1、专题三 实验、探究题,实验题是最能体现物理学科特点的一种题型,它不仅能反映学生学习过程中的观察能力、动手动脑能力,而且还能反映学生对学习的物理概念和物理规律的理解情况。从实验考查的角度看,题型多样,它可以用选择题、填空题、问答题、作图题、计算题等不同方式展示,所以各种题型的解题思路、解题方法以及解题步骤,也都适用于对实验题的解答。 除在填空、选择、计算与推导等题型中考查外,中考中常设单独的实验大题,一般3道题,分值约 20分。重点考查考纲单列的14个基本实验。 对于这些实验,考纲要求:能说明其实验原理、所需要的主要实验器材;均在实验室(或教室)里动手做过;能规范使用基本的实验仪器,如托盘天平、
2、量筒(或量杯)、温度计、刻度尺、弹簧测力计、电流表、电压表、滑动变阻器等;理解基本的实验步骤,以及得出正确的结论等。,(1)长度的测量 (2)光的反射和折射 (3)凸透镜成像 (4)物质密度的测量 (5)杠杆的平衡条件 (6)测量滑轮组的机械效率 (7)物质(晶体)的熔化 (8)连接串联和并联电路 (9)电路中电流和电压的测量 (10)欧姆定律 (11)“伏安法”测电阻 (12)测量小灯泡的电功率 (13)电动机的原理 (14)如何产生感应电流,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,类型一光学实验 典题1探究平面成像特点:,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,答案:相等 不能 等效替代
3、缩小 解析:平面镜成像,像与物到镜面的距离大小相等;因平面镜成的是虚像,虚像不能用光屏承接,所以移去蜡烛B,在其原来的位置放一块光屏,光屏上不能承接到蜡烛A的像;在探究平面镜成像特点的实验中,利用另一个大小、形状完全相同的未点燃蜡烛与所成的像去比较、去确定像的位置,采用的是“等效替代法”;蜡烛位于30 cm刻度线处,物距为15 cm,凸透镜的焦距为5 cm,u2f,成倒立、缩小的实像。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,类型二力学实验 典题2小华总结所做过的力学探究实验,发现: (1)甲实验:让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下后,分别在毛巾、棉布、木板上滑行直到静止。由实验可知:平
4、面越光滑,小车所受的阻力越 ,速度减小的越慢,小车运动的距离越 。 (2)乙实验:用弹簧测力计拉着木块在水平桌面上做 运动,根据 原理可知弹簧测力计的示数即为摩擦力的大小。 (3)丙实验:让质量相同的钢球从同一斜槽的不同高度滑下,是为了探究动能与 的关系,钢球动能的大小是通过 来判断的。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,答案:(1)小 远 (2)匀速直线 二力平衡 (3)速度 木块被撞击后移动的距离 解析:(1)由实验现象可知,平面越光滑,小车所受的阻力就越小,速度减小得越慢,小车运动的距离就越远;(2)用弹簧测力计拉动木块,使其做匀速直线运动,所以拉力和摩擦力是一对平衡力,摩擦力大小
5、等于拉力;(3)让质量相同的钢球从同一斜槽的不同高度滑下,小球的质量相同,速度不同,研究动能大小与速度的关系,用到了控制变量法。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,类型三热学实验 典题3如图甲是“探究某种固体物质熔化时温度变化规律”的实验装置(该物质的沸点为217.9 )。图乙是根据实验数据描绘出的该物质在熔化过程中温度随时间变化的图象。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,(1)该物质的熔点是 。 (2)该物质在AB段的比热容 (选填“大于”“小于”或“等于”)在CD段的比热容。 (3)实验小组的同学发现加热20 min后继续加热,被研究物质的温度却不再升高,这是因为 。 答案:(
6、1)80 (2)小于 (3)此时液体已经到达沸点,开始沸腾 解析:(1)由题图知,该物质在熔化过程中,温度保持80 不变,所以该物质为晶体,并且熔点为80 。 (2)由题图象可知,在相同的时间内,该物质在AB段的升温比CD段快,由Q=cmt可知,物质在AB段的比热容小于CD段的比热容。 (3)液体沸腾的特点:不断吸收热量,温度保持不变,因此加热20 min后,被研究物质的温度不再升高,这是因为此时液体已经到达沸点,开始沸腾。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,类型四电学实验 典题4小明探究电流与电压的关系,实验前他猜想:通过导体的电流可能与其两端的电压成正比,为此,他利用电阻箱代替定值电
