北京市中考物理 復(fù)習(xí)方法指導(dǎo) 專題二 實(shí)驗(yàn)探究題典例點(diǎn)撥.doc

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專題二 實(shí)驗(yàn)探究題典例點(diǎn)撥 專題1 特殊方法測(cè)密度 方法指導(dǎo) 特殊方法測(cè)密度，常見的方法有以下幾種： 1.以“天平、量筒測(cè)密度”為基礎(chǔ)，但質(zhì)量或體積其中之一不能直接測(cè)量，需采用“等體積代換”或“等質(zhì)量代換”的方法解決未知物理量的測(cè)量，最后用公式：ρ =計(jì)算出物質(zhì)的密度。 2.用彈簧測(cè)力計(jì)，根據(jù)“彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)浮力的方法”測(cè)固體或液體的密度。 3.結(jié)合浮力知識(shí)，利用“一漂一沉”的方法測(cè)密度。一般利用“漂浮”測(cè)質(zhì)量，利用“沉底”測(cè)體積。 4.結(jié)合浮力知識(shí)，利用“兩次漂浮”的方法測(cè)密度。這種方法一般要通過“=G”的兩個(gè)平衡方程來求解。 5.利用“杠桿平衡條件”測(cè)密度。這種方法一般要通過杠桿多次平衡，解方程組來求解。 典例點(diǎn)撥 【例1】 給你一架調(diào)好的天平(有配套砝碼)、一只小燒杯、適量的水、如何測(cè)出牛奶的密度？ 要求：(1)簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)步驟； (2)根據(jù)你測(cè)量的物理量，寫出計(jì)算牛奶密度的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 【思路分析】利用“等體積代換”的方法測(cè)量密度，即通過在燒杯上做標(biāo)記，使牛奶的體積與水的體積相等。 【自主解答】1.用調(diào)好的天平測(cè)量小燒杯的質(zhì)量并記錄； 2.向小燒杯中裝入適量的水(未滿)，并在液面做標(biāo)記，用天平測(cè)量小燒杯和水的總質(zhì)量并記錄； 3.倒出水，向小燒杯中裝入相同體積的牛奶至所做標(biāo)記處，用天平測(cè)量小燒杯和牛奶的總質(zhì)量并記錄； 4.寫出牛奶密度的數(shù)學(xué)表達(dá)式為ρ =。 【例2】 (xx東城二模)小秋想利用一架已調(diào)好的天平、燒杯、溢水杯和水測(cè)出一塊雨花石的密度，請(qǐng)把小秋的實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整。 (1)用天平測(cè)出雨花石的質(zhì)量； (2)用天平測(cè)出空燒杯的質(zhì)量； (3)在溢水杯中________，將雨花石輕輕放入溢水杯中浸沒，并同時(shí)用燒杯收集從溢水杯中溢出的水，用天平測(cè)出燒杯和水的總質(zhì)量； (4)設(shè)水的密度為ρ，則此雨花石的密度表達(dá)式為=________。(用、、、ρ表示) 【思路分析】此題與例1相似，都屬于利用“等體積代換”測(cè)量體積，將雨花石的體積轉(zhuǎn)化為溢出水的體積。 【答案】(3)裝滿水 (4) 【例3】 做物理實(shí)驗(yàn)測(cè)物體密度，老師拿出一架天平，一個(gè)量筒，兩個(gè)完全相同的燒杯，一些水和一個(gè)玻璃球，讓同學(xué)利用這些東西測(cè)玻璃球的密度。細(xì)心的小紅發(fā)現(xiàn)老師沒給砝碼，一問才知道是老師故意不給的，小紅想了一會(huì)兒，又向老師要了一支滴管，就動(dòng)手做起實(shí)驗(yàn)，并很快得出了結(jié)果，請(qǐng)說出小紅是怎樣測(cè)出玻璃球的密度的。 【思路分析】此題屬于利用“等質(zhì)量代換”的方法，將玻璃球的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為水的質(zhì)量。 【自主解答】1.在調(diào)平的天平左盤、右盤分別放上相同的燒杯，在左盤燒杯中放玻璃球，向右盤燒杯中倒水，用滴管調(diào)節(jié)水量，直至天平水平平衡； 2.將右盤燒杯中的水倒入量筒，讀出示數(shù)并記錄； 3.將左盤燒杯中的玻璃球放入量筒的水中，使其浸沒，讀出此時(shí)示數(shù)并記錄； 4.根據(jù)ρ =計(jì)算出玻璃球的密度 【例4】 (xx西城一模)小芳想測(cè)量一只小瓷杯陶瓷的密度。已準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材有：量筒一只，足量的水，待測(cè)小瓷杯(小瓷杯直徑小于量筒的直徑)，如圖專2.1-1所示。 圖專2.1-1 小芳利用上述器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你幫她補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)方案、并寫出小瓷杯陶瓷密度的表達(dá)式。 (1)在量筒中倒入適量的水，讀出水面所對(duì)刻度，并記錄。 (2)將小瓷杯________，讀出水面所對(duì)刻度，并記錄。 (3)將小瓷杯________，讀出水面所對(duì)刻度，并記錄。 (4)請(qǐng)你利用測(cè)量量和寫出小瓷杯陶瓷密度的表達(dá)式：ρ=________。 【思路分析】本題屬于結(jié)合浮力知識(shí)，利用“一漂一沉”的方法測(cè)密度。利用“漂浮”測(cè)質(zhì)量，利用“沉底”測(cè)體積。 【答案】(2)放在量筒水面使其漂浮 (3)口向上按入水中使其沉底 (4) 【例5】 (xx北京中考)小曼利用符合實(shí)驗(yàn)要求的圓柱體物塊、石子、細(xì)線、量筒和適量的水測(cè)量某未知液體的密度。圖專2.1-2是小曼正確測(cè)量過程的示意圖。已知水的密度為 ,g取10 N/kg。 甲 乙 丙 丁 圖專2.1-2 實(shí)驗(yàn)過程如下： ①將適量的水倒入量筒中，如圖專2.1-2甲所示，記錄量筒中水的體積。 ②將拴有石子的物塊置于量筒內(nèi)的水中，如圖乙所示，量筒中水面所對(duì)應(yīng)的示數(shù)為66 。 ③將待測(cè)液體倒入另一量筒中，如圖丙所示，記錄量筒中待測(cè)液體的體積。 ④將上述石子和物塊擦干后，置于量筒內(nèi)的待測(cè)液體中，如圖丁所示，量筒中液面所對(duì)應(yīng)的示數(shù)為70 。 由以上實(shí)驗(yàn)可知： (1)石子和物塊在水中所受的總浮力為________N; (2)待測(cè)液體的密度為________。 【思路分析】本題屬于結(jié)合浮力知識(shí)，利用“兩次漂浮”的方法測(cè)密度。石子和物塊漂浮，所以在水和液體中均有=G，所以浮力相等，然后根據(jù)阿基米德原理展開式求解。 【答案】 【例6】 (xx海淀一模)小莉利用輕質(zhì)杠桿、刻度尺、金屬塊甲、小石塊乙、圓柱形塑料容器、細(xì)線和適量的水測(cè)量未知液體的密度，實(shí)驗(yàn)裝置如圖專2.1-3所示。以下是小莉設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你按照她的實(shí)驗(yàn)思路，將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整。 圖專2.1-3 (1)將金屬塊甲和小石塊乙用細(xì)繩分別懸掛在杠桿A和D端，用細(xì)線做好的繩套套在杠桿某處后，移動(dòng)繩套到O點(diǎn)時(shí)，杠桿恰好在水平位置平衡。 (2)將小石塊乙浸沒在水中，且不與塑料容器接觸，金屬塊甲移至B點(diǎn)，杠桿再次在水平位置平衡。用刻度尺測(cè)出AB間的距離為。 (3)將小石塊乙完全浸沒在待測(cè)液體中，且不與塑料容器接觸，金屬塊甲移至C點(diǎn)，杠桿再次在水平位置平衡。________。 (4)用水的密度及測(cè)量出的物理量寫出待測(cè)液體的密度的表達(dá)式：=________。 【思路分析】本題思路比較簡(jiǎn)單，利用“杠桿平衡條件”，通過杠桿三次平衡，列出三個(gè)平衡方程即可，但解方程組比較困難，要先根據(jù)第一個(gè)平衡方程化簡(jiǎn)第二個(gè)和第三個(gè)平衡方程，化簡(jiǎn)后用求比的方法來解就簡(jiǎn)單了，不能在化簡(jiǎn)前求比，那樣會(huì)有一些未知量不能消元，從而增加解方程的難度。 【答案】(3)用刻度尺測(cè)出AC間的距離為 (4) 同步訓(xùn)練 1.小剛同學(xué)想測(cè)醬油的密度，但家里只有天平、小空瓶，而沒有量筒。他思考后按照自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量?jī)?nèi)容及結(jié)果如圖專2.1-4所示。 