类型 1 平均速度的测量
真题模拟
小明看到滑雪运动员从越陡的坡滑下时,越快滑到底端。对此他猜想:“物体离地高度一定时,斜面坡度越大,物体从静止开始滑到底端的平均速度也越大”。请你设计实验验证其猜想。
(1)实验所需的公式: 。
(2)实验器材:除了如图所示的器材,你还需要的测量工具有 。
解题攻略
1.测量原理:
2.测量物理量: 路程、 时间。
3.测量工具: 刻度尺、停表。
4.选择较小的坡度是为了使小车在斜面上运动的时间变长,便于测量时间。
5.计算速度时,要看清最后的单位是m/s还是cm/s,要注意换算单位。
实战演练
1. 如图是测小车的平均速度的图片,其中刻度尺的分值为1mm,图中是小车到达A、B、C三处电子表显示。
(1)该实验根据的公式是 °
(2)为了方便计时,应使斜面的坡度较 (选填“大”或“小”)。
(3)据图中信息s , 小车做 运动 (选填“匀速”或“加速”)。
(4)如果让小车过了A点才开始计时,则会使测到的AC段速度偏 (选填“大”或“小”)。
2. 如图甲,在“测量平均速度”的实验中,提供的实验器材有:木板 (长为 120.0cm,底端有金属挡板)、小车 (长 15.0 cm)、停表、木块。
(1)该实验是根据公式 进行测量的。
(2)斜面的作用是使小车获得下滑动力加速下滑;实验中应使斜面的坡度较 (选填“大”或“小”),这是为了减小测量 (选填“路程”或“时间”)时造成的误差。
(3)斜面倾角不变时,小车由静止释放,小车通过的路程越长,其平均速度越 (选填“大”或“小”);小车由静止释放,通过相同路程,斜面的倾角越大,小车运动的平均速度越 (选填“大”或“小”)。
(4)若图乙上半部分的表每格为1s,该次实验中,小车通过全程的平均速度 实验中小车通过上半段路程的平均速度 (选填“大于”“小于”或“等于”)通过下半段路程的平均速度。
类型 2 探究固体熔化时温度的变化规律
真题模拟
在探究海波熔化过程的实验中,某实验小组讨论了以下问题:
(1)实验中需要的测量工具是温度计和 ,加热时需要不断观察海波的 变化;
(2)本实验成功的关键是保证海波 ,为此需要采用水浴法加热;
(3)实验结束后,他们绘制了海波熔化时温度随时间变化的图线如图所示,由图可知:海波的熔点是 ℃,海波熔化的特点是 。
解题攻略
1. 实验中需要的测量工具是温度计和停表,加热时需要不断观察海波的状态变化。
2. 固体颗粒大小的选择:尽可能用粉末状,这样受热均匀。
3. 安装实验器材时,应按照自下而上的顺序进行。
4. 使用水浴法加热的优点:①保证受热均匀;②使物质缓慢受热,便于观察温度的变化。
5. 烧杯中水量的规定及试管插入水中的位置要求:烧杯中水的量不宜太多,避免加热时间过长,要求能够浸没试管中装有的固体,同时试管不能接触到烧杯底和侧壁。
实战演练
小明利用如图甲所示装置探究冰的熔化特点,他每隔相同时间记录一次温度计的示数,并观察物质的状态。
(1)这种加热方式叫 “水浴法”,此方法的好处是 ;
(2)实验时应选用颗粒 (选填“较大”或“较 小”)的冰块做实验;
(3)图乙是他根据记录的数据绘制的“温度一时间”图象。由图象可知:冰属于 (选填“晶体”或“非晶体”),这样判断的依据是 。在第 10 min时冰处于 态。
类型 3 探究水沸腾时温度变化的特点
真题模拟
小明用图甲的装置,探究水沸腾时温度变化的特点,实验数据记录如下。
时间/min 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
温度/℃ 90 92.4 94.4 95.6 96.8 98 98 98
(1)分析实验数据可知水在沸腾时温度的特点是 ;
(2)分析实验数据可知水的沸点为 ℃,低于 100℃。产生这一现象的原因可能是当地大气压强 (选填“高于” “低于”或“等 思路提示于”) 一个标准大气压。
(3)图 (选填“乙”或“丙”)能反映水沸腾前产生气泡的情形。
解题攻略
1. 组装器材的顺序应是自下而上。
2. 缩短加热时间的方式:一是用初温较高的水直接加热;二是水的质量小一些;三是烧杯上面加纸板。
3. 气泡的变化:沸腾前气泡上升的过程中逐渐变小,沸腾时气泡上升的过程中逐渐变大。
4. 水沸腾的特点:水沸腾时继续吸热,但温度不变。
5. 水的沸点低于 100℃的原因是当地大气压小于1个标准大气压。
6. 撤去酒精灯,水不会立即停止沸腾的原因是石棉网温度还较高,还能给水提供热量。
7. 水在沸腾过程中会产生大量的“白气”,其形成原因是高温水蒸气遇到冷空气液化成小水珠。
实战演练
小明探究“水的沸腾”时所使用的实验装置如图甲。
(1)某时刻温度计的示数如图乙所示,则此时温度计的示数是 ^{{}^{ \circ }}C。
(2)小明根据实验数据绘制出了水沸腾时温度和时间关系的曲线 (如图丙)。根据图丙可知本实验中水的沸点是 ,已知1标准大气压下,水沸腾时的温度是 则此实验环境的大气压 (选填“大于”“等于”或“小于”)1标准大气压,水沸腾过程中温度保持不变,但需要不断 (选填“吸收”或“放出”)热量。
(3)小明看到,从水温达到90℃到水沸腾共用时 10 min。为了节约课堂时间,使水尽快沸腾,请你给小明提出一条合理化建议: 。
类型 4 探究光的反射定律
真题模拟
如图所示,探究光的反射定律时,将一块平面镜放在水平桌面上,再把一张硬纸板竖直放在平面镜上,硬纸板由可以绕ON折转的E、F 两块板组成。让一束光贴着硬纸板左侧的E板沿AO方向射到O点,在右侧F板上能看到反射光线OB。
(1)实验时从硬纸板前不同的方向都能看到入射光线,这是因为光在硬纸板上发生了 (选填“镜面”或“漫”)反射,其中硬纸板的作用是 ° 思路提示
(2)若将 F板向后折转一定的角度,则在 F 板上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线,此时反射光线和入射光线 (选填“在”或“不在”) 同一平面内。
(3)如果将光线沿着 BO方向射向平面镜时,反射光线沿着OA方向射出,这说明在光的反射现象中,光路是 。
解题攻略
1. 纸板在实验中的作用是显示光的传播路径。
2. 纸板与镜面的放置要求:纸板与镜面垂直。
3. 将光屏折转一定角度的目的是验证反射光线、入射光线、法线是否在同一平面内。
4. 判断反射角和入射角的关系是反射角等于入射角,反射角会随入射角的增大而增大。
5. 多次改变入射角大小进行测量的目的:保证实验结论的普遍性。
6. 如果让光逆着反射光的方向射到镜面,那么光就会逆着原来入射光的方向射出,这说明在光的反射现象中光路是可逆的。
7. 为了显示光路,纸板的表面应粗糙些,在纸板上标出刻度是为了方便测量反射角和入射角的大小。
实战演练
为了探究光反射时的规律,某同学选用了平面镜、白色硬纸板和激光器进行了如图所示的实验:
(1)白色硬纸板的表面应尽量 (选填“粗糙”或“光滑”),目的是 ,硬纸板放在平面镜上时,要保持与镜面 。
(2)观察如图所示的器材,为了方便研究反射角与入射角的关系,还需对器材做出的改进是 。
(3)实验开始时,先让激光笔垂直照射到平面镜上,此时测得入射角为 。
(4)为寻找反射光线、入射光线和法线的位置关系,当纸板上显示出光路时,该同学将纸板B面绕轴ON向后折,在纸板B上就看不到反射光线,此时反射光线 (选填“存在”或“不存在”),这个现象说明了 。
(5)实验中为了使光线能在纸板上显示出来以方便实验研究,你应该采取的操作是 。
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A.向纸板喷烟或雾 B.使激光紧贴纸板面入射 C.使激光垂直纸板面入射
类型 5 探究平面镜成像特点
真题模拟
(滨州中考) 小滨用如图所示装置进行了“探究平面镜成像特点”的实验。
(1)他应选取两支外形 (选填“相同”或“不同”)的蜡烛进行实验。
(2)小滨选择用玻璃板代替平面镜进行实验的目的是 。
(3)在探究实验的过程中,他把蜡烛A放在距玻璃板30cm处,蜡烛A在玻璃板中所成的像到蜡烛A 的距离是 cm;当蜡烛 A 远离玻璃板时,它的像的大小将 (选填“变大” “变小” 或 “不变”)。 思路提示
(4)在玻璃板后放一光屏,无论怎样移动光屏,都不能接收到蜡烛的像,说明 。
(5)实验过程中,小滨仔细观察,发现蜡烛的像有重影,请你帮小滨分析产生这一现象的原因是 。
解题攻略
1. 为了使实验现象更明显,应选择较暗环境。
2. 用玻璃板代替平面镜的目的:便于确定像的位置。
3. 应选较薄玻璃板,否则会出现重影。
4. 为确保物与像重合,玻璃板要与水平桌面垂直。
5. 眼睛与物体同侧观察像。
6. 选两支完全相同蜡烛的原因:便于比较物与像的大小关系。
7. 刻度尺在实验中的作用是测量物与像到玻璃板的距离。
8. 验证平面镜成像虚实的方法是看像能否用光屏承接。
9. 实验中,多次测量的目的是保证实验结论的普遍性。
实战演练
如图所示,在“探究平面镜成像特点”实验中:
(1)所需的器材是玻璃板、两个完全相同的蜡烛、铅笔、白纸和 ;
(2)为了便于观察,该实验最好在 环境中进行 (选填“较明亮”或“较暗”);
(3)在实验过程中,将蜡烛A放在玻璃板的一侧,B放在另一侧,在确定蜡烛B与蜡烛A 的像是否完全重合时,人眼的观察位置应该是 (选填“a. 直接观察玻璃板后蜡烛B”“b.在玻璃板前蜡烛A这一侧不同的位置”或“c. 直接观察光屏”,下同),在判断所成的像是实像还是虚像时,移走蜡烛B,在原来B的位置放一光屏后,人眼的观察位置应该是 ,光屏上没有像,说明平面镜成的是 (选填“虚”或“实”)像;
(4)实验中某同学将玻璃板和点燃的蜡烛A放置好后,移动未点燃的蜡烛 B 与A 的像完全重合时,记录下了物、像、镜的位置,接下来的操作是 (选填“整理实验器材”或“改变蜡烛位置多次实验”)。
类型 6 探究光折射时的特点
真题模拟
如图所示的实验装置,可以用来研究光从水中斜射到与空气的分界面时所发生的光现象。
(1)使入射角i在一定范围内由小变大,会发现折射角γ (填写变化规律),且折射角总是大于相应的入射角;
(2) 当入射角i增大到某一值时,折射角γ会达到最大值,该最大值是 ;
(3)若继续增大入射角i,将会发现不再有 光线,而只存在 光线。
解题攻略
1. 可以通过在水中加牛奶等来显示光路。
2. 明确折射光线、入射光线与法线的位置关系。
3. 空气中的角最大,并且折射角随着入射角的增大 (减小)而增大 (减小)。
4. 实验中,逆着折射光线入射,折射光线逆着入射光线射出,这说明在光的折射现象中光路是可逆的。
5. 多次测量的目的是使实验结论更具有普遍性。
实战演练
某同学在做探究光的折射特点实验,如图是光从空气射入水中时的光路,实验中发现,入射光线、折射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。通过实验还得到如下数据:
入射角 α 0° 15° 30° 45° 60°
反射角 β 0° 15° 30° 45° 60°
折射角 γ 0° 11.3° 22.1° 35.4° 40.9°
(1)分析表中数据,可得出结论:
光从空气斜射到水面时,将同时发生反射和折射现象;光从空气斜射到水面时,折射角随入射角的变化关系是 ,且折射角 (选填“大于” “等于”或“小于”)入射角。当光从空气垂直射到水面时,折射角等于零。该同学根据以上结论总结出了光的折射规律。
请你指出该同学上述探究实验过程存在的不足: 。
类型 7 凸透镜成像规律
真题模拟
在做“探究凸透镜成像规律”的实验中
(1)为测出透镜的焦距,做了如图甲所示实验, 则透镜的焦距为 cm。
(2)正确安装并调节实验装置后,各元件位置如图乙所示,可在光屏上得到一个清晰、倒立、 (选填“放大” “缩小” 或“等大”) 的实像,生活中的 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一成像原理制成的。
(3)在乙图中,若保持凸透镜的位置不变,将蜡烛与光屏的位置互换,成像情况符合 的原理 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。
解题攻略
1. 测量凸透镜的焦距方法:用太阳光粗测凸透镜的焦距;二倍焦距成像法。
2. 凸透镜对光线有会聚作用。
3. 在光屏上依次放置蜡烛、凸透镜和光屏,使烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一水平高度的同一直线上, 目的是使像能成在光屏的中央。
4. 蜡烛可用发光二极管代替,目的是使所成的像稳定并且容易对比大小。
5. 光屏上不成像 (或不能成完整的像)的原因可能有烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度;蜡烛和光屏的距离太近;蜡烛和凸透镜之间的距离小于一倍焦距。
6. 用纸板遮住部分透镜时,光屏上还能成完整的像,只是亮度减弱了。
7. 换焦距较大的透镜或较小的透镜后像的变化规律是焦距越小、会聚能力越强,物距变大、像距变小、像变小;焦距越大、会聚能力越弱、物距变小、像距变大、像变大。
实战演练
1. 小磊在探究凸透镜成像规律时,将焦距为20cm的凸透镜A固定在光具座上35cm刻度线处,将点燃的蜡烛放置在光具座上5cm刻度线处,移动光屏,使烛焰在光屏上成清晰的像,如图甲所示。接着他保持蜡烛的位置不变,将凸透镜A换为凸透镜B 并保持位置不变,移动光屏,使烛焰在光屏上成清晰的像,如图乙所示。
(1)请根据上述实验现象和凸透镜成像规律判断:凸透镜A的焦距 凸透镜 B的焦距(选填 “等于” “大于”或“小于”)。
(2)图乙所示的实验现象可以说明 的成像特点 (选填“照相机”“幻灯机”或“放大镜”)。
(3)图甲中当蜡烛远离凸透镜时,为了得到清晰的像,应将光屏向 (选填“左”或“右”) 移动。
(4)如图乙所示,当在透镜B的前方放一近视眼睛,为了重新在光屏上得到清晰的像,应将 光屏向 (选填“左”或“右”)移动。
2.小安在做探究凸透镜成像规律的实验时,将焦距为 10 cm的薄凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处,请结合此实验完成下列问题:
(1)调整器材高度时,应 (选填“点燃”或“不点燃”)蜡烛。
(2)如图甲所示的实验现象能够说明 的成像特点 (选填选项前的字母)。
A. 照相机 B. 幻灯机 C. 放大镜
(3)保持透镜在50cm刻度线不动,如果想在光屏上得到更大的清晰的像,应进行的操作是 (选填选项前的字母)。
A.将蜡烛左移,光屏左移 B. 将蜡烛左移,光屏右移
C. 将蜡烛右移, 光屏左移 D. 将蜡烛右移,光屏右移
(4)小明用9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上代替蜡烛作为光源,光源“F”放在35cm处,其大小如图乙所示,凸透镜位置不变。如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住,则光屏上所成的像是图丙中的 。
类型 8 常规法测物质的密度
真题模拟
真题1.在“托盘天平和量筒测量金属块的密度”的实验中。
(1)如图甲中,a、b、c为用天平测质量过程中的几个情境,合理的顺序是 (填字母)。
(3)将金属块放入盛有40 mL 水的量筒中,液面上升后如图乙所示,则金属块的体积是 ,金属块的密度是 。
(4)若在此实验中先测体积,再测质量,测得金属块的密度值将会 (选填“偏大” “偏小” 或 “不变”)。
真题2. (淮安中考)小明同学为了测量“浦楼牌”陈醋的密度,进行以下实验:
(1)把天平放在 ,将游码移至标尺的零刻度处,然后调节 ,使天平横梁平衡。
(2)接下来进行以下三项操作:
A.用天平测量烧杯和剩余陈醋的总质量m
B.将烧杯中的一部分陈醋倒入量筒,测出这部分陈醋的体积V;
C.将待测陈醋倒入烧杯中,用天平测出烧杯和陈醋的总质量m 。以上操作的正确顺序是 (填字母序号)。
(3)由图可得陈醋的体积为 cm ,陈醋的密度是 kg/m 。
解题攻略
1. 实验原理:
2. 测量工具:天平、量筒。
3. 测量固体的密度步骤:(1)用天平测量出固体的质量m; (2)向量筒中注入适量的水,读出水的体积V ;(3)将固体浸没在水中,读出体积为V ;(4)固体的密度:
4. 测量固体的密度时,必须先测量固体的质量,然后再测量固体的体积,这样就不会因为物体表面有液体残留,造成所测质量偏大,进而导致所测密度偏大。
5. 测量液体密度的步骤:(1)用天平测量出烧杯和液体的质量m ;(2)向量筒中注入适量的液体,读出体积V;(3)用天平测量烧杯和剩余液体的质量m ;(4)液体的密度:
6. 用天平和量筒测液体密度,应先测烧杯和液体总质量。若先测空烧杯质量,将液体倒入烧杯测出液体和烧杯总质量,再将液体倒入量筒测体积,这种做法因烧杯壁粘液体,测出的体积偏小,算出的密度偏大。
实战演练
1.小强同学在测量某金属块密度时,做了如下操作:
(1)把天平放在水平台上,将 移至标尺左端零刻度处。
(2)调节横梁平衡时,发现指针偏向分度盘左侧,则他应该将平衡螺母向 端移动。
(3)横梁平衡后,他应将被测金属块放在天平的 盘,用镊子向天平的 盘加减砝码,必要时移动游码,直到天平平衡。砝码和游码位置如图甲所示,则金属块的质量为 go
(4)他又用量筒测量了金属块的体积,如图乙和图丙所示,金属块体的体积为 (cm 。
(5)他用密度公式 计算得到金属块的密度为 g/cm 。
2.为了测量某种食用油的密度,取适量这种食用油进行如下实验:
(1)将托盘天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端的刻度线处,发现指针静止时如图甲所示,则应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节使横梁平衡。
(2)向烧杯中倒入适量的食用油,用天平测量烧杯和食用油的总质量m ,天平平衡时,砝码和游码的位置如图乙所示。
(3)把烧杯中的部分食用油倒入量筒中,其示数如图丙所示。
(4)测出烧杯和剩余食用油的总质量m 为26 g。
(5)请将数据及计算结果填在表中。
烧杯和食用油 的总质量m /g 烧杯和剩余食用油的总质量m /g 量筒中食用油 的质量m/g 量筒中食用油 的体积V/cm 食用油的密度 ρ/ (g/cm )
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类型 9 特殊方法测密度
真题模拟
同学们在实验室测量某种小矿石的密度,选用天平、量筒、小矿石、细线和水,进行如下的实验操作:
A.在量筒中倒入适量的水,记下水的体积;将小矿石用细线系好后,慢慢地浸没在水中,记下小矿石和水的总体积。
B.把天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端的零刻度线处,调节横梁上的平衡螺母,使横梁平衡。
C.将小矿石放在左盘中,在右盘中增减砝码并移动游码,直至横梁恢复平衡。
(1)为了减小实验误差,最佳的实验操作顺序是: (填写字母)。
(2)在调节天平时,发现指针的位置如图所示,此时应将平衡螺母向 调 (选填“左”或“右”)。
(3)用调节好的天平称量小矿石的质量,天平平衡时,右盘中砝码的质量和游码的位置如图所示,用量筒测量小矿石的体积如图所示,由此可以算出小矿石的密度为ρ= g/cm 。
(4)量筒不小心被打碎了,老师说只用天平还能测量出陈醋的密度。某组同学添加了两个完全相同的烧杯和适量的水,设计了如下实验步骤,请你补充完整:
①调节好天平,用天平测出空烧杯质量为mo;
②将一个烧杯装满水,用天平测出烧杯和水的总质量为 m ;
③用另一个烧杯装满陈醋,用天平测出 为 m ;
④根据测得的物理量求出该陈醋的密度ρ。
(5)针对 (4)中的实验设计进行评估讨论后,同学发现该实验设计存在不足之处是:在操作过程中,烧杯装满液体, 易洒出, 不方便操作。
(6)整理实验器材时发现,天平的左盘有一个缺角,则测量结果 (选填“偏大” “偏小”或“仍然准确”)。
解题攻略
缺少量筒的情况下,可借助于水利用“等量替换”的思想,使得被测对象的体积等于水的体积,具体方法如下:
1. 满杯法:用同一容器 (玻璃瓶等)分别装满水和被测液体,则
2. 溢水法:将固体浸没在装满水的容器中,用天平称出溢出水的质量,则
3. 标记法:用同一容器装一定量水,在水面处做标记,再用该容器装被测液体到标记处,则 用同一容器装一定量水,将被测固体浸没在水中,在水面处做标记,再取出物体加水到标记处,则
实战演练
如图所示,利用一个烧杯、天平和水测出了一小块不规则小石块的密度。
(1)用天平测量小石块的质量,右盘中的砝码和标尺上的游码如图所示,则石块的质量为 go
(2)由于该石块无法放进量筒内,小明按如图所示的方法测小石块的体积:
A.往烧杯中加入适量的水,用天平测得烧杯和水的总质量为 132g;
B. 将小石块浸没在水中 (水未溢出),在水面的位置做标记;
C.取出小石块,往烧杯中加水,直到水面到达标记,测得此时烧杯和水的总质量为152g。
(3) 计算小石块密度为 kg/m 。
(4)按照上述方法,由于取出小石块时带出一部分水,会使小石块的密度的测量值与实际值相比 (选填“偏大” “偏小”或“相等”)。
类型 10 阻力对物体运动的影响
真题模拟
)在研究“阻力对物体运动的影响”的实验中,让小车从同一斜面和同一高度处由静止开始下滑,小车分别停在如图所示的位置。
(1)让小车从斜面同一高度滑下的目的是:使小车到斜面底端的 相同。
