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实验探究专题
实验探究专题
题型概述
实验题是最能体现学生对物理学科的学习能力的一种题型,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物理概念和物理规律的理解情况,更重要的是它能再现学生的情感、态度、价值观,所以实验题是每年中考试题中重要的题型之一,随着课改制度的不断深入,中考实验题不仅在深度与广度上增加了,而且逐渐实现了从知识型到能力型的过渡,特别注重做实验与背实验的区别。
题型解读
一、测量型实验题
测量型实验分为直接测量型实验和间接测量型实验两类。
直接测量型实验是使用相应的仪器、仪表直接测出物理量;间接测量型实验是根据待测物理量与其他物理量的关系式,先测出关系中其他各量,然后再算出该量。
如测物质的密度、测机械效率、伏安法测电阻、伏安法测小灯泡的功率等。
对这类实验,要在真正掌握其原理的基础上,确定选择哪些器材,设计实验步骤,分析实验注意事项,分析实验的误差及其产生的原因。
例1、小明用天平和量筒测量矿石的密度。
(1)有如下一些实验步骤:
①用调节好的天平测出矿石的质量m;
②向量筒中倒进适量的水,测出这些水的体积V1;
③根据密度的公式,求出矿石的密度ρ;
④将矿石浸没在量筒内的水中,测出矿石和水的总体积V2.
他应采用的正确的实验步骤顺序为()
A.①②③④ B.①②④③ C.②③①④ D.②③④①
(2)由图可知,矿石的质量为______g,矿石的体积为______cm3.矿石的密度为_____g/cm3.
解析:
测量固体的密度是中考的重要考查点,测固体的密度时,先要测质量,然后再用排水法测出其体积,就可以求出密度。
所以正确的实验步骤是B;物体的质量为砝码的质量加游码的示数。
因此,质量为27.2g,体积为10cm3,密度为2.72g/cm3.
答案:
B27.2g10cm32.72g/cm3
二、探究型实验题
新课标中把“科学探究”提到与“科学内容”同等重要的地位,科学探究成为当前物理教学和中考改革的热点。
物理中考试题都涉及到了实验探究。
探究主要体现在实验题上,有时也体现在选择题上。
探究型试题旨在将学习的重心从过分强调知识的传承、积累向强调知识的探究教程转化,从而使学生由被动接受知识向主动获取知识转变,逐渐培养学生的科学探索能力、实事求是的科学态度、敢于科学创新的精神。
探究性试题的主要特点:
体现过程展示、方法与操作、主观开放。
科学探究是学生自主学习的主要模式,贯穿于整个教学的各个环节。
它包括个基本要素:
提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与认证、评估、交流合作。
探究类试题既可以考查完整的探究过程,也可以就某一环节
进行考查,但不管怎样,一定要有一个研究问题的形成、发展和解决的过程阶段出现。
例2、小亮为了探究物体在水中不同深度所受浮力变化情况,如图所示,将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,分别记下圆柱体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F,实验数据如下表:
次数
1
2
3
4
5
6
7
h(cm)
0
2
4
6
8
10
12
F(N)
6.75
6.25
5.75
5.25
4.75
4.25
4.25
(1)分析表中实验数据,可以得出物体重N,第4次实验时,物体受到的浮力N;
(2)分析表中第1列到第5列数据,说明;
(3)分析表中第6列到第7列数据,说明;
(4)下图中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面距离h关系的图像是:
()
解析:
(1)由题目提供的实验数据可知,它反映的是圆柱体下表面的深度和弹簧测力计示数的关系.由表中第1列数据可知,当物体没有与水接触(即h=0)时,物体只受重力和弹簧测力计的拉力,拉力大小等于重力,所以圆柱体的重力G=6.75N.
(2)物体浸入水中受到重力、浮力、拉力的作用.对第1列至第5列数据变化分析可知,随着物体浸入水中深度增加,弹簧测力计示数减小,一方面说明物体受到的浮力增大,同时也表明物体没有浸没;对第6列和第7列数据分析可知,随着深度增加,弹簧测力计示数不变,一方面说明物体受到的浮力不变,液表明物体已浸没倒水中.