圖專2.1-4 (1)請(qǐng)將下面實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整： 第一步：______________________________ ； 第二步：用天平測(cè)出空瓶的質(zhì)量； 第三步：用天平測(cè)出小瓶裝滿水后的總質(zhì)量； 第四步：______________________________ ； (2)水的密度用表示，請(qǐng)你根據(jù)小剛測(cè)量的數(shù)據(jù)幫他計(jì)算出醬油的密度的表達(dá)式 ρ＝________。 答案：(1)天平調(diào)平用天平測(cè)出小瓶裝滿醬油后的總質(zhì)量 (2) 2.(xx東城二模)小明在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)量一塊形狀不規(guī)則、體積較大的礦石的密度。 (1)用調(diào)節(jié)好的天平測(cè)量礦石的質(zhì)量。當(dāng)天平平衡時(shí)，右盤中砝碼和游碼的位置如圖專2.1-5所示，礦石的質(zhì)量是________g。 圖專2.1-5 (2)因礦石體積較大，放不進(jìn)量筒，因此他利用一只燒杯，按圖專2.1-6所示方法進(jìn)行測(cè)量。礦石的密度是________，從圖A到圖B的操作引起的密度測(cè)量值比真實(shí)值 ________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。 圖專2.1-6 答案：(1)176.4 (2) 偏小 3.(xx海淀二模)小京利用天平、細(xì)線、燒杯和適量的水測(cè)量一個(gè)小石塊的密度。小京在測(cè)出小石塊的質(zhì)量后，又繼續(xù)進(jìn)行了圖專2.1-7甲、乙的測(cè)量，其測(cè)量值分別為和。已知水的密度為，利用上述測(cè)量出的物理量和已知量寫出小石塊密度的表達(dá)式為：=________。 甲 乙 圖專2.1-7 答案： 4.(xx西城一模)在課外物理小組的活動(dòng)中，老師讓同學(xué)們利用如圖專2.1-8所示的“密度瓶”和天平來測(cè)量某種金屬顆粒的密度?！懊芏绕俊笔且粋€(gè)玻璃瓶，配有瓶塞，瓶塞中央有一根細(xì)管，在密度瓶中注滿水后用瓶塞塞住瓶子時(shí)，多余的水經(jīng)過細(xì)管從上部溢出。 圖專2.1-8 請(qǐng)回答下列問題： 請(qǐng)你將同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整： ①用天平稱出待測(cè)金屬顆粒的質(zhì)量，并記錄； ②在“密度瓶”中注滿水，塞好瓶塞，擦干瓶壁，用天平稱出“密度瓶”和水的總質(zhì)量，并記錄； ③將________，塞好瓶塞，擦干瓶壁，用天平稱出“密度瓶”、水和金屬顆粒的總質(zhì)量，并記錄； ④根據(jù)已知量和測(cè)量量，推導(dǎo)出計(jì)算金屬顆粒密度的公式ρ＝________。 答案：③金屬顆粒放入“密度瓶” ④ 5.如圖專2.1-9甲所示，彈簧測(cè)力計(jì)下掛著一個(gè)實(shí)心圓柱體，將它逐漸浸入裝有水的燒杯中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)隨圓柱體下表面浸入的深度h的變化如圖專2.1-10所示，下列結(jié)論錯(cuò)誤的是( )(g=10 N/kg) 甲 乙 圖專2.1-9 A.圓柱體的質(zhì)量為200 g B.圓柱體剛好浸沒時(shí)其下表面受到水的壓強(qiáng)為1 200 Pa C.圓柱體的密度為 D.圓柱體的體積為 答案：C 6.用如圖專2.1-10所示的方法測(cè)一個(gè)木塊的密度，其密度值為________。 甲 乙 丙 圖專2.1-10 答案： 7.(xx朝陽(yáng)一模)小剛想利用量筒、小筒和水，測(cè)量一小塊鐵礦石的密度。 甲 乙 圖專2.1-11 請(qǐng)你將小剛的實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整： (1)在量筒中倒入適量的水，將小筒放入量筒中，使其漂浮在水面上，如圖專2.1-11甲所示，讀出量筒中水面的刻度值，并記錄； (2)將待測(cè)礦石放入小筒中，使小筒仍漂浮在水面上，如圖乙所示，讀出量筒中水面的刻度值，并記錄； (3)________，讀出量筒中水面的刻度值，并記錄； (4)根據(jù)已知量和測(cè)量量，導(dǎo)出計(jì)算鐵礦石密度的公式ρ＝________。 答案：(3)將礦石從小筒中取出放入量筒的水中 (4) 思路分析：本題考查用特殊方法測(cè)密度，原理是ρ=，用到用排水法測(cè)物體體積、利用浮力和漂浮條件測(cè)量物體質(zhì)量等方法。最后結(jié)果用字母表示，也是物理上常見的表示結(jié)果的形式，更有助于大家關(guān)注物理量之間關(guān)系的建立，減少數(shù)值對(duì)物理本質(zhì)的干擾，同學(xué)平時(shí)養(yǎng)成先寫字母表達(dá)式，再代入數(shù)據(jù)計(jì)算的習(xí)慣。 通過對(duì)比步驟(1)(2)，增加的，發(fā)現(xiàn)小筒前后均漂浮在水中，兩次所受浮力之差等于重力之差，根據(jù)阿基米德原理計(jì)算小筒浮力之差就可以得到礦石重， ， 通過對(duì)比步驟(1)(3)，可知，所以ρ==。 8.(xx北京中考)小京利用鋁塊、細(xì)線、量筒和適量的水測(cè)量一個(gè)形狀不規(guī)則的小蠟塊的密度。圖專2.1-12所示的四個(gè)圖是小京正確測(cè)量過程的示意圖，圖中、、、分別是量筒中水面所對(duì)應(yīng)的示數(shù)。已知水的密度為，利用圖中測(cè)量出的物理量和計(jì)算小蠟塊的密度，寫出小蠟塊密度的表達(dá)式：=________。 圖專2.1-12 答案： 9.(xx豐臺(tái)一模)小明同學(xué)利用如圖專2.1-13所示的小燒杯、大水槽、量筒、水、滴管、記號(hào)筆、細(xì)線等器材測(cè)量一塊金屬塊的密度，他設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟。 圖專2.1-13 (1)將金屬塊放入燒杯中，使燒杯直立漂浮在大水槽中，用記號(hào)筆在燒杯上標(biāo)出水面的位置； (2)用量筒測(cè)出________的體積為； (3)將燒杯直立漂浮在大水槽中，向燒杯中倒入適量的水，使________； (4)用量筒測(cè)出燒杯中水的體積； (5)金屬塊密度的表達(dá)式為=________。 答案：(2)金屬塊(3)大水槽水面和燒杯記號(hào)位置相平(5) 10.(xx北京中考)杠桿AB可繞支點(diǎn)O自由轉(zhuǎn)動(dòng)，將金屬塊用細(xì)繩懸掛在杠桿A端，把石塊用細(xì)繩懸掛在杠桿B端時(shí)，杠桿恰好在水平位置平衡，如圖專2.1-14所示。若將石塊浸沒在水中，為使杠桿在水平位置平衡，需在杠桿A端施加一個(gè)豎直向上的拉力F，其大小為石塊所受重力的。已知＝，則石塊的密度為________ 。 圖專2.1-14 答案： 11.(xx朝陽(yáng)二模)小陽(yáng)為了測(cè)量某金屬塊的密度，他找來一根均勻的直硬棒，用細(xì)線系在O點(diǎn)吊起，硬棒在水平位置平衡，然后將金屬塊B掛在硬棒左端C處，另外找一個(gè)重物A掛在硬棒右端，調(diào)節(jié)重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此時(shí)重物A掛在硬棒上的位置為E，如圖專2.1-15所示。下面是小陽(yáng)測(cè)出金屬塊B密度的部分實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你按小陽(yáng)的思路，將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整。 圖專2.1-15 (1)用刻度尺測(cè)出OE的長(zhǎng)度。 (2)把金屬塊B浸沒在水中，把重物A從E處移動(dòng)到D處時(shí)，硬棒再次在水平位置平衡。 (3)____________________________。 (4)利用上述測(cè)量出的物理量和題中的已知量，計(jì)算金屬塊B的密度的表達(dá)式是：＝________。 答案：(3)用刻度尺測(cè)量出OD的長(zhǎng)度 專題2 特殊方法測(cè)電阻 方法指導(dǎo) 特殊方法測(cè)電阻、電功率，常見的方法有以下幾種： 1.雙伏法 這種方法的基本思路是用兩塊電壓表測(cè)出兩個(gè)電壓，用其中一個(gè)電壓和已知電阻求出所需電流，然后應(yīng)用R=求出未知電阻或根據(jù)P=UI求出電功率。因?yàn)橐獪y(cè)兩個(gè)電壓值，所以電阻一般串聯(lián)連接。 2.雙安法 這種方法的基本思路是用兩塊電流表測(cè)出兩個(gè)電流值，用其中一個(gè)電流值和已知電阻求出所需電壓，然后應(yīng)用R=求出未知電阻或根據(jù)P=UI求出電功率。因?yàn)橐獪y(cè)兩個(gè)電流值，所以電阻一般并聯(lián)連接，電流表分別放在支路上或?qū)⑵渲幸粋€(gè)放在干路上，另一個(gè)放支路上。 