(2)结论:表面越光滑,小车受到的阻力越小,它运动得 。
(3)推理:如果表面绝对光滑,小车受到的阻力为零,它将永远做 。
(4)牛顿第一定律是在 的基础上,通过科学家的 而总结归纳出来的。
(5)通过实验探究后,对牛顿第一定律的知识有更深层的理解;力不是维持物体运动状态的原因,而是 物体运动状态的原因。
解题攻略
1. 控制变量法的应用 (让同一小车从相同高度释放:控制小车到达斜面底端的速度相同)。
2. 转换法的应用(通过小车在水平面上运动的距离不同来判断阻力的大小,阻力越小,小车运动的距离越长,速度减小越慢,小车运动越远)。
3. 科学推理法的应用 (利用物块移动距离的远近来推理物体不受力时的运动状态)。
4. 小车运动到斜面底端后能继续运动的原因 (小车具有惯性)。
5. 小车在水平面上运动的距离不同的原因 (小车在不同情况下所受的阻力不同)。
6. 实验结论:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
7. 推理:如果小车不受力,它将一直做匀速直线运动。
实战演练
1. 小明利用如图所示的装置,探究在水平面上阻力对物体运动的影响,进行如下操作:
a.如图甲,将毛巾铺在水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
b.如图乙,取下毛巾,将棉布铺在斜面和木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
c.如图丙,取下棉布,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车在水平面上通过的距离。
请针对以上操作回答下列问题:
(1) 以上操作中错误的一次是 (选填“a”“b”或“c”)。
(2)进行正确实验操作后,本实验可得到:小车受到的阻力越小,通过的距离越 。
(3)为了得出科学结论,三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑,这样做的目的是使小车的 。
2. 在探究“阻力对物体运动的影响”实验中,在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体 (如毛巾、棉布、木板等),让小车自斜面顶端由静止开始滑下,观察同一小车从同一高度滑下后,在不同表面上运动的距离如图所示。则:
(1)让小车从斜面同一高度滑下的目的是:使小车到斜面底端的 相同, 比较小车经过在水平桌面上铺上粗糙程度不同的面运动距离远近的物理研究方法叫 。
(2)结论:表面越光滑,小车受到的阻力越小,它前进得越远。
(3)推理:如果小车受到的阻力为零,它将永远做 。因为小车有保持运动状态不变的性质叫惯性。
(4)牛顿第一定律是在实验的基础上,通过科学的 而归纳总结出来的。
类型 11 二力平衡条件实验
真题模拟
在“探究二力平衡的条件”活动中。
(1)如果物体只受到两个力的作用,且处于 状态,说明这两个力是相互平衡的。由此,小明提出,能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡的条件
(2)小华认为,若采用小明的方案,必须测出物体所受的 和 的大小来进行比较。研究发现,在小明的方案中,只能根据相互作用的关系直接测出 的大小,在未知二力平衡条件的前提下,另一个力无法直接测量,所以这一方案无法实施下去。
(3)为此,两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案,如图乙所示,请你判断出他们改进的先后顺序: (用字母表示),这样的改进是为了减小 对实验的影响。
(4)如图丙所示是最终确定的实验方案。此方案中,由于 ,故卡片的重力可忽略不计。
解题攻略
1. 选择小车,而不选择木块的原因:减小摩擦力对该实验造成的影响。
2. 若选择卡片作为研究对象,即实验过程中是不考虑卡片自身重力的影响的。
3. 将卡片扭动一个角度后释放的目的:研究二力是否在同一直线上。
4. 用剪刀剪开卡片的目的:研究二力是否作用在同一物体上。
5. 选择静止作为研究状态:因为匀速直线运动状态不好控制。
6. 定滑轮的作用:减小摩擦力,改变力的方向。
7. 研究力的大小关系的方法:小车两边挂相同的钩码。
8. 结论:二力平衡条件,作用在同一物体上,大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
实战演练
如图甲所示是小华同学探究二力平衡条件时的实验情景。
(1)小华将系于小卡片 (重力可忽略不计)两端的线分别跨过左右支架上的滑轮,在线的两端挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向 ,并通过调整 来改变拉力的大小。
(2)当小卡片平衡时,小华将小卡片转过一个角度,松手后小卡片 (选填“能”或“不能”)平衡,设计此实验步骤的目的是为了探究 。
(3)为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,在图甲所示情况下,小华下一步的操作是 。
(4)小红同学也对同一问题进行了探究,但她在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度(如图乙所示),你认为能否用小红的装置进行实验 (选填“能”或“不能”)。
(5)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图丙所示的实验,同学们认为小华的实验优于小明的实验。其主要原因是 。
A.减少摩擦力对实验结果的影响
B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D.小卡片容易扭转
类型 12探究影响滑动摩擦力大小的因素
真题模拟
)在探究滑动摩擦力与哪些因素有关的实验中:
(1)先后用相同的力将手按在不同的接触面上滑动时,感觉受到的阻碍是不同的,由此猜想滑动摩擦力大小可能与 有关;先后用大小不同的力将手按在同一接触面上滑动时,感觉受到的阻碍也是不同的,猜想滑动摩擦力大小还可能与 有关。
(2)一个同学在用弹簧测力计测量滑动摩擦力时,采用了如图所示的方式,这种操作是 的。
(3)根据 ,实验中应该 、 地拉滑块,滑动摩擦力的大小才 拉力的大小。
(4)一个同学认为滑动摩擦力大小还与接触面积的大小有关,于是他设计了一个实验方案,下面是该方案中的一个环节:将两个材质和平滑程度均相同、体积不同的木块放在同一水平桌面上,让两个木块与桌面的接触面积不同,他对这个环节的设计是 的,原因是 。
解题攻略
1. 木块必须做匀速直线运动的原因 (只有匀速直线运动,木块所受的拉力和摩擦力才是一对平衡力,此时弹簧测力计的拉力等于木块的摩擦力)。
2. 控制变量法的应用:①研究滑动摩擦力与压力的大小关系 (在同一木块上增加砝码,用测力计拉着木块在同一表面上做匀速运动);②研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系 (用测力计拉着同一木块在不同表面上做匀速运动)。
3. 滑动摩擦力与物体的接触面积的关系 (无关)。
4. 滑动摩擦力与物体的运动速度的关系 (无关)。
5. 实验方法的改进 (实验过程中很难保持物体做匀速直线运动,如图所示,可以使弹簧测力计固定,拉动物体下面的长木板,这样便于准确地读出弹簧测力计的示数,更为准确地测出摩擦力的大小)。
6. 结论:影响摩擦力大小的因素是接触面的粗糙程度和物体对接触面的压力大小。当接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;当压力相同时,接触面粗糙程度越大,滑动摩擦力越大。
实战演练
为了探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”,小明设计了如图1 所示的实验,请你完成下列内容。
(1)实验过程中,弹簧测力计 (选填“必须”或“不必”)沿水平方向拉着物块A做匀速直线运动,此时,滑动摩擦力的大小 (选填“大于”“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数。
(2)在甲、乙、丙三次实验中,滑动摩擦力最小的是 (选填“甲”“乙”或“丙”)实验。
(3)比较甲、乙两次实验,是为了探究滑动摩擦力大小与 是否有关;比较 (选填“甲”“乙” “丙”或“丁”)两次实验,可以探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度是否有关。
(4)比较甲、丁两次实验,小明发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数,由此得出结论:滑动摩擦力大小与接触面积的大小有关;你认为他的结论是 (选填“正确”或“错误”) 的。
(5)实验结束后,小明又对实验装置进行了改进,如图2所示,实验后发现效果更好,实验中,小明 (选填“一定”“不一定”或“一定不”)要匀速拉动长木板。
类型13 探究影响压力作用效果的因素
真题模拟
(河池中考)在探究“压力的作用效果”时,某同学利用小桌、海绵和砝码等器材进行如图所示的实验。
(1)实验中通过观察海绵的 来比较压力的作用效果。
(2)分析图乙和 所示两图实验,可得出结论:当压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)比较图甲、乙所示实验,可得出结论:受力的面积相同时, 越大,压力的作用效果越明显。下列实例中,直接应用该结论的是 (选填“A”或“B”)。
A.图钉的一端做得很尖
B.交通管理部门规定,严禁货车超载
解题攻略
1. 转换法的应用 (压力的作用效果用海绵的凹陷程度体现)。
2. 控制变量法的应用 (在压力不同时控制受力面积相同,探究压力作用效果与压力的关系;在受力面积不同时,控制压力大小不变,探究压力作用效果与受力面积的关系)。
3. 用控制变量的思维去分析压力的作用效果和压力大小、受力面积的关系 (分析清楚题目中是改变了一个自变量,还是这两个自变量都改变了)。
4. 选用海绵而不用木板的原因 (更有利于观察实验现象)。
5. 实验结论:压力作用效果不仅跟压力的大小有关,而且跟受力面积有关。当压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;当受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
实战演练
1. 如图所示为小丽在“研究影响压力作用效果的因素”实验中所选用的器材在水平桌面上进行的实验过程图示。