7、阻设计了如图甲所示的电路,已知电源电压恒为6 V,电阻箱R1规格“0999.9 ”,滑动变阻器R2的规格“100 1 A”。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,(1)图乙是小明连接的实物电路,请在图中补画一根导线,使之成为完整实验电路,要求:滑片P向右移动时,R2接入电路的电阻变大。 (2)正确连接电路后,调节两变阻器的阻值至最大并闭合开关,发现两电表示数均为零,则电路故障可能为 。 A.R1短路 B.R1断路 C.R2短路 D.R2断路 (3)排除故障后,他调节R1和R2的阻值,进行了第一次实验,两电表的示数如图丙所示,则对应的电压、电流值分别为 V、 A。,类型一,类型二,类型三,类
8、型四,类型五,(4)接着他保持开关闭合及R2的滑片位置不动,调节R1的阻值,又测得了三组数据,如表所示。他分析实验数据后发现,通过R1的电流与其两端的电压不成正比,请指出他在操作中存在的问题: ; 。 (5)正在小明准备重新实验时,同组的小华巧妙处理了实验数据,作出了某个元件的I-U图象,顺利得出了正确结论。 请你帮小华在图丁中画出该图象; 根据图象得出的结论是 。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,答案:(1)见解析 (2)D (3)3.0 0.3 (4)开关在未断开的情况下连接电路 调节R1的阻值 (5)见解析 在电阻不变时,通过导体的电流与电压成正比。 解析:(1)因滑片P向右移动
9、时,R2接入电路的电阻变大,故将变阻器滑片以左电阻丝连入电路中,如图1所示:(2)R1短路,电压表示数为0,根据欧姆定律,电路中电流 ,因电流表选用小量程,分度值为0.02 A,电流表有示数,不符合题意,A错误;R1断路,电流表无示数,但电压表与电源连通,有示数,不符合题意,B错误;R2短路,电路中只有电阻箱,因电压箱最大电阻接入电路中,电流表示数几乎为0,但电压表示数为电源电压,不符合题意,C错误;R2断路,整个电路断路,两表均无示数,D正确;(3)图丙中,电压表选用大量程,分度值为0.5 V,示数为3.0V;电流表选用小量程,分度值为0.02 A,示数为0.3 A;,类型一,类型二,类型三
10、,类型四,类型五,(4)在原操作中,没有断开开关进行电路的连接是错误的;研究电流与电压的关系时,要控制电阻大小不变,电压表并联在电阻箱的两端,电阻箱为研究对象,故应控制电阻箱的电阻R1大小不变,通过改变滑动变阻器连入电路中的电阻大小改变电阻箱两端电压的大小;而实验中只改变了R1大小,故通过R1的电流与其两端的电压不能正比;(5)在原操作中,因滑动变阻器的滑片位置不动,故变阻器连入电路的阻值可视为一定值,作为研究对象,根据串联电路电压的规律,滑动变阻器两端的电压U滑=U-U表,在实验中,滑动变阻器的电压分别为2 V、1.5 V、1 V,对应通过滑动变阻器的电流分别为0.2 A、0.15 A、0.
11、1 A,根据描点作图,如图2所示:由图2知,电阻的电流随电压的变化关系为一直线,得出的结论是在电阻不变时,通过导体的电流与电压成正比。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,类型五物理研究方法归纳 研究物理的科学方法有许多,经常用到的有观察法、实验法、比较法、类比法、等效法、转换法、控制变量法、模型法、科学推理法等。 研究某些物理知识或物理规律,往往要同时用到几种研究方法。如在研究电阻的大小与哪些因素有关时,我们同时用到了观察法(观察电流表的示数)、转换法(把电阻的大小转换成电流的大小、通过研究电流的大小得到电阻的大小)、归纳法(将分别得出的电阻与材料
12、、长度、横截面积、温度有关的信息归纳在一起)和控制变量法(在研究电阻与长度有关时控制了材料、横截面积)等方法。可见,物理的科学方法无法细致分类。只能根据题意看题中强调的是哪一过程来分析解答。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,1.控制变量法 所谓控制变量法,就是在研究和解决问题的过程中,对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制,使其中的一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化,最终解决所研究的问题。 以下列出初中物理实验中控制变量法的使用情况:,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,类型一,类型二,类型