3.單伏法 如果允許拆電路，單伏法與雙伏法類似，只不過需要通過拆電路先后測(cè)兩次電壓。如果不允許拆電路，則需要通過電路變化使電壓表測(cè)出兩次有意義的電壓值，一般可用滑動(dòng)變阻器、開關(guān)實(shí)現(xiàn)電路變化；可通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片位于最大最小端實(shí)現(xiàn)用電壓表測(cè)兩次電壓；也可以用開關(guān)使電壓表改變接法從而測(cè)不同電阻的電壓；或利用開關(guān)實(shí)現(xiàn)局部短路使電壓表測(cè)不同電阻的電壓。 4.單安法 如果允許拆電路，單安法與雙安法類似，只不過需要通過拆電路先后測(cè)兩次電流。如果不允許拆電路，則需要通過電路變化使電流表測(cè)出兩次有意義的電流值，一般可用開關(guān)、滑動(dòng)變阻器實(shí)現(xiàn)電路變化；設(shè)計(jì)成并聯(lián)電路，電流表在干路，兩個(gè)開關(guān)，一總一分或分別在支路上均可，這樣可以通過通斷開關(guān)實(shí)現(xiàn)兩次電流值的測(cè)量；也可以設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，利用開關(guān)實(shí)現(xiàn)局部短路使電流表測(cè)不同電路狀態(tài)下的兩次電流值，然后根據(jù)電源電壓相等來求解；或設(shè)計(jì)與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)的電路，通過調(diào)節(jié)滑片位于最大最小端實(shí)現(xiàn)用電流表測(cè)兩次電流值。 5.等效替代法 這種方法就是通過已知電阻替代未知電阻，關(guān)鍵是什么時(shí)候替代——只有“等效”才能替代。是否等效可以通過“電流表”觀察，也可以通過“電壓表”觀察，是一種不需繁雜計(jì)算的巧妙方法。 近幾年的考題，特殊方法測(cè)電阻多以實(shí)物圖方式考查，難度比較大，為了快速解決這類問題，建議在思考時(shí)先通過所給的器材，判斷是哪種方法，再設(shè)計(jì)出可能的電路圖，最后根據(jù)題目要求確定連接方式，求解就容易多了。 典例點(diǎn)撥 【例1】 小新同學(xué)想利用兩塊電壓表和阻值已知的電阻測(cè)量電阻的阻值。小新選擇了滿足實(shí)驗(yàn)要求的電源、電壓表和。 圖專2.2-1 (1)請(qǐng)你用筆畫線表示導(dǎo)線，完成如圖專2.2-1所示的實(shí)驗(yàn)電路的連接。(導(dǎo)線不得交叉) (2)電壓表的示數(shù)用表示，電壓表的示數(shù)用表示，請(qǐng)用、和表示。 ＝________。 【思路分析】通過觀察所給器材，確定本題屬于雙伏法，按照雙伏法的基本思路，分別用電壓表測(cè)量?jī)蓚€(gè)電阻兩端的電壓即可。 【答案】(1)如圖專2.2-2所示。 圖專2.2-2 【例2】 (xx西城一模)小龍想利用一塊電壓表和阻值已知的電阻測(cè)量電阻的阻值。小龍選擇了滿足實(shí)驗(yàn)要求的器材，并連接了部分實(shí)驗(yàn)電路，如圖專2.2-3所示。小龍?jiān)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路的要求是：只閉合開關(guān)S和時(shí)，電壓表測(cè)量的是電阻兩端的電壓；只閉合開關(guān)S和時(shí)，電壓表測(cè)量的是電源兩端的電壓。 圖專2.2-3 (1)請(qǐng)你根據(jù)小龍的設(shè)計(jì)要求只添加一根導(dǎo)線完成圖專2.2-3所示的實(shí)驗(yàn)電路的連接。 (2)請(qǐng)你用、和表示出，＝________。 【思路分析】通過觀察，本題屬于單伏法，可以通過開關(guān)使電壓表改變接法從而測(cè)不同電阻的電壓，實(shí)現(xiàn)兩次有意義的電壓測(cè)量。 【答案】(1)如圖專2.2-4所示。 圖專2.2-4 (2) 【例3】 小樂想利用兩塊電流表和阻值已知的電阻測(cè)量電阻的阻值。小樂選擇了滿足實(shí)驗(yàn)要求的電源、電流表和，并連接了部分實(shí)驗(yàn)電路，如圖專2.2-5所示。 (1)請(qǐng)你幫助小樂完成圖專2.2-5所示的實(shí)驗(yàn)電路的連接。 (2)電流表的示數(shù)用表示，電流表的示數(shù)用表示，請(qǐng)用、和表示。 =________。 圖專2.2-5 【思路分析】通過觀察，本題屬于雙安法，電阻并聯(lián)連接，電流表有兩種接法①如圖專2.2-6所示，電流表連在支路、電流表連在支路上；②將連在支路，電流表連在干路上。(將連接電流表“3”接線柱與電流表“3”接線柱的導(dǎo)線改為連接電流表“3”接線柱與電流表“-”接線柱) 圖專2.2-6 【答案】(1)如圖專2.2-7所示。 (2) 圖專2.2-7 【例4】 (xx北京中考)曉亮利用阻值為的定值電阻和一塊電流表測(cè)量未知電阻的阻值。他選擇了滿足這個(gè)實(shí)驗(yàn)要求的器材，并連接了部分實(shí)驗(yàn)電路，如圖專2.2-8所示。 圖專2.2-8 (1)為了測(cè)出電阻的阻值，請(qǐng)?zhí)砑右桓鶎?dǎo)線完成如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路的連接。 (2)開關(guān)、都閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為；只閉合開關(guān)時(shí)，電流表的示數(shù)為。請(qǐng)用、和表示。=________。 【思路分析】通過觀察，本題屬于單安法，需要設(shè)計(jì)成并聯(lián)電路，電流表在干路，兩個(gè)開關(guān)，一總一分，這樣可以通過通斷開關(guān)實(shí)現(xiàn)兩次電流值的測(cè)量。 【答案】(1)如圖專2.2-9所示。 (2) 圖專2.2-9 【例5】 (xx豐臺(tái)二模)小明想利用一塊電流表和阻值已知的電阻測(cè)量電阻的阻值。小明選擇了滿足實(shí)驗(yàn)要求的電源、電流表A，并連接了部分實(shí)驗(yàn)電路，如圖專2.2-10所示。 圖專2.2-10 (1)只增加一根導(dǎo)線，請(qǐng)你幫助小明完成圖專2.2-10中所示的實(shí)驗(yàn)電路的連接。 (2)只閉合開關(guān)，電流表A的示數(shù)用表示，開關(guān)、都閉合時(shí)，電流表A的示數(shù)用表示，請(qǐng)用、和表示。 ＝________。 【思路分析】通過觀察，本題屬于單安法，只增加一根導(dǎo)線，可以設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，利用開關(guān)實(shí)現(xiàn)局部短路使電流表測(cè)不同電路狀態(tài)下的兩次電流值，然后根據(jù)電源電壓相等來求解。 【答案】(1)如圖專2.2-11所示。(2) 圖專2.2-11 【例6】 用如圖專2.2-12甲所示的電路測(cè)量的阻值，圖中R為電阻箱，為滑動(dòng)變阻器，電源兩端的電壓不變。 甲 乙 圖專2.2-12 實(shí)驗(yàn)步驟 (1)根據(jù)電路圖連接電路，電阻箱阻值調(diào)到最大； (2)斷開開關(guān)，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)到合適位置，讀出電流表的示數(shù)為I； (3)斷開開關(guān)，閉合開關(guān)，________。 (4)讀出電阻箱的示數(shù)R，就是未知電阻的阻值。電阻箱調(diào)節(jié)好后的示數(shù)如圖專2.2-12乙所示，可知待測(cè)電阻的阻值＝________Ω。 【思路分析】本題屬于等效替代法，這種方法就是通過已知電阻替代未知電阻，調(diào)節(jié)到合適位置，讀出電流表的示數(shù)為I，接著，一定要保持阻值不變，調(diào)節(jié)R，使電流表的示數(shù)仍為I，才能等效替代。此題中滑動(dòng)變阻器可以起到保護(hù)電路、方便調(diào)節(jié)電流表讀數(shù)的作用。 【答案】(3)保持阻值不變，調(diào)節(jié)R，使電流表的示數(shù)仍為I (4)36 【例7】 用如圖專2.2-13所示的電路測(cè)量未知電阻的實(shí)驗(yàn)中，其中是待測(cè)電阻，R是滑動(dòng)變阻器，是電阻箱(電阻箱的最大阻值大于 )，請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖完成下面實(shí)驗(yàn)步驟： (1)按圖連電路，并將電阻箱和滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大； (2)閉合開關(guān)和，調(diào)節(jié)滑片P，使電壓表指針指在適當(dāng)位置，記錄此時(shí)電壓表的示數(shù)U； 圖專2.2-13 (3)閉合開關(guān)和________，斷開，保持________的電阻不變，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電壓表示數(shù)為________，則此時(shí)電阻箱的阻值________(選填“大于”“小于”或“等于”)待測(cè)電阻的阻值。 