(3)图中各图反映的是测力计示数F与物体底部浸入水中的深度h的关系图像,h=0时,F=G;随着h的增大,F示数变小.当h增大到使圆柱体全部浸没到水中时,浮力不再增大,此时F最小,且保持不变,故选B.
答案
(1)6.75N;2.5N
(2)物体未浸没时,物体越深受到的浮力越大
(3)物体浸没后,物体所受浮力与物体深度无关
(4)B
三、设计型实验
设计型实验题需要按照题目要求设计新的测量方法或实验方案,此类题目比较灵活,要注意深刻理解题意要求,据此将所学到的物理知识和实验方法结合起来解题,解决遇到的实际问题。
例3、王新同学在学校测完石块密度后,想到这样一个问题:
石块和铁块谁的密度大?
放学回到家中,想粗略地测定铁块密度,但家里没有量筒、天平等器材,于是想到利用浮力知识完成实验.他从家中找来以下器材:
茶杯、水、小铁块、细线和弹簧测力计.
(1)请简要写出他的实验步骤,并用字母表示所测的物理量.
①;
②;
③。
(2)铁块密度的表达式ρ铁=____.
解析:
本题要用现有的测量工具测定铁块的密度,实验步骤要学生来设计,这考查了学生的分析能力和灵活应用能力,对知识的掌握要求很高。
没有天平不能直接测质量,没有量筒不能直接测体积。
有弹簧测力计,可以先测出铁块的重力,再计算出铁块的质量。
用茶杯、水、细线和弹簧秤测力计可以测出小铁块浸没时的浮力,然后计算小铁块的体积;最后计算铁块的密度。
答案:
(1)①用细线将小铁块拴牢,并用弹簧秤测力计测出其重力G
②向茶杯中倒入适量的水
③将弹簧测力计下端的小铁块浸没水中,不与杯壁、杯底接触,读出此时弹簧秤示数G′(或F)
(2)
四、开放型实验题
实验类开放题多以两种形式出现:
一是给定一组器材,要求设计完成一项或多项实验;二是给定一个实验命题,要求自选器材设计一个或几个实验方案。
解答此类实验开放题要多方面展开思维──学生实验、演示实验和小实验;多角度延伸思维──替代法、转换法。
××牌电水壶
额定电压
220V
额定功率
1500W
容积
3L
例4、(09哈尔滨)同学们在家里通过实验探究“烧水过程中能量转化效率”的问题时,选用了如图所示的电水壶.
(1)若请你参加该实验探究,实验中你需要用到的测量工具是_________________________;
(2)写出你的实验探究过程;根据实验测量出的数据,写出电水壶烧水过程中能量转化效率的数学表达式;
(3)根据测量数据及表达式,指出影响电水壶烧水过程中能量转化效率的因素.__________________
解析:
此题是一个开放型试题,在这个实验中,你可以用你认为合适的测量工具进行测量,实验原理不同,实验方法不同,实验表达式不同,但实验目的是相同的。
方法一:
(1)电能表、温度计
(2)a.观察电能表铭牌参数N(r/kW.h),电水壶容积V(m3);
b.电水壶中盛满水(或盛有水),用温度计测出水的初温tl;
[若电水壶中未说明盛满水,除在第1问中添加体积或质量测量工具外.还要在步
骤中体现体积或质量的测量]
c.关闭家中其它用电器,将此水壶单独接入电路中,记录电能表转盘转过的转数n(r)
和水的末温t2,(℃).
(3)影响因素①水的体积(质量);②水的温度差;③n与N的比值.
方法二:
(1)电压表、电流表、温度计、秒表
(2)a.观察电水壶容积V(m3);
b.电水壶中盛满水,用温度计测出水的初温t1,(℃);
[若不装满,参照法
(一)中
(2)b的补充说明]
c.接通电源,记下水温升至t2(℃)所用时间t(s),并用电压表、电流表测出电水壶工
作时两端电压U(V)及其电流I(A).