13、三,类型四,类型五,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,2.转换法 一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象,要研究它们的运动等规律,使之转化为熟知的、看得见、摸得着的宏观现象来认识它们。这种方法在科学上叫作“转换法”。 空气看不见、摸不到,我们可以根据空气流动(风)所产生的作用来认识它; 分子看不见、摸不到,可以通过研究墨水的扩散现象去认识它; 电流看不见、摸不到,判断电路中是否有电流时,我们可以根据电流产生的效应来认识它;
14、磁场看不见、摸不到,我们可以根据它产生的作用来认识它。 再如,有一些物理量不容易测得,我们可以根据定义式转换成直接测得的物理量,再由其定义式计算出其值,如电功率(我们无法直接测出电功率,只能通过P=UI,利用电流表、电压表测出U、I计算得出P)。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,测不规则小石块的体积时,我们转换成测排开水的体积; 我们测曲线的长短时转换成细棉线的长度; 在测量滑动摩擦力时转换成测拉力的大小; 大气压强的测量(无法直接测出大气压的值,转换成求被大气压压起的水银柱的高度); 测液体压强(将液体的压强转换成我们能看到的液柱高度差的变化); 通过电流的效应来判断电流的存在(无法
15、直接看到电流); 通过磁场的效应来证明磁场的存在(无法直接看到磁场); 研究物体内能与温度的关系(我们无法直接感知内能的变化,只能转换成温度的改变来说明内能的变化);,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,在研究电热与电流、电阻的因素时,将电热的多少转换成液柱上升的高度; 在研究电功与什么因素有关的时候,将电功的多少转换成砝码上升的高度。 密度、功率、电功率、电阻、压强(大气压强)等物理量都是利用转换法测得的; 在解答动能与什么因素有关时,说小球在平面上滑动得越远则动能越大,就是将动能的大小转换成了小球运动的远近。 以上列举的这些问题均应用了转换法。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,
16、3.类比法 在我们学习一些十分抽象的、看不见、摸不着的物理量时,由于不易理解,我们就拿出一个大家能看见的与之很相似的量来进行对照学习。 如电流的形成、电压的作用通过熟悉的水流的形成、水压使水管中的水形成了水流进行类比,从而得出电压是形成电流的原因的结论;抽水机是提供水压的装置,类似的,电源是提供电压的装置;水流通过涡轮时,消耗水能转化为涡轮的动能;类似的,电流通过电灯时,消耗的电能转化为内能。 还有分子动能与物体的动能进行类比、功率和速度进行类比等。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,4.积累法 在测量微小量的时候,我们常常将微小的量积累成一个比较大的量。比如在测量一张纸的厚度的时候,我
17、们先测量100张纸的厚度,再将结果除以100,这样使测量的结果更接近真实的值就是采取的积累法;要测量出一张邮票的质量、测量出心跳一下的时间、测量出导线的直径,均可用积累法来完成。 5.放大法 有一些实验的现象我们不容易观察,可将产生的效果进行放大再进行研究。 比如音叉的振动很不容易观察,所以我们利用小泡沫球将其现象放大;观察压力对玻璃瓶的作用效果时我们将玻璃瓶密闭,装水后插上一个小玻璃管,将玻璃瓶的形变引起的液面变化放大成小玻璃管液面的变化。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,6.科学推理法 把复杂的问题简单化,忽略次要的因素,抓住主要的因素,对实际问题进行理想化处理,构建物理模型,这是
18、一种重要的物理思想。在建立模型的基础上,有时为了更形象地描述所要研究的物理现象、问题,还要引入一些虚拟的内容,借此来形象、直观地表达物理情境。 如:在进行牛顿第一定律的实验时,当我们把“物体在越光滑的平面运动时,物体运动得就越远”的知识结合起来就推理出,如果平面绝对光滑,物体将永远做匀速直线运动;在做真空不能传声的实验时,当我们发现空气越少,传出的声音就越小时,就推理出:真空是不能传声的。,类型一,类型二,类型三,类型四,类型五,7.等效替代法 比如在研究合力时,一个力与两个力使弹簧发生的形变是等效的,那么这一个力就替代了两个力叫等效替代法。 在研究串、并联电路的总电阻时,也用到了这样的方法。