(1)本实验的科学探究方法是 ;
(2)小丽为了探究压力作用的效果跟压力大小的关系,应该通过图中的 两次实验进行比较得出结论;为了探究压力作用的效果跟受力面积大小的关系,应该通过图中的 两次实验进行比较得出结论;
(3)通过实验小丽得出结论:压力作用的效果不仅跟压力的大小有关,而且跟受力面积有关。小丽的结论 (选填“正确”或“不正确”);
(4)在生活中,书包的背带做得又宽又大,这是利用了: 来减少压力作用的效果;压路机的碾子很重,这是利用了 来增加压力作用的效果。
2. 老师要求同学们用身边的物品探究“压力的作用效果与哪些因素有关”。小亮找到的器材有海绵和两瓶完全相同的矿泉水。
(1)该同学通过观察 来反映压力的作用效果。
(2)如图所示,小亮将两瓶完全相同的矿泉水分别正立和倒立放在海绵上,其目的是控制 大小相同,改变受力面积的大小。从该实验中得出的结论是 。以下实例中应用该结论的有 (选填字母)。
A.菜刀要经常磨一磨 B. 书包要用宽的背带
C. 汽车限重 D. 啄木鸟有个坚硬而细长的喙
(3)接下来小亮要探究“压力的作用效果与压力大小的关系”,他的操作步骤是 o
类型 14 研究液体内部压强的实验
真题模拟
(荆州中考)如图所示,用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”。
(1)图甲所示压强计是通过U形管中水面 来反映被测压强大小的。
(2)若在使用压强计前,发现 U形管内水面已有高度差,通过 (填写正确选项前字母)方法可以进行调节。
(3)比较乙图、丙图和丁图,可以得到:在同一深度,液体内部向各个方向的压强 。
(4)在乙图中,若只将烧杯中的水换成同深度的盐水,其他条件不变,则可以观察到U形管两边液面的高度差将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)若在步骤 (4)时,图乙中 U形管左右两侧水面的高度差h=5cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为 Pa (ρ盐水 = 1.2×1( )。
解题攻略
1. U形管液面的调平 (不平的原因是橡皮管中有气体,应拆除橡皮管,再重新安装)。
2. 实验前要检查装置的气密性 (用手轻压金属盒上的橡皮膜,观察U形管中的液柱是否变化。若漏气,两液柱高度始终相同)。
3. 转换法的应用 (通过观察 U形管两液柱高度比较液体压强大小)。
4. 比较压强计浸入液体中压强是否相同的方法 (观察 U形管中的两个液面是否相平)。
5. 探究液体内部压强与方向的关系 (让金属盒在同种液体,相同的深度,不同的方向进行实验)。
6. 探究液体内部压强与深度的关系(让金属盒在同种液体,相同的方向,不同的深度进行实验)。
7. 探究液体内部压强与液体密度的关系 (让金属盒在相同的深度,相同的方向,不同种液体中进行实验)。
8. 实验结论:在液体内部的同一深度,向各个方向的压强相等。影响液体内部压强大小的因素:液体的密度和液体的深度。同一种液体的压强随深度的增加而增大;在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
实战演练
某同学利用如图所示的器材探究液体内部压强的特点。
(1)他向图甲中的U形管内注入适量的红墨水,当管内的红墨水静止时,U形管左右两侧液面的高度 。
(2)如图乙所示,他将橡皮管的一端紧密地套在U形管左侧的端口后,多次改变探头在水中的深度,并比较每次的深度及相应的U形管左右两侧液面的高度差,这是为了探究 。
(3)他换用其他液体探究液体压强与液体密度的关系,当探头在下列液体中的深度相同时,U形管左右两侧液面的高度差最大的是 。
A. 酒精
B. 植物油
C. 盐水
(4)若 图 乙 中 U 形 管 左 右 两 侧 红 墨 水 面 的 高 度 差h=10cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为
类型 15 决定浮力大小因素的实验
真题模拟
在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时,请你根据如图所示实验操作,从中选出一些图,针对某一个因素进行研究,并通过分析弹簧测力计的示数,说明你的探究结果。
(1)探究的因素是 。选用的图是 (填图中的序号)。
(2)小明想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,他找来薄铁片、烧杯和水进行实验,实验步骤如下:
步骤一:将铁片放入盛水的烧杯中,铁片下沉至杯底;
步骤二:将铁片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上。
①通过分析可知,第一次铁片受到的浮力 第二次铁片受到的浮力 (选填“大于”“等于”或 “小于”);
②小明得出:物体受到的浮力与其形状有关,小明得出错误结论的原因是:他只关注了铁片 的改变,忽视了 对浮力大小的影响。
解题攻略
1. 用称重法计算浮力
2. 用测力计提着同一物体,让不同体积浸入同种液体的目的 (探究浮力与物体浸在液体中体积的关系)。
3. 用测力计提着同一物体,让它分别浸没于不同的液体中的目的(探究浮力与液体密度的关系)。
4. 用测力计提着同一物体,让它分别浸没于相同的液体的不同深度的目的 (探究浮力与浸没的深度的关系)。
5. 选用不同液体并进行多次实验的目的 (一次实验具有偶然性,多次实验更为严密)。
6. 影响浮力大小的因素:液体的密度和物体排开液体的体积。当液体的密度相同时,排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;当排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
实战演练
小华同学在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,在弹簧测力计下悬挂一圆柱体物块,当圆柱体物块下表面与水面相平时开始缓慢下降,直到与烧杯底接触为止,用小桶收集溢出的水, 如图所示 (g 取 10 N/kg):
(1)根据 (a)图可知,圆柱体物块的质量
(2)分析 (a)(c)两图可知,圆柱体物块浸没在水中时所受浮力
(3)分析 两图可得出,浸在同种液体中的物体所受浮力大小跟物体排开液体的体积有关。
(4)比较 (c)(d)两图可得出:当圆柱体浸没在水中时,所受浮力不随 改变。
(5)小华完成左图所示的实验后,把水换成另一种液体重复上述实验,根据实验数据绘制出右图所示的弹簧测力计拉力F随物体下降高度h变化的图象,那么物体浸没在这种液体中受到的浮力 这表明浸在液体中的物体所受浮力的大小还跟 有关。
(6)综合分析上述实验可知,所用的另一种液体的密度是 kg/m 。
类型 16 浮力测密度
真题模拟
真题1. (河南中考)小明发现橙子放入水中会下沉,于是想办法测量它的密度。
(1)将托盘天平放在水平桌面上,将标尺上的游码移至零刻度线处,调节平衡螺母,直到指针在 ,表示天平平衡。
(2)用天平测量橙子质量,天平平衡时砝码和游码的示数如图所示,橙子质量为 g。小明利用排水法测得橙子的体积为 150 cm ,则橙子的密度是 kg/m 。
(3)做实验时,小明若先用排水法测出橙子的体积,接着用天平测出橙子质量,这样测得的密度值将比真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。
(4)小亮不用天平,利用弹簧测力计、细线、盛有水的大烧杯等器材,也巧妙测出了橙子的密度。请你将他的测量步骤补充完整,已知水的密度为ρ水。
3.先用排水法测出橙子的体积,接着用天平测出橙子质量,质量偏大,根据 判断密度的大小。
③橙子密度的表达式为 (用测出的物理量和已知量的字母表示)。
真题 2. 如图所示,小丽利用天平、玻璃杯、体积为 20 cm 的金属块、细线等器材测量蜂蜜的密度。
(1)将天平放在水平台上,将游码放到标尺左端的 刻度线上,调节横梁平衡。
(2)在玻璃杯中倒入适量的蜂蜜如图甲所示,用天平称出蜂蜜和玻璃杯的总质量m ,其示数如图乙所示,
(3)将金属块浸没在蜂蜜中,金属块不接触玻璃杯并保持静止,且蜂蜜无溢出,如图丙所示。天平平衡后,砝码的总质量加上游码在标尺上对应的刻度值为m=150.4g, 则蜂蜜密度ρ= g/cm 。
(4)小明用天平测出同种蜂蜜和玻璃杯的总质量后,将浓稠黏滞的蜂蜜沿量筒壁缓缓倒入量筒内测量体积,再用天平测出剩余蜂蜜和玻璃杯总质量。对比小丽的测量方法,小明所测得的密度值 (选填“偏大”或“偏小”)。
解题攻略
一、 密度计法
1. 主要器材: 自制密度计、未知液体、量筒。
2. 测量步骤:(1)把铁丝缠在细木棍下端制成简易的密度计;(2)在量筒中放适量的水,让密度计漂浮在水中,测出它在水中的体积V ; (3)在量筒中放适量的未知液体,让密度计漂浮在液体中,测出它在液体中的体积V液o
3. 计算结果:
二、 浮力法
1. 主要器材:弹簧测力计、水、金属块、未知液体。
2. 测量步骤:(1)用弹簧测力计测出金属块在空气中受到的重力G ;(2)用弹簧测力计测出金属块浸没在水中受到的重力G ;(3)用弹簧测力计测出金属块浸没在未知液体中受到的重力G 。
3. 计算结果:
三、 浮体法
1. 主要器材:刻度尺、未知液体、水、正方体木块。
2. 测量步骤:(1)将木块平放在水中漂浮,测出木块浸在水中的深度. (2)将木块平放在液体中漂浮,测出木块浸在液体中的深度h 。
3. 计算结果:
实战演练
1. 小明学了浮力知识后,用竹筷和细铁丝自制了一支密度计。用自制的密度计、玻璃杯、刻度尺、水来测定盐水的密度。实验步骤如下,请你按照小明的思路帮他完成实验。
(1)在竹筷的一端缠上适量细铁丝,制成“土”密度计。
(2)用刻度尺测出竹筷的长度L。
(3)把密度计放入盛水的杯中,静止后用刻度尺测出水面上竹筷的长度h 。
(4)把密度计放入盛盐水的杯中,静止后用刻度尺测出 。
则:被测盐水的密度表达式 实验中主要应用的力学规律是 (选填“阿基米德原理”“漂浮原理”或“液体的压强规律”)。
2. 小丽物理学习小组在“测量物质的密度”实验中,所用器材有:天平、小石块、烧杯、水、细线等,她们的实验过程如下:
(1)调节天平平衡时,应将游码移至 处,若发现天平的指针偏向分度盘的右侧,应将平衡螺母向 调 (选填“左”或“右”),直至天平平衡。
(2)用天平测出石块的质量m 。
(3)如图甲是同组的小华测量过程中出现的情景,她的错误是 。
(4)小丽纠正小华的错误后,如图乙所示,将烧杯中装入适量的水,置于天平左盘,平衡时的读数为m 。