【思路分析】與例6相似，區(qū)別是通過觀察電壓表確定是否等效。 【答案】 滑動(dòng)變阻器R U 等于 同步訓(xùn)練 1.(xx西城一模)小軍利用一塊電壓表和阻值已知的電阻測(cè)量電阻的阻值。他選擇了滿足實(shí)驗(yàn)要求的電源、已調(diào)零的電壓表，并連接了部分實(shí)驗(yàn)電路，如圖專2.2-14所示。小軍設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路要求是：只閉合開關(guān)S和時(shí)，電壓表測(cè)量的是電阻兩端的電壓；只閉合開關(guān)S和時(shí)，電壓表測(cè)量的是電源兩端的電壓。 圖專2.2-14 (1)請(qǐng)你根據(jù)小軍的設(shè)計(jì)要求只添加兩根導(dǎo)線完成如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路的連接。 (2)請(qǐng)你用、和表示，=________。 答案：(1)電路連接如圖專2.2-15所示。 圖專2.2-15 (2) 2.(xx東城一模)小美和小麗做測(cè)定小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)桌上備有下列器材：額定電壓為3.8 V的小燈泡、電壓未知的電源(兩端電壓不變)、阻值為R的定值電阻、滑動(dòng)變阻器、電壓表各一個(gè)，三個(gè)開關(guān)和導(dǎo)線若干。 (1)小美和小麗設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)量小燈泡的額定功率，小麗連接了一部分實(shí)驗(yàn)電路(如圖專2.2-16所示)，請(qǐng)你按添加一根導(dǎo)線完成剩余部分實(shí)驗(yàn)電路的連接。 圖專2.2-16 (2)請(qǐng)寫出本實(shí)驗(yàn)主要測(cè)量步驟及所測(cè)物理量： ①如圖所示連接電路，閉合開關(guān)、，斷開，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為=________V； ②保持滑片P位置不變，斷開，閉合開關(guān)、________，記錄電壓表的示數(shù)。 (3)本實(shí)驗(yàn)中計(jì)算小燈泡額定功率的表達(dá)式＝________。(用R、、表示) 答案：(1)如圖專2.2-17所示。(2)①3.8 ② (3) 圖專2.2-17 3.(xx朝陽(yáng)二模)小陽(yáng)想利用一塊電流表和阻值已知的電阻測(cè)量電阻的阻值。小陽(yáng)選擇了滿足實(shí)驗(yàn)要求的電源、電流表，并連接了部分實(shí)驗(yàn)電路，如圖專2.2-18所示。 圖專2.2-18 (1)請(qǐng)你添加一根導(dǎo)線幫助小陽(yáng)完成實(shí)驗(yàn)電路的連接。 (2)當(dāng)開關(guān)閉合、斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為，當(dāng)開關(guān)、都閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為，請(qǐng)用、和表示，＝________。 答案：(1)如圖專2.2-19所示。(2) 圖專2.2-19 4.小明想利用一塊電流表和阻值已知的電阻測(cè)量電阻的阻值。他選擇了滿足實(shí)驗(yàn)要求的電源、電流表，并連接了部分實(shí)驗(yàn)電路，如圖專2.2-20所示。請(qǐng)你把電路和實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整，并寫出電阻的表達(dá)式。 圖專2.2-20 (1)閉合開關(guān)，斷開，讀出電流表的示數(shù)為； (2)________，讀出電流表的示數(shù)為；請(qǐng)用測(cè)量量、和已知量表示，=________。 答案：如圖專2.2-21甲所示(或如圖乙所示)。(2)閉合開關(guān)、 甲 乙 圖專2.2-21 5.小童利用電壓表和電阻箱，測(cè)定額定電壓為2.5 V的小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的額定電功率。他選擇了滿足實(shí)驗(yàn)要求的實(shí)驗(yàn)器材，并連接了部分實(shí)驗(yàn)電路，如圖專2.2-22所示。 圖專2.2-22 (1)請(qǐng)只添加兩條導(dǎo)線完成圖專2.2-22所示的實(shí)驗(yàn)電路的連接。 (2)請(qǐng)把小童的實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整： ①斷開開關(guān)，閉合開關(guān)、，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使電壓表示數(shù)為2.5 V； ②斷開開關(guān)，閉合開關(guān)、，________，調(diào)節(jié)電阻箱接入電路的阻值，使電壓表的示數(shù)仍然為2.5 V，讀出并記錄電阻箱阻值。 (3)小燈泡L正常發(fā)光時(shí)的電功率=________。 答案：(1)如圖專2.2-23所示 (2)保持滑動(dòng)變阻器阻值不變 (3) 圖專2.2-23 專題3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 方法指導(dǎo) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路和方法：初中學(xué)段需要掌握的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法主要是“控制變量法”。 1.什么是控制變量法 科學(xué)探究的類型，按能否控制變量可分為：可以控制變量的實(shí)驗(yàn)探究，不能控制變量的實(shí)驗(yàn)探究。 可以控制變量的實(shí)驗(yàn)探究的基本程序是：控制變量，觀察因變量怎樣隨自變量的改變而改變。 什么是自變量、因變量、控制變量呢？自變量(原因變量)：實(shí)驗(yàn)中有目的地改變的變量。 因變量(結(jié)果變量、函數(shù))：隨自變量的改變而變化的變量。 控制變量： 除自變量外還有其他變量影響因變量，為了研究因變量如何隨自變量的改變而變化，自變量改變時(shí)需要控制其他變量不變或不影響因變量，這些需要控制的變量叫控制變量。 2.如何操作各種變量，重點(diǎn)要思考以下四個(gè)問題： A.自變量是怎樣改變的； B.自變量是怎樣測(cè)量的； C.因變量是怎樣測(cè)量的； D.控制變量是怎樣控制的。 結(jié)構(gòu)圖如下 3.確定實(shí)驗(yàn)所需的材料和設(shè)備，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟， 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表 關(guān)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格的設(shè)計(jì)： 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表由表頭和空格組成。表頭中的物理量一般包括自變量和因變量，有時(shí)自變量或因變量不能直接測(cè)量，此時(shí)表頭中的物理量還要包括為求自變量或因變量而需要測(cè)量的中間變量。表頭中的每個(gè)物理量后都要標(biāo)注國(guó)際單位，格式為：物理量(符號(hào))/單位符號(hào)。表格中物理量排列的先后順序?yàn)椋鹤宰兞康闹虚g變量，自變量，因變量的中間變量，因變量?？崭竦膫€(gè)數(shù)取決于自變量的取值個(gè)數(shù)。 4.根據(jù)題目要求選擇實(shí)驗(yàn)的次數(shù) 一般來說，要探究“因變量與自變量有關(guān)”，需要至少兩次實(shí)驗(yàn)；要探究自變量變化，因變量是否也隨之變化，在語(yǔ)言描述上是“……越……，……越……”的關(guān)系，需要至少三次實(shí)驗(yàn)；若要探究因變量與自變量具體的定量關(guān)系，需要至少六次實(shí)驗(yàn)。從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)來看，實(shí)驗(yàn)的次數(shù)越多，實(shí)驗(yàn)結(jié)論越具有說服力。 