数学表达式:
η=cρv(t2-t1)/Ult
(3)影响因素:
①水的体积(质量);②水的温度差;③加热时间;④UI(或实际功率).
方法三:
(1)秒表、温度计
(2)a.观察电水壶铭牌额定功率P(W),容积V(m3);
b.电水壶中盛满水,用温度计测出水的初温tl(℃);
[若不装满,参照法
(一)中
(2)b的补充说明]
c.关闭家中其它用电器,将此水壶单独接人电路中,用秒表计时,记录用时t(s)和水的末温t2℃
(3)影响因素:
①水的体积(质量);②水的温度差;③加热时间;④电水壶的功率.
快乐体验
1.(09台州)在自然界中,有些物质客观存在,却看不见摸不着,需借助某些方法才可观察到。
(1)在探究光的反射规律时,光的路径难以观察到,你或你的老师做这个实验时,是怎样将光路显示出来的?
。
(2)在研究磁铁周围的磁场时,你的老师又是利用显示磁铁周围的磁场分布的。
2.(09黄冈)小明利用两个相同圆筒形玻璃杯、天平(无砝码)、水、刻度尺、胶头滴管等器材测定食用油的密度。
(1)请将他的实验步骤补充完整:
①如图,将托盘天平放在水平台上,将游码移到标尺的______________(选填“A”或“B”)端,调节天平两端的平衡螺母,使天平平衡;
②将装有适量食用油和水的玻璃杯分别放在天平的左右盘中,用胶头滴管增、减杯中水的多少,使天平______________________;
③取下两只玻璃杯,用刻度尺分别测出两杯中水和油的高度h1、h2;则食用油的密度______________________(水的密度为)。
(2)小明认为两个圆筒形玻璃杯质量不完全相同会造成实验误差。
请你也提出一项可能引起实验误差的原因:
______________________。
3.(09福州市)小明注意家里摆钟(图26)的钟摆在有规律地摆动,经认真观察发现钟摆来回摆动一次的时间刚好是1秒,就想:
是不是所有的摆来回摆动一次的时间都是1秒呢?
于是,他请教了物理老师,知道摆来回摆动一次的时间叫做周期,在老师的指导下他设计如图27所示的单摆(即细绳下系一小钢球)进行探究。
实验数据记录如下表:
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
摆长l/m
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
周期T/s
1.1
1.3
1.4
1.5
1.7
1.8
1.9
2.0
周期平方
T2/s2
1.2
1.6
2.0
2.3
2.9
3.2
3.6
4.0
(1)从表中数据可知,单摆的摆长l越长,周期T越(选填“长”或“短”)。
(2)请根据表中数据在图28中作出单摆周期的平方T2与摆长l的关系图像。
(3)分析图28所示图象,可知实验中用的单摆T2与l成关系。
(4)由表中实验记录可知,单摆来回摆动一次时间比较短,直接测量摆动一次的时间误差比较大。
你认为小明为了减小测量误差是怎么做的?
(5)生活中若摆钟走慢了,应如何调整钟摆的长度?