(5)接着用细线将石块拴住,使之浸没在上述烧杯的水中如图丙所示,天平平衡时的读数为m (此时手向上拉住细线另一端,石块不触杯壁和杯底,水不外溢)。
(6)若水的密度为ρ水,则石块的密度表达式为
(7)此实验过程中若将 (4)、(5)顺序对换,则所测密度的误差将偏 (选填“大”或“小”)。
类型 17 影响动能大小的因素
真题模拟
如图所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置示意图。
(1)该实验装置要探究的是物体动能的大小与物体 的关系 (物体A、B质量不变)。
(2)该实验中所探究物体的动能是指物体 (选填 “A” 或 “B”) 的动能。
(4)该实验物体的速度是指物体A从斜面上由静止滚下与物体B 即将碰撞时的速度,它是通过 (选填“高度”或“质量”)来改变的。
(5)实验表明,同一物体 A从斜面高处滚下,高度越大,物体B被撞得越远,可得结论 。
(6)若要研究物体动能与质量的关系,则需不同质量的物体从斜面 高度由静止滚下, 并观察记录。
解题攻略
1. 转换法的应用(通过物体推动其他物体运动距离来反映物体动能的大小,推动其他物体运动越远,物体的动能越大)。
2. 选择同一个小球进行实验的目的 (控制小球的质量相同)。
3. 让不同的小球从斜面的同一高度释放的目的 (让小球滚动到斜面底部的速度相同)。
4. 控制变量法的应用:
(1)研究动能的大小与速度的关系时,控制小球的质量相同,改变小球的速度大小,速度越大,动能越大;
(2)研究动能的大小与质量的关系时,控制小球的速度相同,改变小球的质量,质量越大,动能越大。
5. 实验中,假设平面无阻力会出现的情况 (小车速度将不会减小,永远运动下去)。
6. 实验结论:在速度相同时,物体的质量越大,动能越大;在质量相同时,物体的速度越大,动能越大。
实战演练
在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中,同学们做了如图所示三个实验,将小球沿着同一斜面由静止释放,并与同一水平面上的同一木块相碰,木块在水平面上移动一段距离后静止。请回答下列问题:
(1)实验中所探究的“物体的动能”是指 (选填“小球”或“木块”)在 (选填“A”“B”或“C”) 位置的动能;
(2)由实验 和实验 (选填“甲”“乙”或“丙”)可知:物体的动能大小与物体的速度大小有关。
类型18影响势能大小的因素
真题模拟
真题1小江同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条,探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系。”他依次将橡皮条固定在弹弓上,如图所示,在弹性范围内,拉伸相同的伸长量,将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去,测得弹射的水平距离,数据如下表:
次数 橡皮条 橡皮条宽/cm 橡皮条长/cm 弹射的水平距离/m
1 a 0.50 20.00 10.10
2 b 0.50 30.00 8.20
3 c 1.00 20.00 14.00
请回答以下问题:
(1)实验中,是通过比较 来间接反映橡皮条的弹性势能大小;
(2)比较第1次和第2次实验可知,拉伸相同的伸长量,橡皮条的弹性势能与橡皮条的 有关;
(3)比较第1次和第3次实验可知,拉伸相同的伸长量,橡皮条的弹性势能还与橡皮条的 有关;
(4)用同种材料同厚度的橡皮条,拉伸相同的伸长量,弹性势能最大的橡皮条是 。
A. 窄面长的 B. 宽面长的
C. 窄面短的 D. 宽面短的
真题2. 小夏同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发,并产生了如下猜想。
猜想一:物体的重力势能与物体的质量有关。
猜想二:物体的重力势能与物体的下落高度有关。
猜想三:物体的重力势能与物体的运动路径有关。
为此小夏设计了如图所示的实验:用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙坑表面某高度处静止释放,其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入,最后从管道下端竖直落下 (球在光滑管道中运动的能量损失不计)。
实验数据如下表:
实验序号 铅球代号 铅球质量/g 下落高度/m 陷入沙中的深度/m
① A 200 0.5 0.1
② B 400 0.5 0.25
③ C 200 1 0.2
④ D 200 1 0.2
(1)本实验中,采用的研究问题的方法是 。(写出一种方法即可)
(2)本实验中,铅球的重力势能大小是通过 来反映的。
(3)为验证猜想二,应比较 (填实验序号),得到的结论是当物体质量相同时, 。
(4)比较③④,得到的结论是 。
(5)经进一步实验和分析,小夏大胆给出重力势能 (Ep)的表达式 并去办公室询问了老师,得以证实,小夏高兴不已,回到教室后,根据学过的知识又算出了各小球落到沙坑表面的动能,其中B球的动能为 J (忽略空气阻力,g= 10 N/kg)。
解题攻略
1. 影响重力势能的因素有物体的质量和高度,实验中研究物体的重力势能与物体的质量关系时,需要保持高度相同,改变物体质量;研究物体重力势能与高度的关系时,需要保持物体质量相同,改变高度。
2. 弹性势能大小跟物体的弹性形变大小有关,弹性形变越大,具有的弹性势能越大。
实战演练
1. 在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中,三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击,陷入沙坑中的情况如图所示。
(1)在此实验中,研究对象是 (选填“铁块”或“木桩”),我们是通过观察 来比较各铁块重力势能的大小。
(2)若A、B两铁块质量相等,则两铁块下落高度的大小关系是hA hB。
(3)若 A、C两铁块下落的高度相同,则两铁块的质量大小关系是mA mc。
2. 小林同学设计了如图所示的实验装置来探究“弹簧的弹性势能跟哪些因素有关”的问题,他进行了如下实验操作:
(1)把弹簧的一端固定在墙面上;
(2)用一物块压缩弹簧,测量并记录下弹簧的压缩量△L;
(3)快速释放物块,测量并记录下物块在水平面上滑行的距离s;
(4)改变弹簧的压缩量,再进行几次实验,并记录好实验数据;
(5)分析实验数据,得出结论。
请回答下列问题:
①小林的上述实验操作,探究了弹簧的弹性势能大小跟 的关系。
②实验中,弹簧的弹性势能大小是通过 来间接反映的。
③分析下表中的实验记录,可得到的结论是: 。
实验次数 弹簧的压缩量 △L 物块滑行的距离s
1 较小 较短
2 较大 较远
3 最大 最远
类型 19 探究杠杆平衡条件
真题模拟
在“探究杠杆平衡条件的实验”中:
(1)如图甲所示,杠杆左端下沉,则应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡,在水平位置平衡的目的是便于测量 。
(2)如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂 个相同的钩码;当杠杆平衡后,将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O的方向各移动一小格,则杠杆的 (选填“左”或“右”)端将下沉。
(3)如图丙所示,在A点挂一定数量的钩码,用弹簧测力计在 C 点斜向上拉 (与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数如图丙所示,已知每个钩码重0.4N,则在 A点应挂 个钩码。
解题攻略
1. 杠杆平衡螺母的调节 (左高向左调,右高向右调)。
2. 让支点处于杠杆中央的目的 (减小杠杆自重对实验的影响)。
3. 实验开始需要调节杠杆 (在水平位置平衡的目的是便于读出力臂)。
4. 测量多组数据的目的 (避免偶然性,使得出的结论更具有普遍性)。
5. 测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆,测力计示数变大。
6. 实验结论:动力×动力臂=阻力×阻力臂,写成公式F
实战演练
1. 在探究“杠杆平衡条件的实验”中:
(1)杠杆的平衡状态是指杠杆处于 或匀速转动状态。实验前没有挂钩码时,调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,其主要目的是 。
(2)实验中,用装置A的方式悬挂钩码,杠杆也能水平平衡 (杠杆上每格等距),但老师建议同学不宜采用这种方式,该种方式的不足主要是因为 。
A.一个人无法独立操作 B. 力臂与杠杆不重合
C.力和力臂数目过多,不易得出结论 D. 杠杆受力不平衡
(3)若用装置B进行实验,则此时弹簧测力计的示数是 N;将弹簧测力计沿虚线方向拉,仍然使杠杆在原来的位置平衡,此时弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
2. 小强在验证杠杆平衡条件的实验中:
(1)实验前没有挂钩码和弹簧测力计时,发现杠杆左端高右端低,要使其在水平位置平衡,应将杠杆左端的平衡螺母向 调节,这一调节过程的目的是为了使杠杆的 对杠杆平衡不产生影响,这时杠杆重力的力臂为 。
(2)在图中,杠杆水平平衡后,小强调节左边钩码的个数和位置,使杠杆水平平衡时,测出 他将所得数据直接代入杠杆平衡条件的公式中,发现 和 并不相等,从而认为杠杆的平衡条件不一定是F l =F l 。 小强的失误是 。
(3)在图中,若 B 处的钩码不变,小强将弹簧测力计由A 处移到C 处,施加一个竖直方向的力,使杠杆在水平位置平衡,则这个力的方向应 ,大小为 N。
(4)在图中,若 B 处的钩码不变,小强不用弹簧测力计,在 A 处挂 N的钩码,杠杆在水平位置仍然平衡。
类型 20 影响滑轮组机械效率的因素
真题模拟
(齐齐哈尔中考)某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示,实验装置如图所示。
(1)实验中应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计。
(2)小组同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法 (选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响。
(3)用丁图装置进行实验,得出表中第4次实验数据,请将表中的两个数据填写完整。
(4)通过比较 两次实验数据得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关 (填实验次数的序号)。