典例點(diǎn)撥 【例1】 (xx石景山二模)影響水蒸發(fā)快慢的因素有：①水的溫度；②水的表面積；③水上方空氣流動(dòng)速度。利用裝有水的燒杯、滴管、兩塊小玻璃片，請(qǐng)選用一個(gè)常見的物品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明：水蒸發(fā)的快慢與上方空氣流動(dòng)速度有關(guān)，寫出實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 【思路分析】本題是一道基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，利用身邊物品做實(shí)驗(yàn)。本題中，三個(gè)變量非常直觀，“水上方空氣流動(dòng)速度”是自變量，“水蒸發(fā)的快慢”是因變量，“水的溫度、水的表面積”是控制變量，改變空氣流速，觀察哪部分水先蒸發(fā)完。 【自主解答】實(shí)驗(yàn)步驟：用滴管在兩個(gè)玻璃片上分別滴上等量的水，并使每塊玻璃片上的水?dāng)傞_的面積一樣，用扇子對(duì)一個(gè)玻璃片上的水滴扇風(fēng)。 結(jié)論：發(fā)現(xiàn)被扇風(fēng)的玻璃片上的水蒸發(fā)得快，得出結(jié)論。 【例2】 (xx豐臺(tái)二模)有兩個(gè)容積相同的保溫杯，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較哪個(gè)杯的保溫效果好。 (1)需要的實(shí)驗(yàn)器材：________。 (2)寫出實(shí)驗(yàn)步驟和判斷哪個(gè)杯保溫效果好的根據(jù)。 【思路分析】本題的開放程度較大，首先要將“保溫杯的保溫效果”轉(zhuǎn)化為一個(gè)可觀測(cè)的物理量：即保溫杯里水的末溫，應(yīng)該控制的變量是“質(zhì)量和初溫相同的水、相同的環(huán)境條件、放置相同的時(shí)間”，需要測(cè)量的是保溫杯里水的末溫。 【自主解答】(1)溫度計(jì)，秒表，熱水 (2)實(shí)驗(yàn)步驟： ①在保溫杯中裝滿相同溫度的熱水，并把兩個(gè)保溫杯放在同一個(gè)室內(nèi)； ②經(jīng)過相同時(shí)間后，同時(shí)用兩支溫度計(jì)測(cè)量?jī)蓚€(gè)保溫杯中水的溫度； ③所裝水的溫度較高的保溫杯保溫效果較好。 根據(jù)：向相同容積的保溫杯中加滿相同溫度的水，水的質(zhì)量相同，初溫相同，根據(jù)Q=cmΔt可知：在質(zhì)量、初溫和比熱容都相同的情況下，經(jīng)過相同的時(shí)間，末溫越高的保溫杯向外散失的熱量越少，所以末溫越高的保溫杯的保溫效果越好。 【例3】 (xx東城一模)當(dāng)前我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化考試中，計(jì)算機(jī)只能識(shí)讀2B鉛筆筆跡，筆跡過濃或過淡都會(huì)造成計(jì)算機(jī)識(shí)讀的失敗或錯(cuò)誤。鉛筆芯是由石墨和黏土按一定比例混合制成的，不同類型的鉛筆的筆芯軟硬程度不同，其中6H的鉛筆芯最硬，6B的鉛筆芯最軟，HB的鉛筆芯軟硬居中。實(shí)驗(yàn)室可以提供多種類型的鉛筆芯、電流表、一節(jié)干電池、導(dǎo)線和開關(guān)。請(qǐng)利用這些實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)“鉛筆芯的電阻與其軟硬度是否有關(guān)？”的實(shí)驗(yàn)。畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，寫出實(shí)驗(yàn)步驟，畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表。 【思路分析】“鉛筆芯的軟硬程度”是自變量，“鉛筆芯的電阻”是因變量，“電源電壓”是控制變量，雖然電壓不影響電阻，但影響電流表的示數(shù)，本題是通過電流表的示數(shù)來判斷電阻大小的。所以，在電壓不變的情況下，改變鉛筆芯的軟硬程度，通過觀察電流表判斷鉛筆芯的電阻。 【自主解答】 (1)實(shí)驗(yàn)電路圖如圖專2.3-1所示。 圖專2.3-1 (2)選取長(zhǎng)度和橫截面積都相同的兩種類型的鉛筆芯(例如： 2B和2H)各一個(gè)。 (3)先將2B鉛筆芯接入電路中，檢查電路連接正確后，根據(jù)試觸時(shí)電流表指針偏轉(zhuǎn)情況選取合適的量程，閉合開關(guān)S，在表格中記錄電流表的示數(shù)。(4)斷開開關(guān)S，取下2B鉛筆芯，換上2H鉛筆芯，仿照步驟(3)重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 (5)根據(jù)兩次實(shí)驗(yàn)中電流表的大小判斷鉛筆芯電阻大小，并記錄在表格中。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表如下所示： 鉛筆芯軟硬度 2B 2H 電流表示數(shù)I/A 鉛筆芯電阻 【例4】 (xx北京中考)實(shí)驗(yàn)桌上有三個(gè)完全相同的燒瓶，燒瓶?jī)?nèi)裝有質(zhì)量相等的煤油、型號(hào)相同的溫度計(jì)和阻值相等且不變的電阻絲R，如圖專2.3-2所示。另外，還有滿足實(shí)驗(yàn)要求的電源、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)各一個(gè)，電流表和停表各一塊，導(dǎo)線若干。請(qǐng)利用上述實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明：“保持電阻阻值不變，在相同時(shí)間內(nèi)通過電阻的電流越大，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多”。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中可用煤油升高的溫度Δt的大小表示電流通過電阻絲R產(chǎn)生熱量的多少。請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，寫出實(shí)驗(yàn)步驟，畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格。 圖專2.3-2 【思路分析】本題中“電阻阻值”“通電時(shí)間”是控制變量，“電流”是自變量，“電熱”是因變量。需要用滑動(dòng)變阻器改變通過電阻的電流，將電熱轉(zhuǎn)化為“溫度計(jì)示數(shù)的變化量”來描述。 【自主解答】實(shí)驗(yàn)電路圖如圖專2.3-3所示。 圖專2.3-3 實(shí)驗(yàn)步驟： (1)按電路圖將裝置甲、滑動(dòng)變阻器、電流表等串聯(lián)接入電路中，將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到阻值最大的位置，觀察并記錄裝置甲中溫度計(jì)的示數(shù)。 (2)閉合開關(guān)S的同時(shí)按下停表開始計(jì)時(shí)，觀察并記錄電流表的示數(shù)I，通電3 min，停止計(jì)時(shí)的同時(shí)觀察并記錄溫度計(jì)的示數(shù)t，斷開開關(guān)S。 (3)用裝置乙替換電路中的裝置甲，改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，觀察并記錄裝置乙中溫度計(jì)的示數(shù)。仿照步驟(2)，做一次實(shí)驗(yàn)。 (4)用裝置丙替換電路中的裝置乙，再次改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，觀察并記錄裝置丙中溫度計(jì)的示數(shù)。仿照步驟(2)，再做一次實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表： 實(shí)驗(yàn)序號(hào) 1 2 3 I/A /℃ t/℃ Δt/℃ 【例5】 (xx石景山二模)實(shí)驗(yàn)桌上有滿足實(shí)驗(yàn)需要的如下器材：彈簧測(cè)力計(jì)、體積不同的鋁塊若干、細(xì)線、大燒杯、量筒、水。小英利用上述器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明：浸在水中的物體所受的浮力大小跟物體排開水的體積成正比。請(qǐng)你完成下列部分實(shí)驗(yàn)步驟： (1)用細(xì)線將一個(gè)鋁塊系掛在調(diào)節(jié)好的彈簧測(cè)力計(jì)下端，測(cè)出________并記在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表中。 (2)在量筒中注入適量的水，讀出________，將系掛在彈簧測(cè)力計(jì)下端的鋁塊浸沒在量筒內(nèi)的水中，此時(shí)量筒中水面對(duì)應(yīng)的刻度值用表示，并讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為，將、、的數(shù)據(jù)記在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表中。 (3)用細(xì)線將另一鋁塊系掛在調(diào)節(jié)好的彈簧測(cè)力計(jì)下，測(cè)出重力為，并記在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表中；將鋁塊浸沒在量筒內(nèi)的水中，此時(shí)量筒中水面對(duì)應(yīng)的刻度值用表示，并讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為，將、的數(shù)據(jù)記在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表中。 (4)仿照步驟(3)再做4次實(shí)驗(yàn)，依次讀出~ ，~ ，~ ，并將數(shù)據(jù)記在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表中。 (5)根據(jù)＝________，＝________分別計(jì)算出6次的和的數(shù)據(jù)，并分別記在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表中。 (6)畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表： 【思路分析】本題是比較簡(jiǎn)單的定量實(shí)驗(yàn)探究題，三個(gè)變量容易識(shí)別，“液體密度”是控制變量，“排開液體的體積”是自變量，“浮力”是因變量，選擇體積不同的鋁塊浸沒水中改變排開液體的體積，用測(cè)力計(jì)法測(cè)量浮力，需要至少測(cè)量六組，題目形式采取填空的方式，引導(dǎo)規(guī)范表達(dá)。 【答案】實(shí)驗(yàn)步驟： (1)其重力 (2)此時(shí)水的體積， -F (6)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表 實(shí)驗(yàn)序號(hào) 1 G/N F/N /N 【例6】 (xx北京中考)在串聯(lián)電路中，流入第一個(gè)燈泡的電流用表示，流出第二個(gè)燈泡的電流用表示。請(qǐng)自選實(shí)驗(yàn)器材證明：在串聯(lián)電路中，等于。 (1)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖； (2)寫出實(shí)驗(yàn)步驟； (3)畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格。 【思路分析】本題電路連接方式已知，要注意電流表的位置，一個(gè)測(cè)流入第一個(gè)燈泡的電流，一個(gè)測(cè)流出第二個(gè)燈泡的電流。自變量是，因變量是，可以通過串聯(lián)滑動(dòng)變阻器、改變電源電壓、更換燈泡等方式改變，至少六組。 【自主解答】 (1)電路圖如圖專2.3-4所示 圖專2.3-4 (2)實(shí)驗(yàn)步驟： ①按照電路圖連接電路。 ②閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P到適當(dāng)位置，觀察電流表、的示數(shù)，分別用和表示，并將和的數(shù)據(jù)記錄在表格中。 ③改變滑動(dòng)變阻器滑片P的位置，讀出電流表、的示數(shù)和，并記錄在表格中。 ④仿照步驟③，再改變四次滑動(dòng)變阻器滑片P的位置，并將對(duì)應(yīng)的電流表、的示數(shù)和記在表格中。 (3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表： 實(shí)驗(yàn)序號(hào) 1 2 3 4 5 6 /A /A 【例7】 (xx朝陽(yáng)一模)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有如下實(shí)驗(yàn)器材：一個(gè)帶支架且有刻度的杠桿如圖專2.3-5所示，一個(gè)量程為0～5 N的彈簧測(cè)力計(jì)、十個(gè)質(zhì)量均為100 g的鉤碼和兩段細(xì)繩。請(qǐng)利用上述實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明“當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，如果阻力和阻力臂保持不變，則動(dòng)力與動(dòng)力臂成反比”。 圖專2.3-5 (1)本實(shí)驗(yàn)需要控制的不變量是________； (2)本實(shí)驗(yàn)中的自變量是________，改變自變量的方法是________； (3)畫出記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。 【自主解答】(1)阻力和阻力臂 (2)動(dòng)力臂改變動(dòng)力作用線到支點(diǎn)的距離 實(shí)驗(yàn)序號(hào) 1 2 3 4 5 6 L/m F/N 【例8】 (xx順義二模)小明發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)盛水的容器中放入一個(gè)木塊，木塊會(huì)受到浮力，放入木塊后容器底部受到的水的壓力也增大了，他想探究物體受到的浮力大小與容器底部增加的液體壓力的關(guān)系。為此他選擇了如下器材：符合實(shí)驗(yàn)要求的彈簧測(cè)力計(jì)一個(gè)、底面積已知的大燒杯一個(gè)(盛有適量的水)、完全相同的鉤碼6個(gè)、刻度尺一個(gè)、記號(hào)筆一支、鐵架臺(tái)一個(gè)。 (1)小明設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟： ①將彈簧測(cè)力計(jì)掛在鐵架臺(tái)上，測(cè)出一個(gè)鉤碼的重力為G，并記錄在表格中； ②______________________________ ； ③彈簧測(cè)力計(jì)下掛一個(gè)鉤碼，將鉤碼沒入大燒杯里的水中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，并記錄在表格中； ④______________________________ ； ⑤彈簧測(cè)力計(jì)下掛不同數(shù)量的鉤碼，仿照步驟③、④再測(cè)五組數(shù)據(jù)，并記錄在表格中； ⑥根據(jù)公式________分別計(jì)算出六次實(shí)驗(yàn)鉤碼所受到的浮力和容器底部所增加的液體壓力，并記錄在表格中。 (2)畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格。 【思路分析】本題是定量探究題，“容器底部增加的液體壓力”是自變量，考慮如何改變，如何測(cè)量，可以通過改變浸入水中鉤碼的個(gè)數(shù)來改變液體的深度，從而改變液體對(duì)容器底的壓力，求出增加的壓力；“物體受到的浮力大小”是因變量，用測(cè)力計(jì)法測(cè)量即可。 【自主解答】(1)②用記號(hào)筆在燒杯上標(biāo)記水面位置④再次用記號(hào)筆在燒杯上標(biāo)記水面位置，用刻度尺測(cè)出此時(shí)的水面變化h，并記錄在表格中⑥=G-F和 (2) 實(shí)驗(yàn)序號(hào) 1 2 3 4 5 6 G/N F/N h/m /N /N 【例9】 (xx豐臺(tái)一模)學(xué)習(xí)了彈力知識(shí)后，小萱發(fā)現(xiàn)：對(duì)彈簧施加拉力，當(dāng)拉力越大時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量就越大。于是小萱提出猜想：彈簧的伸長(zhǎng)量跟所受拉力成正比。實(shí)驗(yàn)桌上已經(jīng)備有如下器材：一個(gè)滿足實(shí)驗(yàn)要求的彈簧，一個(gè)鐵架臺(tái)，一個(gè)刻度尺，六個(gè)質(zhì)量均為50 g的鉤碼。請(qǐng)你利用上述實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)探究：“在彈性范圍內(nèi)，彈簧的伸長(zhǎng)量(ΔL)跟所受拉力(F)是否成正比”。請(qǐng)寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟(可畫示意圖輔助說明)。 