最小”, “”) ”。用鼠标选中I16:K16区域, 把光标放在区域右下角, 当光标变成十字形时, 双击。“I16:K16”中的公式自动复制到“I17:K76”中。观察知:第57行存在最小方差组合点, “I16:J57”为有效边界数据区域, “I58:J76”为无效边界数据区域。

(4) 绘制有效边界、无效边界和最小方差组合点。选中绘图区, 单击鼠标右键, 在下拉菜单中, 单击“源数据”, 单击“系列”, 单击“添加”。“名称”后输入“有效边界”, “X值”后输入“=Sheet1!$I$16:$I$57”, “Y值”后输入“=Sheet1!$J$16:$J$57”, 单击“添加”;“名称”后输入“无效边界”, “X值”后输入“=Sheet1!$I$58:$I$76”, “Y值”后输入“=Sheet1!$J$58:$J$76”, 单击“添加”;“名称”后输入“最小方差组合点”, “X值”后输入“=Sheet1!$I$57”, “Y值”后输入“=Sheet1!$J$57”, 单击“确定”。

3. 绘制资本市场线。

(1) 生成数据。选中“H15:J16”, 按Ctrl+C键, 然后选中“M3”, 按Ctrl+V键。在“M5、N5”和“O5”中分别输入“无风险资产”、“0”和“5%”。在P3中输入“夏普比率”, 在P4中输入“:= (O4-O5) /N4”。单击“工具”、“规划求解” (如果看不到规划求解, 单击加载宏, 钩选规划求解) , 在弹出的对话框中设置目标单元格为$P$4, 等于“最大值”, 可变单元格设为“$M$4”, 约束后空缺, 单击“求解”, 等弹出对话框后单击“确定”。在M6、N6和O6中分别输入“辅助点”、“=N4*3”和“=SLOPE (O4:O5, N4:N5) *N6+INTERCEPT (O4:O5, N4:N5) ”。

(2) 绘制图形。选中绘图区, 单击鼠标右键, 在下拉菜单中, 单击“源数据”, 单击“系列”, 单击“添加”。“名称”后输入“切线”, “X值”后输入“=Sheet1!$N$4:$N$6”, “Y值”后输入“=Sheet1!$O$4:$O$6”, 单击“确定”。选中刚绘制的切线, 单击鼠标右键, 单击“添加趋势线”, “类型”下选“线性”, 单击“选项”后在“显示公式”前, 打上对号“√”, 单击“确定”。对坐标轴刻度、绘图区格式及图例显示位置等进行调整, 最终绘成图1, 图中显示出的公式表示了切线方程, 即资本市场线方程。

4. 对图形的考察。

由于本实验中将甲乙丙丁四项资产的出资比例分别限制在0至100%之间, 所绘制的可行集曲面被限制在包络线右边较小的区域内。

如果出资比例突破0~1限制, 所绘制的可行集曲面将充满包络线右边整个区域, 验证设计如下:将A8、B8和C8中的公式分别改为“=RAND () *2-1”, 选中“A8:C8”, 将鼠标放在区域右下角, 当光标变成十字形时, 双击, A8、B8和C8中的公式自动填充到下方各单元格中。其他单元格数据自动更新, 图1所示的可行集曲面自动扩展至包络线右边整个区域 (如图2所示) 。

四、结语

投资组合理论的推导演绎借助了大量的数学方法, 逻辑性强, 学生不容易理解。本文结合学生们熟悉的Excel软件设计了验证性实验, 对允许做空时的情形进行了考察, 必能促进学生们对投资组合理论的理解和掌握, 对教师的教学亦有一定的参考价值。

参考文献

[1].薛来.验证性实验中融合探究性和实战性的探索与实践.实验技术与管理, 2010;11

[2].彭晓峰.财务管理的实验教学思考.经济研究导刊, 2011;3

[3].马忠.公司财务管理理论与案例.北京:机械工业出版社, 2009

[4].赵志东.Excel VBA基础入门.北京:人民邮电出版社, 2006

验证性实验和设计方案题篇3

一、教学目标上的差异

验证性实验的教学目标是：验证、巩固习得知识，培养观察和操作能力、以及科学思维能力。例如“探究蚂蚁的通讯”的教学目标是：观察蚂蚁的嗅觉和触角，弄清楚蚂蚁是如何交流信息，识别所行路径的；学会设计蚂蚁通讯的实验情境；学会做好观察记录和实验总结。转换成探究性实验的教学目标是：探究学习新知识，培养独立探求、观察和操作能力以及科学思维能力。于是例如实验一的教学目标是：探究蚂蚁的通讯方式，了解蚂蚁在群体中的信息交流；认同合作交流的重要性。