(5)通过比较 两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高 (填实验次数的序号)。
(6)通过比较3、4两次实验数据可得出结论:
°
实验次数 钩码重量G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力 F/N 绳端移动距离 s/m 机械效率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5
解题攻略
1. 实验原理 由实验原理可知,所需的测量仪器是:弹簧测力计和刻度尺。
2. 弹簧测力计匀速竖直拉动的目的 (保证拉力等于弹簧测力计的示数)。
3. 在该实验中,克服物体自身重力所做的功为有用功
4. 在该实验中,绳子自由端拉力做的功是总功。
5. 控制变量法的使用 (用同一滑轮组吊起数量不同的钩码;使用重力或数量不同的动滑轮吊起数量相同的钩码)。
6. 滑轮组机械效率的影响因素 (滑轮组的机械效率与绳子重、滑轮自身重、摩擦力的大小和所吊货物自身的重力有关;其他条件相同情况下,滑轮越重,额外功越多,机械效率越低;所吊的货物越重,有用功越多,机械效率越高)。
实战演练
小洋和小红在测滑轮组机械效率的实验中,一起组装了如图所示的实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。
(1)实验时,小红应 向上拉动弹簧测力计,使钩码升高,并由弹簧测力计读出拉力为0.5N;同时小洋用刻度尺测出钩码升高的高度为0.1m,以上测量准确无误,其他被测物理量和计算的数据如表所示:
钩码重G (N) 弹簧测力计提升高度s (m) 有用功W有用 (J) 总功W总 (J) 机械效率η
2 0.4 0.2 0.2 100%
(2)小洋和小红测得滑轮组的机械效率为 100%,他们意识到出了错误,请你帮他们找出原因: 。
(3)该滑轮组的机械效率实际为 。
(4)若提升的钩码重增加到6N,则其机械效率将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)通过分析,可知对滑轮组机械效率产生影响的主要因素有 。
类型 21 影响斜面机械效率的因素
真题模拟
(淮安中考)小明利用斜面搬运物体的过程中,提出了一个问题:“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系 ”针对这个问题,他通过在斜面上拉动物体进行了探究 (如图所示),测得的实验数据如表中所示:
实验次数 斜面的倾斜程度 物体重 G/N 物体上升高度h/m 沿斜面拉力 F/N 物体移动距离 s/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η
1 较缓 5.0 0.10 1.6 0.50 0.50 0.80 63%
2 较陡 5.0 0.15 2.2 0.50 0.75 1.10 68%
3 最陡 5.0 0.25 3.1 0.50 1.55
(1)沿斜面拉动物体时,应使其做 运动。
(2)根据表中的数据可求出第③次实验中拉力所做的有用功为 J,机械效率是 。
(3)通过对上述实验数据的分析可知,斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是:斜面越缓,越 。
(4)通过对上述实验数据的分析,对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是:在其他条件不变的情况下, 。
解题攻略
1. 实验器材:斜面 (高度可调),木块,弹簧测力计,细线,刻度尺。
2. 实验原理:
3. 实验结论:(1)在其他条件一定时,斜面的倾斜程度越大,机械效率越高;(2)在其他条件一定时,斜面表面粗糙程度越大,机械效率越低;(3)斜面的机械效率与物体和斜面之间接触面大小无关,与物体所受重力无关。
实战演练
某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时,用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块,收集了下表中的实验数据。
实验次数 斜面的倾斜程度 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力 F/N 斜面长度s/m 机械效率η
1 较缓 5 0.2 2.4 1 41.7%
2 较陡 5 0.5 3.2 1 78.1%
3 最陡 5 0.7 4.3 1 81.4%
(1)分析表中的数据可得出:在其他条件一定时,斜面越缓越 力 (选填“省”或“费”);斜面越陡,机械效率越 (选填“高”或“低”)。
(2)该小组又进行了第4次实验,他们在斜面上铺上棉布,使斜面变粗糙,保持斜面高和长分别是0.5m和1m,用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动,读出此时弹簧测力计的示数为4.5N,他们测得这种情况下斜面的机械效率为 。把第4次与第 次测量结果相比较,还能得出:在其他条件一定时,斜面越粗糙,斜面的机械效率越低。
(3)当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时,物块所受的拉力 物块所受的摩擦力(选填“大于” “小于” 或 “等于”)。
类型 22 探究物质吸热本领的实验
真题模拟
在“探究比较不同物质吸热的情况”的实验中,实验装置如图所示。
加热时间/min 0 1 2 3 4
甲的温度/℃ 34 42 50 58 66
乙的温度/℃ 10 22 34 46 58
(1)实验中应量取质量 的甲、乙两种液体,分别倒入相同的两烧杯中,用相同的电加热器加热。当它们吸收相同热量时,通过比较 来判断吸热能力的强弱。
(2)通过实验,记录数据如表格所示,从开始加热到58 ℃时,甲、乙两种液体吸收热量的大小关系是Q甲 Qz。
(3)分析实验数据可知 物质的吸热能力强。
解题攻略
1. 应该用酒精灯的外焰加热。
2. 液体的选择 (应选取质量相同的不同液体;而不是体积相同的不同液体)。
3. 实验中经常需要补充的重要器材 (天平、温度计和停表)。
4. 实验中用相同加热器加热的目的(使液体在相同的时间内吸收相同的热量)。
5. 实验中控制变量法的应用 (通过观察升高相同的温度,比较加热时间来判断物体的吸热能力)。
6. 实验中转换法的应用 (通过比较加热的时间来判断液体吸收热量的多少)。
7. 水的比热容较大 (即水的吸热能力较强)。
8. 实验结论:质量相同的不同物质,升高相同的温度,吸收热量多的吸热能力强 (或质量相同的不同物质,吸收相同的热量,升高温度少的吸热能力强)。
实战演练
为了比较沙子和水吸热升温现象,小明做了如图所示的实验:在2个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的沙子和水,用两个相同的酒精灯对其加热,实验数据记录如下表:
质量/g 温度升高10℃所需要的时间/s 温度升高20℃所需要的时间/s 温度升高30℃所需要的时间/s
沙子 30 64 89 124
水 30 96 163 220
(1)在此实验中,用加热时间的长短来表示沙子和水 。
(2)分析表中的实验数据可知:质量相同的沙子和水,升高相同的温度,水吸收的热量 (选填“大于”或“小于”) 沙子吸收的热量。
(3)根据表中数据可以推想,如果给质量相同的沙子和水加热相同的时间,则 升高的温度会更高些,两者增加的内能比较: 。
类型 23 探究串、并联电路电流的规律
真题模拟
小海和小梅一起做“探究并联电路中电流的规律”实验。
(1)图甲是他们设计的电路图,图乙是他们测量电流时连接的实验电路,此时电流表测量的是 (选填 “A” “B” 或 “C”) 处的电流。
(2)请在图乙中移动一根导线,测量另外一处的电流。在移动的导线上画“×”,并用笔画线代替导线连接正确的电路。移动后电流表测量的是 (选填“A” “B”或“C”)处的电流。
(3)测出A、B、C三处的电流如表所示, 由此得出初步结论: (只写表达式)。小梅指出:为了得出更普遍的规律,应当进行多次实验。操作方法是: 。
位置 A B C
电流/A 0.30 0.24 0.54
(4)小海利用原有的实验器材,添加一个开关,又设计了一个电路。利用这个电路,不用更换电流表的位置,就可直接测出 A、B、C 三处的电流,同样可得出三处电流的关系。请在图丙中的虚线框中画出电路图。
解题攻略
1. 连接电路时开关要断开。
2. 电路故障分析 (闭合开关后,如果灯不亮,有可能是断路或短路;如果短路,则电流表有示数且很大;如果电流表无示数,则可能某个灯泡烧坏,用导线将灯泡逐个短接,看看接到哪个灯泡两端时另一灯又亮,则是被短路的这个灯泡断路了)。
3. 换用不同的灯泡多次测量的目的 (保证实验规律的普遍性和正确性)。
4. 结论:串联电路中电流处处相等,并联电路干路的电流等于各支路中的电流之和。
实战演练
小明用如图甲所示的电路图来探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系。
(1)请根据电路图,用笔画线代替导线把图乙的电路连接完整。
(2)连接电路后,小明把电流表接入图甲的A处,闭合开关S后,发现小灯泡L 不亮,L 亮,电流表无示数,产生这种现象的原因可能是 。排除电路故障再做实验,电流表在A处的示数如图丙所示,请你帮小明把该示数填入下表空格处。然后小明把电流表分别接入电路中的 B、C两处测电流,并把电流表的示数记录在下表中。
A 处的电流IA/A B处的电流IB/A C处的电流Ic/A
0.15 0.25
小明分析表格中的数据认为:并联电路中干路电流等于 。
(3)小明想,要使上述结论更具普遍性,还要用不同的方法进行多次实验,于是小明和同学们讨论了以下三种方案:
方案一:在图甲的基础上,反复断开、闭合开关,测出A、B、C三处的电流。
方案二:在图甲的基础上,只改变电源电压,测出A、B、C三处的电流。
方案三:在图甲的基础上,在其中一条支路换上规格不同的灯泡,测出A、B、C三处的电流。
以上三种方案,你认为不可行的是方案 (选填“一”“二”或“三”)。
小明选择上述可行方案之一,做了三次实验,并把实验数据填入下表中。
实验次数 A 处的电流IA/A B处的电流IB/A C处的电流Ic/A
1 0.12 0.18 0.30
2 0.14 0.21 0.35
3 0.20 0.30 0.50
请你根据小明的实验步骤和有关数据回答下列问题:
①在拆电路改装时,开关必须 ;