4.(09宁波)小科在观看2009世界冰壶锦标赛时猜想:
冰壶在冰面上的滑行距离,除了与离手时的速度大小、接触面的粗糙程度有关外,还可能与质量有关。
为了验证这一猜想,小科、小敏和小思做了如下实验(如图所示):
在木块上加放数量不等的钩码后,让木块从O点静止滑下,记录木块和钩码的总质量m和它在水平面的滑行距离S,记录数据如下(各组在A点时初速度均相同):
(1)从上述数据分析,可以得到的结论是:
在初速度和接触面粗糙程度相同的条件下,物体在水平面上滑行的距离与物体的质量大小;
(2)小敏认为:
木块及钩码的质量越大,对水平面的压力越大,则滑行中受到的摩擦阻力也越大,滑行距离就会越短。
因此,他认为数据有问题,于是对上表数据做了如下改动:
请你评判小敏的做法并阐述理由:
;
(3)小思同学反思上述实验后认为:
在初速度和所受到的摩擦阻力大小相同的条件下,物体的质量越大在不平面上滑行的距离将越远,因为:
。
5.(09江苏)用托盘天平测量铜块质量时,应将天平放在桌面上,游码移到标尺的零刻度处,若天平的指针静止在图甲所示位置,则可将平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节,使天平平衡.测量中,当右盘所加砝码和游码位置如图乙所示时天平平衡,则该铜块的质量为g.
6.(09赤峰)
(1)小刚在称量矿石质量时,进行了如图甲所示的操作,他的错误在于。
用正确的方法称量,天平平衡后,砝码和游码的示数如图乙所示,则被测矿石的质量是g。
(2)小刚有在量筒中倒入一定量的水,然后将矿石用细线系好后慢慢放入量筒。
如图丙所示,矿石的体积为ml。
(3)小刚算出矿石的密度为kg/m3。
7.(09柳州)在“测量小石块的密度”的探究课上,某实验小组进行了如下实验探究活动。
(1)把天平放在水平桌面上,指针指在分度盘的中线处,如图10甲所示,于是小丽同学直接使用天平进行测量。
此时,同组同学马上阻止说:
小丽的做法不对,不对之处是没有把游码向左移到标尺的__________________。
(2)纠正错误后,发现天平横梁不平衡,指针向左偏,此时应向__________(选填“左”或“右”)端调节平衡螺母,使指针指在中线处。
(3)接着把小石块放在天平左盘,当右盘中放人20g、5g砝码各一个时,天平横梁刚好平衡,则小石块的质量是______________g。
(4)然后用一细绵线系住小石块,放人盛有水的量筒中,如图lO乙所示,然后取出小石块,此时量筒中水的体积是20ml,则小石块的体积为_______cm3。
(5)利用密度公式计算出小石块的密度是_________㎏/m3。
该小组测算得的密度值________(选填“偏大”或“偏小”)。
8.(09·青岛)回顾实验和探究:
(1)叶子和小雨在探究“欧姆定律”的实验时:
①他俩提出的问题是:
导体中的电流与电压、电阻有什么关系?
②根据经验,他俩猜想:
导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
③实验过程如下:
a.他俩按如下电路图连接电路。
请将电路图填画完整。
b.用R1=5Ω的定值电阻做实验,发现当电压表示数分别为0.8V、1.6V、2.4V时,对应电流值分别为0.16A,0.32A和如图电流表的示数。
请你在方框内设计表格并将实验数据整理上。
c.换用R2=l0Ω的定值电阻,重复上述实验。
④通过分析,他俩验证了猜想的正确性,得出了欧姆定律。
他俩经历的思维程序为:
提出问题、__________、实验检验、归纳分析、得出结论
(2)在上述探究中发现:
对同一个导体,
等的值,而这个值就
是导体的电阻;不同的导体,
的值一般不同。
可见,电阻是导体本身的一
种特性,它的大小与________和_______无关。
于是,他俩用如图电路验证“影响电阻大小的因素”,在M、N两点之间接入粗细相同而长度不同的镍铬合金丝。
实验发现:
镍铬合金丝越长,灯泡越暗,说明电阻越_______。
这种显示电阻大小的方法是___________法。
(3)在上述实验