19、在平面镜成像的实验中我们利用两个完全相同的蜡烛,验证物与像的大小相同,因为我们无法真正地测出物与像的大小关系,所以我们利用了完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体的大小。 8.比较法(对比法) 对不同或有联系的两个对象进行比较,从中寻找它们的不同点和相同点,从而进一步揭示事物的本质属性。 如:比较蒸发和沸腾的异同点,比较汽油机和柴油机的异同点,比较电动机和热机、电压表和电流表的使用。,1.(2017黑龙江哈尔滨)小明和小聪在探究光的反射规律,实验装置如图所示。(1)FON是反射 (选填“入射”或“反射”)角。 (2)一束光沿EO射到镜面,在纸板上会看到反射光OF。若沿着FO的方向再入射一束光,它的
20、反射光沿OE方向射出,此现象说明光路是可逆的 。 (3)在研究反射角和入射角的关系时,收集数据如下表:小明分析表中数据,得出:反射角等于入射角 的结论。小聪说,此结论不具有普遍性。请指出实验中的不足并加以改进:不足:只测量了一组入射角及对应的反射角的大小;改进:多次改变入射角的大小,测量并分析比较对应的反射角和入射角的大小,得出普遍规律 。,2.(2017山东潍坊)某兴趣小组的同学用斜面、小车、长刻度尺、录像机等,研究“斜面上运动的物体,运动路程和通过这段路程所用时间的关系”,如图甲所示。在斜面一侧沿斜面方向固定一长刻度尺,刻度为0的位置在上方,并将该位置作为释放小车的位置。打开录像机的录像功
21、能,并面向刻度尺录像。通过播放视频可以确定小车在不同时刻的位置。,(1)视频显示,小车从0刻度处运动到0.20 m刻度处,用时1 s,该过程小车的平均速度是0.2 m/s。 (2)通过视频查找出小车5次的位置,小车从开始运动到各个位置的路程s和对应时间t如下表所示,表中第三行数据作为对应时间的二次方。根据表中数据,在坐标纸上作出小车运动的s-t2图象。,答案:如图所示,经分析可得,小车在斜面上从静止开始运动时,小车运动的路程s与时间的二次方t2的关系式是_。,3.(2017山东德州)实验室有如下器材:天平(含砝码)、量筒、烧杯(2个)、弹簧测力计、金属块、细线(质量和体积不计)、足量的水(密度
22、已知)、足量的未知液体(密度小于金属块的密度)。,(1)一组选用上述一些器材测量金属块的密度,步骤是: 在量筒中倒入20 mL水; 把金属块浸没在量筒的水中,如图1所示,由此可知金属块的体积为20.0 cm3; 把天平放在水平桌面上,如图2甲所示,接下来的操作是: a.将游码拨到零刻度线处; b.向右 (选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使天平平衡; c.取出量筒中的金属块直接放在左盘,向右盘加减砝码并移动游码使天平重新平衡,如图2乙所示。 计算金属块的密度是7.89103 kg/m3。该实验所测密度比金属块实际的密度偏大 (选填“偏大”或“偏小”)。,(2)二组选用上述一些器材,设计了一种测
23、量未知液体密度的实验方案。 选用器材:弹簧测力计、金属块、细线、水、足量的未知液体、烧杯(2个) 主要实验步骤: 用弹簧测力计测出金属块在空气中的重力G; 用弹簧测力计悬挂金属块浸没在未知液体中(未接触烧杯底),其示数为F1; 用弹簧测力计悬挂金属块浸没在水中(未接触烧杯底),其示数为F2; 未知液体密度的表达式: _。(用字母表示,已知水的密度为水),4.在探究“重力的大小跟什么因素有关”实验中,得到如表数据:(1)本实验中用到的测量器材有:天平 和弹簧测力计 。 (2)分析如表数据可知:物体的质量为0.7 kg时,它受到的重力是6.86 N。 (3)以下四个图象中,关于物体重力的大小与其质
24、量的关系,正确的是 A 。,5.(2017江苏泰州)探究影响滑动摩擦力大小的因数。 (1)小明用测力计拉同一木块进行了三次正确的实验操作,实验情景如图甲、乙、丙所示。,在乙图中,木块受到的滑动摩擦力大小等于3.4 N,方向水平向左。 比较甲、乙 两图的实验可知,滑动摩擦力的大小与压力大小有关。 比较甲、丙两图的实验可知,滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度 有关。 (2)在操作过程中小明还发现,弹簧测力计不沿水平方向拉动时,也可以使木块在木板上眼水平方向做匀速直线运动,如图丁所示,此过程中,木块处于不平衡 (选填“平衡”或“不平衡”)状态;弹簧测力计对木块的拉力和木块受到的滑动摩擦力不是 (选填