②小明选择的方案是方案 (选填“一”“二”或“三”)。
类型 24 探究串、并联电路电压的规律
真题模拟
在“探究串联电路电压的特点”活动中。
(1)如图所示,连接电路时,至少需要 根导线;实验中应选择规格 (选填“相同”或 “不同”) 的小灯泡。
(2)在测L 两端电压时,闭合开关,发现电压表示数为零,原因可能是 (填出一种即可)。
(3)小芳保持电压表的B连接点不动,只断开A连接点,并改接到C连接点上,测量 L 两端电压。她能否测出L 两端电压 ,理由是 。
(4) 小明分别测出AB、BC、AC间的电压并记录在如下表格中,分析实验数据得出结论:串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和。请对小明的做法进行评价: , 改进方法是 。
解题攻略
1. 连接电路时开关要断开。
2. 电路故障分析 (闭合开关后,如果灯不亮,有可能是断路或短路,如果短路,则电压表无示数;如果断路,则电压表示数接近电源电压)。
3. 改变电源电压或换用不同的灯泡多次实验的目的(保证实验规律的普遍性和正确性)。
4. 结论:串联电路中电源两端电压等于各用电器两端电压之和;并联电路各支路电压相等。
实战演练
用如图所示的电路来探究串联电路的电压特点。
(1)实验中应选择规格 (选填“相同”或“不相同”)的灯泡。
(2)用电压表分别测出 和 两端电压及串联总电压的值分别为 经过多次实验,得到的数据记录在如下表中。分析实验数据,可得到串联电路的电压特点是 (用公式写出)。
实验次数 U /V U /V U/V
1 2.3 0.7 3.0
2 2.0 1.0 3.0
3 1.7 1.3 3.0
(3)进行多次实验的主要目的是 (选填“寻找普遍规律”或“减小实验误差”)。
类型 25 探究影响电阻大小因素的实验
真题模拟
现有一个电压表、若干导线、两节干电池和一个开关,请你设计一个实验来判断两段材料不同, 长度、横截面积都相同的甲、乙合金丝电阻的大小。
(3)小金认为,根据上述操作即可判断这两种材料导电性能的强弱,你认为小金得出结论的依据是什么 (不考虑温度对电阻的影响)
解题攻略
1. 电路连接 (连接电路时开关断开、滑动变阻器接入电路中阻值要最大)。
2. 转换法的应用[在电压不变的情况下,通过比较导体中电流的大小 (电流表示数或灯泡的亮度)来判断导体电阻的大小]。
3. 控制变量法的应用:
(1)探究导体电阻与导体材料的关系,选取横截面积、长度均相同的不同材料的导体;
(2)探究导体电阻与导体长度的关系,选取同种材料的横截面积相同,长度不同的导体;
(3)探究导体电阻与导体横截面积的关系,选取同种材料的长度相同,横截面积不同的导体;
(4)探究导体电阻与温度的关系,对同一个导体进行加热。
4. 实验结论:导体电阻的大小取决于导体的材料、长度、横截面积,还与温度有关。
实战演练
在探究影响导体电阻大小的因素时,小明作出了如下猜想:
导体的电阻可能与:①导体的长度有关;②导体的横截面积有关;③导体的材料有关。实验室提供了4根电阻丝,其规格、材料如表所示。
编号 材料 长度/m 横截面积/mm
A 镍铬合金 0.5 0.5
B 镍铬合金 1.0 0.5
C 镍铬合金 0.5 1.0
D 锰铜合金 0.5 0.5
(1)按照图甲所示“探究影响导体电阻大小因素”的实验电路,在M、N之间分别接上不同的导体,通过观察 来比较导体电阻的大小,这种实验方法叫 法。
(2)为了验证上述猜想①,应该选用编号 两根电阻丝分别接入电路进行实验。
(3)分别将A和D两电阻丝接入图甲电路中M、N两点间, 电流表示数不相同, 由此,初步得到的结论是: 当长度和横截面积相同时,导体电阻跟 有关。
(4)要进一步研究导体材料的导电性能,就需要测量导体的电阻,小明的实验方案和操作过程均正确,两表的连接和示数如图乙所示。但通过观察发现电流表指针偏转过小,这样会导致实验误差 ,解决这一问题的措施是 。
类型 26 电流与电压的关系
真题模拟
小明利用如图实验装置探究“电流跟电压的关系”,电源电压恒为3 V,电阻R阻值为5Ω, 滑动变阻器标有“20 Ω 1 A”字样。
实验组次 1 2 3 4 5
电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
电流 I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
(1)请用笔画线代替导线将图中实物电路连接完整。
(2)刚连完最后一根导线,发现两电表指针立即发生偏转,其原因可能是 (只填序号)。
A.开关未断开 B. 滑动变阻器短路 C. 电阻 R断路
(3)解决问题后,闭合开关,调节滑动变阻器,小明得到五组数据 (如上表):
①获得第3组实验数据后,要想得到第4组数据,应将滑片 P 向 (选填“A”或“B”) 端移动;
②分析论证时,同组小丽通过计算,认为表中有一组可能是错误的,请指出她认为错误的数据组次及原因: ;③排出错误数据后,分析可得:电阻一定时,导体中的电流跟导体两端电压成 比。
解题攻略
1. 连接电路时滑动变阻器的滑片滑到最大值、开关在连接电路时要处于断开状态。
2. 改变定值电阻两端电压的方法 (改变电源电压和改变滑动变阻器接入电路的电阻)。
3. 实验中多次测量的目的 (为了寻找普遍规律,减小实验误差)。
4. 实验结论:电流与电压的关系,当导体的电阻保持不变时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
实战演练
在探究“电流与电压的关系”的实验中,电源电压保持3V不变,定值电阻的阻值为5Ω。
(1)按照如图所示的电路图连接好电路,把变阻器的滑片移到 (选填“A”或“B”)端后,闭合开关,发现电压表的示数为3V,电流表的示数为零,则电路中的故障可能是定值电阻 (选填“短路”或“断路”)。
(2)重新正确连接电路后,闭合开关,移动变阻器的滑片,测出几组电压值和对应的电流值,分别填入下表中,分析表中的数据可得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压 。
实验序号 1 2 3 4
电压/V 0.6 1.2 1.8 2.4
电流/A 0.12 0.24 0.36 0.48
类型 27 电流与电阻的关系
真题模拟
小彬用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”,电源电压恒为3 V,滑动变阻器上标有“20Ω, 2 A”字样, 阻值分别为5Ω、10 Ω、20 Ω、40 Ω的定值电阻各一个。
(1)小哲帮小彬检查时发现连线不对,而且只要改接一根导线就可以了,请你把接错的那根导线找出来,打上“×”,再画线把它改到正确的位置上 (导线不允许交叉)。
(2)电路改正以后,小彬实验时发现电流表示数为0,电压表示数接近3 V,经检查导线均完好且接触良好,则电路发生的故障可能是 。
(3)排除故障后,如果他们先用5Ω的电阻做实验,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片 P,使电压表的示数达到某一值时,电流表的示数如图乙所示,此时电路中的电流为 A。
(4)如果他们用5Ω的电阻做实验时,滑动变阻器的滑片刚好在上图所示位置,接下来把5Ω换成 10Ω电阻后,为保持电压表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片 P 向 端移动 (选填“左”或“右”)。
(5) 再将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻,重复以上步骤。实验记录的多组数据如下表所示。分析数据可得出结论:当电压一定时,通过导体中的电流与导体的电阻成 比。
(6)小彬同学换用40Ω的定值电阻接着进行上述实验,请判断他能否顺利完成并说明理由: 。
解题攻略
1. 连接电路时滑动变阻器的滑片滑到最大值、开关在连接电路时要处于断开状态。
2. 滑动变阻器作用 (控制定值电阻两端电压不变)。
3. 实验中多次测量的目的 (为了寻找普遍规律)。
4. 电流与电阻的关系:当导体两端的电压不变时,通过导体中的电流跟导体的电阻成反比。
注意:总结结论时,要注意因果关系(由于导体两端电压或导体的电阻的变化,造成导体中电流的变化,因此应该是电流与电压成正比,与电阻成反比,不能反过来说)。
实战演练
在“探究电流与电阻的关系”的实验中,小强选用了4Ω、8Ω、10Ω、20Ω四个定值电阻,电源电压恒为3 V。
(1)请按图甲所示的电路图,将实物图乙连接完整。
(2)闭合开关接触时,发现电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是 。
(3)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当选用4Ω的电阻时,电流表示数如图丙所示,记为 A;以后每更换一个阻值更大的电阻后,闭合开关,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为 ,同时记下对应的电流值。
(4)根据实验数据,小强作出了如图丁所示的I-R图象,由于此图线为曲线,小强认为不便直观判断I与R的定量关系,于是对图象中的坐标进行了巧妙变换,从而直观判断出了I与R的关系。你认为小强的改进方法是: 。
类型 28测电阻
真题模拟
(黄石中考)小华同学用“伏安法”来测量一只阻值约为5Ω的定值电阻R ,实验室有如下器材供选用:
A.两节干电池 B. 开关一个和导线若干 C. 电压表 (0~3~15 V)
D. 电流表 (0~0.6~3 A) E. 滑动变阻器 (0~10Ω) F. 滑动变阻器 (0~100Ω)
(1)小华同学完成实验电路设计后,为了操作顺利和方便,除了A、B、C和D外,小华同学还需选用 器材 (选填“E”或“F”);
(2)根据设计的实验电路要求,请用笔画线代替导线连接图甲中最后的两根导线;
(3)如图甲所示,连接好电路。在闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的滑片 P 应该滑至 端 (选填“G”或“H”);
(4)小华在闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片 P时,发现电流表示数始终为零,而电压表有示数但不发生变化,此时电路中的一处故障是 (选填“A” “B” “C” 或“D”);
D. 定值电阻R 短路
(5)排除故障后,电流表示数为0.40 A,电压表示数如图乙所示,则本次实验测得的定值电阻R 是 Ω。
解题攻略
1. 实验原理:
2. 滑动变阻器的作用:改变被测电阻两端的电压,同时又保护电路。