二、实验的知识储备不同

验证性实验是在知识教学之后进行的，它依据既得知识结构检验和巩固习得知识并培养实验技能，其结果是在学生预料之中的。学生必须有一定的较为系统的知识和能力作基础。比如学生实验前就已经了解了“蚂蚁的嗅觉和触觉的特点及功能”“蚂蚁能够通过嗅觉和触觉传递信息”“蚂蚁传递信息的途径和方式”等知识，学生实验完全在这些知识的基础上进行方案设计，并按部就班地一步步做实验研究，进行已有认知结果的验证。而探究性实验是实验和知识教学同步进行的，边发现问题、边寻找答案、边归纳总结。知识伴随着实验的结束而产生，学生并不一定需要某方面全部或系统的知识储备。比如：是因为“一个群体动物的个体之间需要通讯”这点知识而引发“蚂蚁是怎样交流信息？”这一疑问的。从而激发学生参与探究的兴趣，最后得出两点结论：（1）蚂蚁的通讯方式之一是依靠气味，即利用了嗅觉；嗅觉感受器分布在触角上。此外，蚂蚁也会利用触角的功能相互沟通。（2）没有通讯，动物的个体间就无法取得联系，对群体生活的动物来说，孤立的个体取食和御敌都很困难，不同性别交配繁殖也将受影响。

三、实验程序的差别

四、认识规律的差异

验证性实验是以知识验证知识，属于“由理论指导实践，且巩固理论”的认知方式，在这种实验中并不能产生新知识，只注重习得知识的巩固和提高，锻炼实验技能。这种实验适于理论知识较丰富的高年级学生。比如：学生必须先通过文字或录像，也可以通过以前的已有认知，知道蚂蚁的嗅觉、触觉及相关知识，了解蚂蚁通讯和识别路径的方法，然后才能够设计合理的实验方案，并按步骤进行独立操作，得出正确的结论。而探究性试验是以实践来发现规律和知识，是典型的“由实践到理论”的认知方式，同时可衍生出“由理论再回到实践，以实践证明理论”的后续认知。这种实验适于激发低年级学生的好奇心、发现新知识。比如：先由实验探究出“蚂蚁是怎样交流信息的？”得出结论后，可能会引起学生许多其他的疑问，从而用这个结论作为理论基础，探索其他问题。

五、信息整理上的差异

验证性实验的信息来源具有单向性，习得知识来源于书本和教师，根据固定的实验程序进行操作，学生可以独立完成实验全过程，得出一个固定而统一的结果。比如：首先明确实验原理和目的要求，学生只要用准备好的材料、用具，按照规定的步骤将实验做完，就可以顺利地观察到蚂蚁是用嗅觉传递信息，用触觉识别路径的种种情况，不需要总结什么新知识，只需验证知识。而探究性实验由于强调学生自主探究，而且注意小组内的配合和组间交流，所以信息综合交叉、互助互补，共同归纳、共同得出结论，所以在信息整理上出现了兼收并蓄的局面。比如：学生首先要观察蚂蚁的群体活动，会不会发声，怎样取食等行为，还要会饲养蚂蚁，思考怎样设计实验方案，准备什么材料，怎样操作，会不会出现意外情况等，这些并不是一个人可以考虑周全的，必须共同商量才能完善。同时实验的结果也会多种多样，必须各组之相互交流寻找规律才可能得出较准确的结论。这就是信息综合整理。

六、思维方式的不同

验证性实验的思维方式是定向思维，求同不求异，从根本上说是一种规格教育。表现在：实验的目的和实验原理明确，材料用具固定，方法步骤不容改变，得到的结果要求一致或相似，学生不需要太多的想象和发挥，只重操作和观察理解。而探究性实验的思维方式是发散思维，突出表现在：提出问题可以多种多样。比如“蚂蚁是怎样交流信息的？”“蚂蚁是群居吗？”“蚂蚁有分工吗？”“蚂蚁靠什么发现食物？”“蚂蚁怎样通知其它蚂蚁？”“蚂蚁的触角有什么作用？”“蚂蚁之间怎样辨别亲疏关系？”等等问题。

实验计划的设计方案不同，不仅不同的问题有不同的设计方案，同样的问题也会有不同的设计方案。实验过程中产生的问题多种多样，解决的方法也多种多样。比如：学生会产生：“蚂蚁生活环境怎样？”“一窝蚂蚁有怎样的结构组成？”“蚂蚁养在什么容器中最好？”“蚂蚁吃什么？”“用什么材料和食物实验？”“工蚁中的侦察蚁怎样才能发现食物？”“怎样证实侦察蚁在纸片上留下气味？”“蚂蚁用触角怎样表达？”等问题，从而集思广益，找出解决办法。