25、“是”或“不是”)一对平衡力,理由是:拉力与摩擦力不在同一直线 ;竖直方向上,木块受到的重力和木板对它的支持力是 (选“是”或“不是”)一对平衡力。,6.探究影响浮力大小的因素时,小红做了如图所示的实验,请你根据她的实验探究回答下列问题:,比较图B和C可知,物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关; 比较图C和E可知,物体受到的浮力大小与液体的密度有关; 比较图C和D可知,浮力的大小与物体浸没在液 体中的深度无关; 图E中物体受到浮力大小为0.8 N; 比较图C和E可知,水对杯底部的压强大于(选填“大于”“小于”或“等于”)酒精对杯底部的压强。,解析:图B和C中,物体排开液体的密度不变,排开液体
26、的体积不同,所以,比较图B和C可知,物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关; 图C和E中,排开液体的体积都等于物体的体积,保持不变,排开液体的密度不同,所以,比较图C和E可知,物体受到的浮力大小与液体的密度有关; 研究浮力的大小与物体浸没在液体中的深度的关系,应控制物体排开液体的密度和体积不变,只改变深度的大小,所以,比较图C和D可知,浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关; 从图A知,图E中,物体的重力G=4.0 N,弹簧测力计的示数F=3.2 N,物体受到浮力F浮=G-F=4.0 N-3.2 N=0.8 N; 图C和E中,杯底部液体的深度相同,因水酒精,根据p=液gh知,水对杯底部的压强大
27、于酒精对杯底部的压强。,7.一天饭后,小明同学帮妈妈收拾桌上的碗筷时不小心将一杯水碰倒,他忙拿干抹布去擦,却很难将水擦干,妈妈见状拿了另一块干抹布擦,很快就将桌上的水擦干了,他感到有些奇怪,忙问妈妈原因。妈妈只是告诉他:“我拿的抹布是棉布做的,你手里的抹布是涤纶的。”他很想知道抹布的吸水能力与布料种类的关系,于是他进行了如下的实验探究。 (1)实验目的:探究抹布的吸水能力与其布料之间的关系 。 (2)所需的器材:三个形状和大小相同的烧杯、质量相同的涤纶、麻、棉布料 各一块,足够的水。,(3)主要步骤:将三个烧杯中倒入质量相同的水,分别将三块布放入各个烧杯中让水浸透,然后将三块布分别取出。从方便
28、和准确的角度看,应观察和比较杯中所剩下的水量 ,将现象记入表中。(4)结论:棉质抹布的吸水能力最强 。 (5)应用:炎热的夏天,如果人体皮肤被汗浸透,会让人觉得很不舒服,因此,从吸水多少这个角度说,应尽量采用棉质 类的布料来制作夏装。,8.小明用“伏安法”测量一个定值电阻Rx的阻值(约为20 左右)。实验器材有:定值电阻Rx、电压表(量程03 V和015 V)、电流表(量程00.6 A和03 A)、滑动变阻器(20 1 A)、开关、学生电源各一个,导线若干。,(1)“伏安法”测量电阻的原理是:_; (2)如图a所示是“伏安法”测量电阻的实验电路图,图中甲、乙为两个电表,其中甲为电压 表; (3
29、)本实验电源电压选用12 V,电压表应该选用015 V 量程,电流表选用00.6 A量程;连接如图b所示的电流表时,应该使电流从 “0.6 A ”接线柱流入电流表; (4)闭合开关后,发现电压表的示数约为6 V,电流表示数为零;移动滑动变阻器滑片,电压表示数有明显变化,但电流表示数为零,则发生故障的元件是电流表 ; (5)排除故障后,接通电路,移动滑动变阻器滑片,当电流表的示数如图b所示时,通过电阻Rx的电流大小是0.34 A A;,(6)经多次测量,小明由实验数据绘制得如图c所示的U-I图象,由图象可知电阻Rx=22.2 (保留一位小数); (7)在物理实验中,经常要对物理量进行多次测量,下
30、列实验与本次实验进行多次测量的目的相同的是A (填序号)。 A.用刻度尺测量物理课本的长与宽 B.探究杠杆的平衡条件 C.测量小灯泡的电功率,9. 小琳想知道一只标明“220 V 40 W”白炽灯不发光时的灯丝电阻有多大,她设计了图甲所示电路原理图,并找来器材动手实验。,(1)按照如图甲所示连接电路,检查无误后闭合开关S,调节滑动变阻器R,电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示,此时灯丝电阻为24 。 (2)小琳设想如果没有电压表,能否再找一只电流表和一个定值电阻来代替电压表,于是她设计了如图丁所示电路原理图(R0为阻值已知的定值电阻),连接电路并检查无误后闭合开关S,调节滑动变阻器R,当电流表A1、A2示数分别为I1、I2时,灯丝电阻RL= (用R0,I1,I2表示测量结果)。 (3)小琳用公式R= 计算出灯泡正常发光时的电阻为1 210 ,比(1)中测量的电阻大得多,请你帮助小琳给出合理的解释正常发光灯丝温度比不发光时高得多,灯丝温度越高,电阻越大 。 (4)小琳根据图乙和丙的示数,计算了此时灯泡实际消耗的电功率与灯泡额定功率相差34 W。,