(1)的电路中,将定值电阻换成螺线管,通电后吸引大头针,发现当滑片向左移动时,吸引大头针的数目___________。
实验说明:
电流越大,通电螺线管磁性越强。
9.(09晋江)小宇在“观察水的沸腾”的实验中,绘出温度随时间变化的图象如图17所示。
(1)从图象中可知,水的沸点是℃;
(2)此时该地区的大气压可能是(填“大于”“小于”或“等于”)1标准大气压;
(3)小宇发现自己组的水比邻组的先沸腾,提前沸腾的原因可能是(写出一种即可)。
10.(09成都)小明、小亮和小敏共同设计了一种测定水平方向风力的装置。
其原理如图21(甲)所示:
绝缘轻弹簧的左端固定在D点,右端与中心有孔、表面竖直的金属迎风板相连,一起套在左端也固定在O点的粗细均匀、电阻随长度均匀变化,且水平放置的金属杆上,迎风板与金属杆接触良好;电路中左端导线与金属杆的左端相连,右端导线连接在迎风板上并可随迎风板移动,R是定值电阻,a、b、c、d为四个接线柱。
(1)在他们的设计中,若要求在风力增大时,接入电路的电表的示数也随之而增大,则应该()
A.在a、b之间接电流表,在c、d之间连接导线
B.只在a、b之间接电流表
C.在c、d之间接电压表,在a、b之间连接导线
D.只在c、d之间接电压表
(2)为了较准确的测出水平方向风力的大小,三位同学先对选定的轻弹簧和金属杆进行了两项测量。
①小明利用测量的数据作出了原长为40cm的轻弹簧的长度l与所受压力F的关系图象[见图21(乙)]。
由图可知:
该弹簧每缩短10cm,弹簧受到的压力将增加____N。
②小亮和小敏设计了图21(丙)所示的电路,用来测量长度为50cm的金属杆的电阻。
他们备选的部分器材有:
A.电源(能够提供3V的稳定电压)
B.电流表A(量程O~0.6A)
C.电压表V(量程0~3V)
D.滑动变阻器R1,(阻值变化范围为0—5Ω)
E.滑动变阻器R2(阻值变化范围为0~10Ω)
选好器材后,小亮和小敏在实验中正确操作,他们记录的测量数据如下表。
根据他们的测量数据可以知道:
他们实验中选用的滑动变阻器是____(填器材的序号字母);他们测出的金属杆的电阻是____Ω。
(3)三位同学最后根据
(1)的要求,按图21(甲)进行组装时,除用到上述选定的轻弹簧、
金属杆和
(2)中备选的电源、电表外,还选了阻值R=3Ω的定值电阻。
如果无风时,O点到迎风板的距离以及轻弹簧的长度均等于弹簧的原长,则该装置能够测
量的最大水平风力是___N。
(4)对小明、小亮和小敏设计的测定水平方向风力的装置,从力的角度,请你指出可能对
测量准确度产生影响的因素之一:
________。
11.(09常德)小华总结两年来所做的物理探究实验发现
(1)当要研究的物理量不易直接测量时,都要想办法把它们的大小间接表示出来。
甲 探究摩擦力与什么因素有关 乙 探究动能的大小与什么因素有关
如:
甲实验是让木块在水平面上做 运动,通过读取弹簧测力计上的示数间接知道摩擦力的大小;乙实验中小球动能的大小是通过观察比较物块B
反映出来的。
(2)当要研究的物理量与多个因素有关时,都要采用 法。
如:
甲实验研究摩擦力的大小与压力大小关系,就要多次改变,同时保持接触面的粗糙程度不变;乙实验研究小球动能的大小与速度的关系就要多次改变
的大小,同时控制小球的 不变。
12.(09湛江)小明同学用一个焦距未知的凸透镜、蜡烛、光屏探究凸透镜成像规律.
(1)由图13可知,凸透镜的焦距是___________㎝.实验时,应使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在___________.
(2)如图14所示,若在光屏上(光屏未画出)能得到清晰放大的烛焰实像,则蜡烛可能置于透镜左边a、b、c、d四点中的________点上,此成像特点可应用在___________机上.
(3)小明依次将蜡烛、凸透镜、光屏放置在光具座上,按①的要求调整好三者中心的位置,但无论怎样移动光屏,在光屏上始终都没能看到烛焰所成的像.原因可能是(写出一个原因即可)______________________________.