七、实验结果的差异

验证性实验的结果是固定的，是学生实验操作必须努力达到的终极目标。比如：实验的结果必须能够观察到蚂蚁嗅觉传递信息的过程，再现并观察到蚂蚁识别路径的办法，学会设计实验情境的方法和能力，学生的发散思维也只能在这一结果基础上得以拓展。而探究性实验中，不仅不同的实验方案会产生不同的结果，就是同一方案得到的结果也会有较大的差别。这种实验结果的不确定性得出的结论也多，必然要通过交流、讨论，将事物不同层面的内容贯穿起来，才能得出较为正确的结论，当然也会激发新的探究活动。比如：探究性实验的假设可以是多种多样的，实验结论也可以是不同的。这些结论有的是正确的，有的却是错误的；有的是正确结论的某一方面，也有的是正确结论的另一方面。需要表达和交流才能去伪存真，归纳总结出正确结论。

八、教学方法的不同

学生实验的教学方式有三种：①示范—模仿式，即教师一边讲解一边做示范性操作，学生一边知觉一边做模仿性练习。例如，教小学生使用显微镜时，多采用示范—模仿式。②分段并进式，即将整个实验操作的过程分成几个程序段，学生在教师的组织和指导下，逐段地独立完成实验操作程序。例如，花的形态和内部结构的观察实验，分为外形观察、内部解剖、结构观察、系统认识等。③独立操作式，学生在教师的点拨下，或根据实验指导独立地完成实验操作程序。例如，大气压力作用下的覆杯实验等。

验证性实验的教学以独立操作式为主，注意教师的引导示范作用，实验操作步骤不容置疑，是一种居高临下的模式化教学方式。实验中的情境设置和实验流程都作了明确的规定，实验现象比较一致。

探究式实验的教学以分段并进式为主，强调学生自主发现、自主设计，教师以合作者和协助者的身份平等地参与到学生实验中去，共同分担学生的烦恼和喜悦，是一民主化教学的模式。例如：教师虽然明知实验的结果，却对实验过程不作预期，只是参与到各小组中出谋划策，分担责任，实际上是担当指路人和组织者的角色。

验证性实验和设计方案题篇4

课程名称：学报告学提交时间：

注：

1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。

学号：

（附：原始数据。）

（以上各页如不够，可另附页。）

（蓝色字体部分不要打印，第一页的正反面必须打印后填写，其他各页只需按黑色字体提示的顺序做即可，不需拘泥于表格。）

注意：

1、完成的数据经指导老师签字才有效；

2、完成实验后，整理实验设备

3、独立完成实验报告

4、用铅笔作图

5、用坐标纸画波形

6、要在报告上附上原始数据；

7、一小实验一小结，整个实验一个大总结；

8、指定时间交实验报告

9、按序号排列实验报告10、11、为便于检查和临时计算实验数据，实验时应自带计算器接线应遵循“先串联后并联”、“先接主电路，后接辅助电路”的原则。

验证性实验和设计方案题篇5

例题：下列各组物质可直接检验MgFeCu三种金属的金属活动性顺序的是（）

A．MgFeCuCl2 B．MgCl2FeCuCl2

C．MgFeCl2Cu D．MgCl2FeCl2Cu

答案：BC

解析：A选项将Mg、Fe分别放入CuCl2溶液中，因为Mg、Fe均在Cu前面，所以能发生反应，则证明出Mg＞Cu、Fe＞Cu，但无法证明Mg＞Fe。但是将Mg放入CuCl2溶液中发生反应，能得到MgCl2溶液，再将Fe放入MgCl2溶液中，则能证明Mg＞Fe的结论，由于这个反应用到了一个反应的生成物，所以认为是“间接验证”故不选A。

B选项将Fe分别放入MgCl2、CuCl2溶液中，能得出Mg＞Fe、Fe＞Cu，证明MgFeCu的顺序。

C选项将Mg、Cu分别放FeCl2溶液中，能得出Mg＞Fe、Fe＞Cu, 证明MgFeCu的顺序。

D选项将Cu分别放入MgCl2、FeCl2溶液中，因为Mg、Fe均在Cu前面，所以均不能发生反应，得出Mg＞Cu、Fe＞Cu，但无法证明Mg＞Fe。

练习：

1、利用下列各物质之间的反应，可直接验证Fe、Cu、Ag三种金属活动性顺序的是（）

A．FeCuCl2AgB．FeCl2CuCl2Ag

C．FeCl2CuAgD．FeCl2CuAgNO32、要验证镁、铁、铜三种金属的活动性顺序，选用哪组物质进行实验合理（）

A．铜片、氯化亚铁溶液、氯化镁溶液 B．铁片、铜片、氯化镁溶液

C．镁条、氧化铜粉末、硫酸亚铁溶液 D．铁片、硫酸铜溶液、氯化镁溶液

3、现有铜、铁、汞三种金属单质，用实验方法比较铜、铁、汞的金属活动性只需选用下列试剂的（）

A．硝酸汞溶液 B．盐酸溶液 C．硫酸铜溶液 D．硫酸亚铁溶液

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