【思路分析】“彈簧所受拉力(F)”是自變量，可以通過掛不同個(gè)數(shù)的鉤碼來改變，“彈簧的伸長(zhǎng)量(ΔL)”是因變量，可以通過刻度尺測(cè)量原長(zhǎng)和伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)度，最后計(jì)算出伸長(zhǎng)量。 【自主解答】實(shí)驗(yàn)步驟： (1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)的支架上，用刻度尺測(cè)量彈簧的長(zhǎng)度，將數(shù)據(jù)記錄在表格中。 (2)將一個(gè)鉤碼掛在彈簧下面的掛鉤上，用刻度尺測(cè)量彈簧此時(shí)的長(zhǎng)度L，將鉤碼的質(zhì)量m和彈簧的長(zhǎng)度L記錄在表格中。 (3)仿照步驟(2)，依次在彈簧下面掛2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)鉤碼，每次用刻度尺測(cè)量彈簧的長(zhǎng)度L，并將每次鉤碼的總質(zhì)量m和相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度L記錄在表格中。 (4)利用公式F＝G＝mg，分別計(jì)算出6次彈簧所受拉力F，分別記錄在表格中。 利用公式ΔL＝，分別計(jì)算出6次彈簧的伸長(zhǎng)量ΔL，分別記錄在表格中。 【例10】 (xx石景山二模)實(shí)驗(yàn)桌上有以下實(shí)驗(yàn)器材：6個(gè)形狀相同、但質(zhì)量和表面粗糙程度都不同的長(zhǎng)方體(兩端有掛鉤)，彈簧測(cè)力計(jì)，固定在水平桌面上的長(zhǎng)木板(一端裝有定滑輪)，細(xì)線。請(qǐng)使用上述器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明：接觸面的粗糙程度相同時(shí)，滑動(dòng)摩擦力的大小與接觸面受到的壓力大小成正比。要求寫出實(shí)驗(yàn)步驟，并設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)表格。 【思路分析】本題要注意控制“接觸面的粗糙程度”相同，與長(zhǎng)木板接觸的長(zhǎng)方體木塊不能變化，改變放在其上面的木塊，測(cè)量?jī)蓚€(gè)木塊總的重力，才是自變量“壓力”。 【自主解答】實(shí)驗(yàn)步驟 (1)用已調(diào)節(jié)好的彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出1個(gè)長(zhǎng)方體(記為長(zhǎng)方體A)受到的重力G，將其記錄到表格中。 (2)將長(zhǎng)方體A放在長(zhǎng)木板上，用細(xì)線將長(zhǎng)方體A經(jīng)過定滑輪與彈簧測(cè)力計(jì)相連，彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上勻速拉動(dòng)，長(zhǎng)方體A沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，將彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F記錄到表格中。 (3)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出A和另一個(gè)長(zhǎng)方體受到的總重力G，將其記錄到表格中。 (4)保持長(zhǎng)方體A與長(zhǎng)木板的接觸面不變，將另一長(zhǎng)方體放在長(zhǎng)方體A上，用彈簧測(cè)力計(jì)繼續(xù)豎直勻速拉動(dòng)，使長(zhǎng)方體A沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，并保持兩個(gè)長(zhǎng)方體相對(duì)靜止，將彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F記錄到表格中。 (5)分別將不同質(zhì)量的長(zhǎng)方體放在長(zhǎng)方體A上，仿照步驟(3)(4)再做4次實(shí)驗(yàn)，將各次測(cè)得的長(zhǎng)方體A和放在A上的長(zhǎng)方體受到的總重力G以及勻速拉動(dòng)長(zhǎng)方體A時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F分別記錄到表格中。 (6)根據(jù)接觸面受到的壓力N=G、摩擦力f=F，分別計(jì)算出每次接觸面受到的壓力N和摩擦力f，并記錄到表格中。 實(shí)驗(yàn)序號(hào) 1 2 3 4 5 6 G/N F/N N/N f/N 同步訓(xùn)練 1.在認(rèn)識(shí)汽化現(xiàn)象時(shí)，老師在小試管內(nèi)滴入幾滴兒酒精，在試管口緊套一個(gè)氣球，如圖專2.3-6甲所示；將其壓入熱水中，發(fā)現(xiàn)氣球很快鼓了起來，如圖乙所示。將其取出并放在陰涼處或涼水中，發(fā)現(xiàn)氣球又慢慢地癟了。 對(duì)于此現(xiàn)象，大部分同學(xué)認(rèn)同：壓在熱水中，氣球鼓了起來，是因?yàn)橐簯B(tài)酒精汽化為氣態(tài)的酒精；將其取出并放在陰涼處或涼水中，氣球又癟了，是因?yàn)闅鈶B(tài)的酒精又液化成了液態(tài)的酒精。但是，小東認(rèn)為“氣球鼓了起來”也可能只是因?yàn)榭諝獾臒崦浝淇s。請(qǐng)你利用上述器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明酒精的汽化是氣球鼓起來的主要原因。請(qǐng)你簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 甲 乙 圖專2.3-6 答案：(1)小試管中不放酒精，壓癟氣球并將其套在小試管口，壓入熱水中，觀察氣球的膨脹程度； (2)小試管中放幾滴酒精，壓癟氣球并將其套在小試管口，放入熱水中，靜置相同時(shí)間，觀察氣球的膨脹程度。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是第二次氣球膨脹程度明顯大，說明酒精的汽化是氣球鼓起來的主要原因。 2.(xx懷柔二模)請(qǐng)你利用已調(diào)零的彈簧測(cè)力計(jì)、兩個(gè)分別裝有適量鹽水和酒精的燒杯、細(xì)線和小石塊，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明：浮力的大小與液體的密度有關(guān)。請(qǐng)你寫出實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 答案：(1)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出小石塊的重力G，將G記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格中； (2)將掛在彈簧測(cè)力計(jì)下的小石塊浸沒在裝有適量鹽水的燒杯中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)小石塊的拉力，將記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格中； (3)將掛在彈簧測(cè)力計(jì)下的小石塊浸沒在裝有適量酒精的燒杯中，讀出彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)小石塊的拉力，將記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格中； (4)發(fā)現(xiàn)，所以浮力的大小與液體的密度有關(guān)。 3.(xx豐臺(tái)一模)人們把冰箱、洗衣機(jī)等這一類家電叫“白色家電”，這是因?yàn)檫@類家電表面一般都是淺顏色的。小明卻發(fā)現(xiàn)家里的冰箱外表面是白色的，但冰箱后面卻有一大片黑色的細(xì)管，為什么冰箱后面的細(xì)管是黑色的呢？爸爸告訴他：冰箱白色的外表面是為了減少對(duì)外界輻射熱的吸收，后面黑色的細(xì)管(冷凝器)是有利于將內(nèi)部的熱量以熱輻射的形式散發(fā)出去。小明猜想：物體吸熱、放熱的本領(lǐng)可能與物體顏色的深淺有關(guān)。 圖專2.3-7 小明找來兩個(gè)可密封的相同燒瓶、兩支完全相同溫度計(jì)、一臺(tái)家用電暖器等器材，將燒瓶外表面分別涂成黑、白兩種顏色(如圖專2.3-7所示)，將溫度計(jì)插入密封燒瓶的瓶?jī)?nèi)。 (1)請(qǐng)你幫小明設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)表格； (2)在現(xiàn)有器材的基礎(chǔ)上，你可以增加一種器材進(jìn)一步探究：物體放熱本領(lǐng)與顏色深淺的關(guān)系，簡(jiǎn)述你的實(shí)驗(yàn)過程。 