3. 连接电路时要将开关断开,闭合开关前要将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处。
4. 电流表量程选择方法:电流表的量程要大于电路中的最大电流。在不能估测电流时,先用大量程试触,由指针的偏转程度确定是否在小量程范围内,为了减小误差,在不超过量程的情况下,尽量选小量程。
解题攻略
5. 电压表量程选择方法:根据电源的电压选。
6. 测定值电阻的阻值多次测量目的:求平均值,减小误差。
7. 测小灯泡的电阻多次测量目的:避免偶然性,寻找小灯泡的电阻随温度的升高而增大的物理规律。
8. 故障问题:
(1)电流表无示数,故障原因可能是电流表被短路,或从电流表两接线柱到电源两极间的电路中某处短路。
(2)电流表无示数但电压表有示数且接近电源电压,肯定是电压表两接线柱到电源两极间的电路短路,故障原因是定值电阻或小灯泡断路,或电压表串联在电路中。
(3)电压表无示数但电流表有示数,故障原因是定值电阻或小灯泡短路。
(4)无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电压表和电流表的示数都不变,故障原因是滑动变阻器同时接上面两个接线柱或下面两个接线柱。
实战演练
小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中,所用器材如下:两节新干电池,标有2.5 V 相同规格的小灯泡若干, 两个滑动变阻器R “10Ω 1 A”、R “20Ω 2 A”, 开关、导线若干。
(1)请你根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整(要求:滑动变阻器滑片 P右移灯泡变亮,且导线不交叉)。
(2)闭合开关前,应将滑片置于 (选填“A”或“B”)端。正确连接电路后,闭合开关S,移动滑片P,小张发现小灯泡始终不亮,电流表指针几乎未偏转,电压表有示数,则故障原因可能是 。
A.小灯泡短路 B. 滑动变阻器短路 C.小灯泡断路 D. 滑动变阻器断路
(3)排除故障后,移动滑片P,依次测得6组数据,如表一所示。其中第2次实验时电流表表盘如图丙,此时电路中的电流为 A;第4次实验时灯泡电阻值为 Ω。由表一中的数据可知,小张选用的滑动变器应是 (选填“R ”或“R ”)。
(4)小张将这6组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻,这种数据处理方式是 (选填“合理”或“不合理”) 的。
表一
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.8
电流I/A 0.16 0.22 0.25 0.28 0.29
电阻R/Ω 3.1 6.8 8.9 9.7
表二
实验次数 1 2 3
电阻 R/Ω 5 10 20
电流I/A 0.30 0.20 0.12
小张继续用图乙所示装置来探究“电流与电阻的关系”。他分别把阻值准确的5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻接入原小灯泡的位置,通过实验,记录电流表示数如表二所示。他发现通过导体的电流跟电阻不成反比,其原因可能是 。
类型 29 测小灯泡的电功率
已完成考点 29/32
真题模拟
真题 1. (兰州中考)为了研究小灯泡在不同电压下工作时 (实际电压不允许超过额定电压的五分之一)消耗的电功率是否相同,某同学选取一个额定电压为2.5 V的小灯泡。
(1)请你帮他设计电路,并在虚线框内画出电路图;
(2) 他还准备了: 蓄电池 (6 V), 电流表 (0~0.6 A 0~3 A)、电压表 (0~3V 0~15 V)、滑动变阻器R (10Ω 0.6 A)、滑动变阻器R (50Ω 0.6 A)、开关、导线若干。为了完成实验,应选择滑动变阻器 接入电路,电压表选用 量程;
(3)由实验测得,通过小灯泡的电流随电压变化的关系图线如图所示。由图可知,小灯泡正常发光时,通过灯丝的电流是 A,此时消耗的电功率为 W;
。
真题 2. (广东中考 ) 小明探究“电流一定时,导体消耗的电功率与导体电阻的关系”,现有实验器材:稳压电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱 (符号为. )、开关及若干导线。
(1)为了完成此探究实验,请你在图甲的虚线框内将实验电路图补充完整;若连接电路后,闭合开关,发现电压表的指针偏转如图乙所示,其原因可能是 。
(2)实验中利用公式 计算电阻箱阻值不同时消耗的电功率,实验过程需要记录的物理量有:电阻箱两端电压U、通过电阻箱的电流I和 。
(3)在实验中,小明需多次改变电阻箱的阻值进行测量,每改变一次阻值,都必须移动滑动变阻器的滑片来控制 ,多次改变电阻箱阻值的目的是 。
(4)完成上述实验后,小明又从实验室借了一个额定功率为2.5 V的小灯泡和一个单刀双掷开关,设计了图丙所示实验电路图来测量小灯泡的额定功率,实验如下: 闭合开关S ,将开关S 拨到触点2,把电阻箱调到10 Ω, 刚好使电压表的示数为2.5 V; 再将开关S 拨到触点1,读出电压表的示数为4.5 V, 小灯泡额定功率 P= W。
解题攻略
1. 测量灯泡电功率的原理:P=UI。
2. 电路连接时开关要断开,滑动变阻器的滑片移到最大阻值处:目的是防止因为操作失误造成在接线时,电路就接通且电流过大烧坏灯泡,甚至烧坏电流表。
3. 滑动变阻器或电源的选择:滑动变阻器根据电源电压和小灯泡的额定电压来确定,不能选择过大,否则无法测量;也不能选择过小,否则因分担的电压不够而容易烧坏灯泡。电源电压也要根据灯泡的额定电压和滑动变阻器的最大阻值来确定。
4. 测量小灯泡电功率要求实验三次是为了比较灯泡的亮度与电功率大小的关系,不能将多次测得的电功率求平均值。
5. 实验结论:用电器两端电压不同,电功率就不同;小灯泡两端电压越高,功率越大,灯泡越亮;灯丝温度越高,灯丝电阻越大。
6. 在测量小灯泡电功率的实验中,闭合开关后小灯泡不亮,不一定是小灯泡断路,还可能是由于滑动变阻器连入了最大阻值,导致电路中的电流很小,小灯泡无法发光。
7. 电路故障问题:
(1)闭合开关,灯不亮,电流表无示数但电压表有示数且接近电源电压,故障原因是:小灯泡断路,或电压表串联在电路中。
(2)闭合开关,灯不亮,电压表无示数但电流表有示数,故障原因是:小灯泡短路。
(3)闭合开关,发现小灯泡发光很微弱,电流表、电压表均有示数,左右移动滑动变阻器的滑片,小灯泡亮度和两表示数均不变,故障原因是:滑动变阻器下面两接线柱接入电路。
(4)闭合开关,发现小灯泡发光很亮,电流表、电压表均有示数,左右移动滑动变阻器的滑片,小灯泡亮度和两表示数均不变,故障原因是:滑动变阻器上面两接线柱接入电路。
实战演练
1. 小华在“探究小灯泡的亮度与哪些因素有关”的实验中,电源电压恒为3 V,小灯泡上标有“2.5 V” 字样。
(1)请用笔画线代替导线,将下图中的实物电路连接完整。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最 端 (选填“左”或“右”)。滑到变阻器的作用除保护电路外,还有 。
(3) 闭合开关后,发现灯泡不亮, 电压表无示数, 电流表有示数。若电路中仅有一处故障,这个故障可能是 。
(4)排除故障后继续实验,小华进行了4次测量,并将有关数据及现象记录在表格中。在第1次实验中小灯泡不亮的原因是 。
实验次数 电压U/V 电流 I/A 实际电功率 P/W 小灯泡亮度
1 0.5 0.12 0.06 不亮
2 1.5 0.20 0.30 偏亮
3 2.5 0.30 正常
4 2.8 0.32 0.90 更亮
(5)分析表中信息,可知小灯泡的额定功率为 W。实验得出的结论是:小灯泡的实际电功率 ,灯泡越亮。
在“测量小灯泡的电功率”的实验中,小灯泡的额定电压为“2.5 V”,正常发光时的电阻约为8Ω。
(1)在图甲中,有一根导线未连接,请用笔画线代替导线将电路连接完整。
(2)闭合开关后,小灯泡不亮,电流表没有示数,电压表有较大的示数,经检查,导线连接完好,则电路故障可能是小灯泡发生了 (选填“短路”或“断路”)。
(3)移动滑片P到某一位置时,电压表示数如图乙所示,为 V;此时要测量小灯泡的额定功率,应将滑片 P 向 (选填“左”或“右”)端移动。
(4)移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的I-U 图象,由图象可计算出小灯泡的额定功率是 W。
(5)完成上述测量后,不用电压表,用如图丁所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡的额定功率,已知小灯泡的额定电流为 定值电阻的阻值为 实验步骤如下,请补充完整:
① ;
②闭合开关S、S , 断开开关; ,记录下此时电流表的示数为I;
③小灯泡的额定功率的表达式为
类型 30 探究影响电热因素的实验
真题模拟
某学习小组在老师的指导下,探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关。他们用的实验器材如图所示,两个透明容器中密封着等量空气,U形管中液面最初相平,两个密闭容器中都有一段电阻丝。
(1)请你用笔画线代替导线,把图甲两个容器的电阻丝接到电路中。
(2)实验中通过观察液面高度的变化来比较电流通过导体产生热量的多少,这种方法叫 。
(3)接好电路, 闭合开关, 通电一段时间后, (选填“左”或“右”) 侧U形管中液面高度变化大,此实验现象表明,在电流和通电时间均相同的情况下, 越大,所产生的热量越多。
(4)让两个密闭容器中的电阻一样大,在其中一个容器的外部将一个相同阻值的电阻和这个容器内的电阻并联 (如图乙所示)。移走图甲中的电阻,换接图乙中的电阻到电路中,重新做这个实验。此时通过两容器中电阻的电流不同,在通电时间相同的情况下,观察U形管中液面高度变化,由此得到的结论是 。
(5)如果热量用Q表示,电流用I表示,电阻用R表示,时间用t表示,则Q= 。
解题攻略
1. 被加热的材料选用煤油或空气 (利用其比热容小,效果明显且安全)。
2. 选择加热物质的要求 (质量相同、初温相同)。
3. 转换法的应用 (通过温度计的示数或 U形管液面高度的变化反映产生电热的多少)。
4. 控制变量法的应用:
(1)探究电热与电流的关系,控制电阻丝阻值和通电时间相同,改变通过两电阻丝的电流大小 (电路设计:将阻值相同的电阻丝并联在电路中)。
(2)探究电热与电阻的关系,控制通过电阻丝的电流和通电时间相同,选择两个电阻不同的电阻丝 (电路设计:将阻值不同的电阻丝串联在电路中)。
(3)探究电热与通电时间的关系,控制电阻丝的阻值