13.(09安溪)在探究“影响压力作用效果的因素”这一问题时,同学们做了如图21所示的一系列实验。
请你从中选出一些图形对某一因素进行探究,并通过分析泡沫塑料的凹陷程度,说明你的探究结果:
(1)探究的某一因素是;
(2)选用的是图;
(3)探究的结果是。
14.(09湖南娄底)小明做“研究液体的压强”实验时得到的几组数据如下表:
序号
液体
深度/cm
橡皮膜方向
压强计左右液面高度差/cm
1
水
5
朝上
4.9
2
水
5
朝下
4.9
3
水
5
朝侧面
4.9
4
水
10
朝侧面
9.7
5
水
15
朝侧面
14.6
6
酒精
15
朝侧面
11.8
根据表中的数据,请回答下列问题:
(1)比较序号为的三组数据,可得出的结论是:
同种液体在同一深度处,液体
向各个方向的压强都相等.
(2)比较序号3、4、5的三组数据,可得出的结论是:
(3)比较序号为的两组数据,可得出的结论是:
在同一深度处,不同液体
的压强与密度有关.
15.(09福州市)翔翔在家探究鸡蛋受到的浮力大小与哪些因素有关,如图22所示。
请仔细观察图示并回答下列问题:
(1)从A、B两图可知,鸡蛋在水中受到的浮力大小是___N。
(2)根据B、C两实验,他就得出鸡蛋受到的浮力大小与液体的密度有关,你认为对吗?
________,理由是________。
(3)在图22实验中,你还可以观察到什么现象?
(写出一个)
16.(09昆明)在研究电流与电阻和电压关系的实验中:
(1)闭合开关前,滑动变阻器应处于,目的是:
。
(2)小敏同学按图15的电路原理图连接了图16实物电路,其中有两个元件连接错误。
它们分别是和(只须填写连错的元件)。
(3)重新连接电路后,用开关S进行试触,如果电流表指针向左偏转,说明电流表的;如果电流表指针向右偏转超过刻度盘,应换用较量程。
(4)正确连接电路后,测出Rl=5Ω、两端电压为3V时的电流。
然后将电阻R1由5Ω换成10Ω,为了使电阻Rl两端的电压仍然为3V,他应将滑动变阻器的滑动触头P向端滑动,在触头P滑动的过程中,电路中的电流将。
答案
1、
(1)充烟雾、洒粉笔粉、水中掺牛奶、在黑暗环境(如暗室、夜晚等)中做、直接用激光笔(指星笔),凡答对其中一种方法的关键词均得分,其它合理的均酌情给分
(2)细铁屑,小磁针,正确写出操作过程的也得满分,其它合理的均酌情给分
2、
(1)①A②平衡③h1ρ水/h2
(2)两个玻璃杯的横截面积不完全相同
3、
(1)长
(2)如图所示
(3)正比
(4)可测出单摆来回摆动多次(如30次)的时间,再计算出来回摆动1次的时间。
(5)将钟摆的长度调短
4、
(1)无关
(2)小敏的做法是错的。
因为在科学探究和科学实验中收集的证据和收集的证据必须真实,不能捏造
(3)在初速度大小相同时,物体的质量越大具有的动能越大,能够克服摩擦阻力做的功越多,在所受的摩擦力大小相同时,就能滑行较长的距离。
5、水平右52.4
6、
(1)砝码与物体托盘放反了57.4
(2)20(3)2.87×103
7、
(1)零刻度处
(2)右(3)25(4)10(5)2.5×103偏小
8、
(1)
④猜想
(2)相同电压电流大转换
(3)增多
9、
(1)98
(2)小于(3)水的初温较高
10、答案:
(1)B
(2)①2②E或R2
(3)4
(4)设计中没有考虑迎风板与金属杆的摩擦力;设计中没有考虑迎风板左侧受到的空气阻力;试验中很难保证风力大小恒定、方向
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- 实验 探究 专题