答案：(1)實(shí)驗(yàn)步驟 ①記錄2個(gè)密閉瓶口溫度計(jì)的示數(shù)到數(shù)據(jù)表格中； ②將2個(gè)密閉燒瓶等距離放到正常工作的電暖器旁邊，5分鐘(其他時(shí)間也可，但不要太長(zhǎng))后記錄2支溫度計(jì)的示數(shù)到數(shù)據(jù)表格中； ③利用Δt= - 計(jì)算2個(gè)燒瓶的溫度變化量。 數(shù)據(jù)表格 燒瓶顏色 /℃ /℃ Δt/℃ (2)將燒瓶中裝滿等溫度的熱水，置于同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，冷卻30分鐘(其他時(shí)間也可，但不要太長(zhǎng))，記錄燒瓶口的溫度計(jì)的示數(shù)，比較它們的溫度變化情況。 4.(xx石景山一模)實(shí)驗(yàn)桌上有如下實(shí)驗(yàn)器材：滿足實(shí)驗(yàn)要求的電源、阻值已知的定值電阻各一個(gè)，電阻箱(符號(hào))一個(gè)，已調(diào)零的電流表兩塊，開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。請(qǐng)選用上述實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明“兩個(gè)電阻與并聯(lián)時(shí)，保持電阻不變，干路電流I與支路電流的關(guān)系為：+b(b為常量)”。請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，寫出實(shí)驗(yàn)步驟，畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表。 答案：電路圖如圖專2.3-8所示。 圖專2.3-8 實(shí)驗(yàn)步驟： (1)按電路圖將已調(diào)好的各電路元件連入電路。 (2)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，用電流表測(cè)量通過干路的電流I，用電流表測(cè)量通過電阻箱的電流,并記錄I和。 (3)仿照步驟(2)，分別改變5次電阻箱的阻值，用電流表測(cè)量通過干路的電流I，用電流表測(cè)量通過電阻箱的電流，并分別將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表中。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表： 實(shí)驗(yàn)序號(hào) 1 2 3 4 5 6 /A I/A 5.(xx朝陽(yáng)二模)實(shí)驗(yàn)桌上有如下器材：符合實(shí)驗(yàn)要求的電源一個(gè)、已調(diào)好的電流表和電壓表各一只、開關(guān)一個(gè)、各種阻值已知的定值電阻和導(dǎo)線若干。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明：“在串聯(lián)電路中，電阻消耗的電功率與該電阻的阻值成正比”。 (1)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。 (2)寫出實(shí)驗(yàn)步驟并畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格。 答案：(1)電路圖如圖專2.3-9所示。 圖專2.3-9 (2)實(shí)驗(yàn)步驟： ①按照電路圖連接電路，將六個(gè)電阻的阻值R記錄在表格中。 ②閉合開關(guān)，讀出電流表示數(shù)I和電壓表的示數(shù)U，記錄在表格中。 ③斷開開關(guān)，將電壓表并聯(lián)在兩端，閉合開關(guān)，讀出電壓表的示數(shù)U，記錄在表格中。 ④仿照步驟③，再做四組實(shí)驗(yàn)。 ⑤根據(jù)公式P＝UI計(jì)算出各電阻的功率值并記錄在表格中。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格 實(shí)驗(yàn)序號(hào) 1 2 3 4 5 6 R/Ω I/A U/V P/W 6.物理課上老師講到導(dǎo)體電阻的大小與橫截面積有關(guān)，小鄒同學(xué)想導(dǎo)體的電阻大小與橫截面積究竟有什么關(guān)系呢？小鄒用自己家8弦古箏(古箏弦為鐵鉻鋁合金絲，長(zhǎng)都為1 m，古箏弦的橫截面積近似圓形，直徑分別為0.25 mm、0.30 mm、0.40 mm、0.45 mm、0.50 mm、0.55 mm、0.70 mm、0.90 mm)自制了一個(gè)實(shí)驗(yàn)板，在實(shí)驗(yàn)板兩端分別有接線柱與合金絲導(dǎo)通。物理實(shí)驗(yàn)室還為小鄒提供了：符合實(shí)驗(yàn)要求的電源、導(dǎo)線、開關(guān)、電流表、電壓表。請(qǐng)你選用上述器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明“當(dāng)導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度和溫度一定時(shí)，導(dǎo)體電阻大小與導(dǎo)體橫截面積成反比”。 請(qǐng)你：(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；(2)寫出實(shí)驗(yàn)步驟；(3)畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格。 答案： (1)實(shí)驗(yàn)電路圖如圖專2.3-10所示。 圖專2.3-10 (2)實(shí)驗(yàn)步驟： ①按電路圖把古箏的一根琴弦當(dāng)作電阻R連入電路； ②閉合開關(guān)，滑動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片到合適位置，記錄電壓表、電流表的示數(shù)和琴弦直徑到數(shù)據(jù)表格； ③換根琴弦接入電路，滑動(dòng)滑片到合適位置，記錄電壓表、電流表的示數(shù)和琴弦直徑到數(shù)據(jù)表格； ④仿照步驟③重復(fù)4次； ⑤利用S=π計(jì)算6根不同琴弦的橫截面積S，利用R=計(jì)算6根不同琴弦的電阻值。 (3)數(shù)據(jù)表格 實(shí)驗(yàn)序號(hào) 1 2 3 4 5 6 U/V I/A D/m R/Ω 7. (xx通州一模)實(shí)驗(yàn)桌上有如下器材：符合實(shí)驗(yàn)要求的電源，滑動(dòng)變阻器、電流表各一個(gè)，裝有適量煤油的保溫容器一個(gè)(容器內(nèi)部封裝有電阻不變的加熱電阻絲 )，通過導(dǎo)線與接線柱相連，容器蓋上安裝有溫度計(jì)(如圖專2.3-11所示)，開關(guān)一個(gè)，秒表一個(gè)，導(dǎo)線若干。使用上述器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明：“在煤油沸騰之前，當(dāng)煤油的質(zhì)量和加熱電阻絲的電阻一定時(shí)，在相同時(shí)間內(nèi)，煤油升高的溫度Δt與通過加熱電阻絲電流的二次方成正比”。 圖專2.3-11 (1)在虛框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖(在電路圖中，整個(gè)保溫容器只需畫出其中的加熱電阻絲，用電阻符號(hào)代替)。 (2)寫出實(shí)驗(yàn)步驟。 (3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格。 答案：(1)實(shí)驗(yàn)電路圖如圖專2.3-12所示。 圖專2.3-12 (2)實(shí)驗(yàn)步驟： ①將電流表調(diào)零，按圖連接電路，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片使變阻器接入電路的阻值最大。 ②閉合開關(guān)，讀出電流表的示數(shù)I。用溫度計(jì)測(cè)量容器內(nèi)煤油溫度，同時(shí)用秒表開始計(jì)時(shí)；經(jīng)過1 min停止計(jì)時(shí)，同時(shí)讀出溫度計(jì)的示數(shù)t。斷開開關(guān)，將I、和t的值分別記錄到表格中。 ③改變滑片的位置，閉合開關(guān)，讀出電流表的示數(shù)I。用溫度計(jì)測(cè)量容器內(nèi)煤油溫度，同時(shí)用秒表開始計(jì)時(shí)；經(jīng)過1 min停止計(jì)時(shí)，同時(shí)讀出溫度計(jì)的示數(shù)t。斷開開關(guān)，將I、和t的值分別記錄到表格中。 ④仿照步驟③再進(jìn)行四次實(shí)驗(yàn)。 ⑤計(jì)算電流的二次方，用計(jì)算煤油升高的溫度，將