第九講實(shí)驗(yàn)探究題第九講實(shí)驗(yàn)探究題掌握常考的物理實(shí)驗(yàn)探究題型學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握常考的物理實(shí)驗(yàn)探究題型學(xué)習(xí)目標(biāo)Part1.知識講解1.1.物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)1密度與浮力例11．科學(xué)興趣小組同學(xué)開展制作“液體密度計(jì)”的項(xiàng)目化活動，活動過程如下：【明確問題】經(jīng)小組討論后，確定制作的密度計(jì)不僅能測出液體的密度，還需考慮精確度和外形美觀度，于是，制定下面的評價(jià)量表：評價(jià)維度5分3分1分刻度標(biāo)注正確，清晰美觀標(biāo)注正確，較清晰美觀標(biāo)注錯(cuò)誤精確度g/cm0.050.1g/cmg/cm【方案設(shè)計(jì)】經(jīng)小組討論后，依據(jù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)如下方案：①將彈簧秤調(diào)零，首先測出空塑料杯受到的重力為，并在彈簧測力計(jì)刻度盤的右側(cè)位置標(biāo)注刻度0。②在杯中裝滿水，用彈簧測力測出其受到的重力為，并在指針?biāo)肝恢糜覀?cè)標(biāo)注刻度1。③在杯中裝滿待測液體，掛在彈簧測力計(jì)上，此時(shí)指針?biāo)缚潭燃礊橐后w的密度ρ液。【實(shí)踐操作】根據(jù)上述方案，同學(xué)們用彈簧測力計(jì)和塑料杯，制作出液體密度計(jì)，并測出空塑料杯的為0.4牛，裝滿水后的為3.4牛，在刻度盤的相應(yīng)位置標(biāo)注上刻度（如圖）。【成果展示】測試其精確度，操作如下：先在空杯中裝滿密度為0.8g/cm的酒精，再用該密度計(jì)測量，若此時(shí)指針指示的重力為2.5牛，請你結(jié)合圖片，通過計(jì)算，參照評價(jià)量表中的要求，給該密度計(jì)評一個(gè)合理的分值。【迭代改進(jìn)】為了增加該液體密度計(jì)的精度，請你提出一條建議：例12．某項(xiàng)目小組利用硬質(zhì)塑料瓶制作潛水艇，塑料瓶厚度不計(jì)，兩個(gè)艙之間密封不連通，水艙與注射器通過塑料軟管相連，移動注射器活塞可以實(shí)現(xiàn)潛水器的浮沉，模型如圖甲。(1)為實(shí)現(xiàn)潛水艇的上浮，小組同學(xué)的操作是：，從而排出水艙內(nèi)的水，實(shí)現(xiàn)上浮；(2)如圖乙所示，潛水艇完成從B到A上浮的過程，其浮力變化情況是；(3)已知某小組同學(xué)采用的材料總質(zhì)量0.5kg，體積650cm3，現(xiàn)有100mL和200mL兩種規(guī)格的注射器，請通過計(jì)算說明應(yīng)該選擇哪種規(guī)格的注射器能實(shí)現(xiàn)在水中懸浮。例13．小明經(jīng)歷制取、鑒定、評價(jià)等過程，可將普通白酒制成消毒酒精，具體如下：【制取】如圖甲所示，通過加熱電器加熱，使普通白酒瓶中的酒精（酒精沸點(diǎn)為78℃）產(chǎn)生大量酒精蒸氣，酒精蒸氣經(jīng)長塑料管，在A杯中得到高濃度白酒。【鑒定】如圖乙所示，將液體密度計(jì)放入A杯中測出高濃度白酒的密度，結(jié)合查閱資料鑒定是否為消毒酒精。【查閱資料】①普通白酒和消毒酒精都由酒精和水組成，前者酒精濃度低，后者酒精濃度高。②白酒濃度為7075%屬于消毒酒精，白酒濃度與密度的關(guān)系如表所示。白酒濃度與密度的關(guān)系表濃度68%69%70%71%72%73%74%75%76%77%密度（克/厘米3）0.8720.8700.8680.8650.8630.8600.8580.8560.8530.851【評價(jià)】若不是消毒酒精，采取相應(yīng)的措施。(1)圖甲中“長塑料管”的作用是。(2)用電子天平測得液體密度計(jì)的質(zhì)量是10克，則在圖乙中液體密度計(jì)受到的浮力是多少？（寫出計(jì)算過程）(3)某次實(shí)驗(yàn)測得高濃度白酒的密度為0.823克/厘米3，將其轉(zhuǎn)變?yōu)橄揪凭懗鲆环N可行的措施并說明理由。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2平面鏡成像、凸透鏡成像例21．在研究“光的反射定律”時(shí)，小科設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn)裝置。半圓形滑軌固定在水平底座上，其圓心O處放置一小平面鏡，紅色激光筆A可以沿滑軌自由滑動，發(fā)射的激光始終對準(zhǔn)圓心O點(diǎn)：L形支架上激光筆B發(fā)出綠色激光，該激光垂直于平面鏡射入圓心O點(diǎn)。(1)實(shí)驗(yàn)中激光筆B發(fā)出的綠色激光用于模擬（選填“入射光線”、“反射光線”或“法線”）；(2)實(shí)驗(yàn)過程中，小科觀察不到激光的傳播路徑。請你提供一種能將光路顯示出來的措施：；(3)光路顯示出來后，小科從半圓形滑軌的側(cè)面某一位置觀察。發(fā)現(xiàn)所有光束剛好重合，經(jīng)多次改變紅色激光的入射角度均能出現(xiàn)這種現(xiàn)象。由此可以得出的結(jié)論是：。例22．甲圖是“探究平面鏡成像特點(diǎn)”和乙圖是用蠟燭和燒瓶來“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)實(shí)驗(yàn)甲中，使用玻璃板代替平面鏡的好處是，在確定蠟燭B和蠟燭A的像是否完全重合時(shí)，人眼的觀察位置應(yīng)該是()（填字母）。A．從玻璃板后觀察蠟燭B．在玻璃板前蠟燭A這一側(cè)C．A與B都需要(2)實(shí)驗(yàn)乙調(diào)整蠟燭和燒瓶至如圖所示位置，在墻壁上得到清晰的實(shí)像（填像的性質(zhì)）。(3)實(shí)驗(yàn)中，不改變蠟燭的位置，把甲中M玻璃板和乙中燒瓶分別都豎直向上移，則甲和乙所成的像的位置如何變化？答：。例23．如圖所示，這是小明做“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置。（1）小明先調(diào)整蠟燭、光屏和凸透鏡的中心在同一高度。（2）固定凸透鏡的位置，將蠟燭放在距離凸透鏡較遠(yuǎn)處，移動光屏直至出現(xiàn)最清晰的像，記錄物距、像距、像的性質(zhì)。（3）改變物距，重復(fù)上述操作，多次實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表中。實(shí)驗(yàn)次數(shù)物距/cm像距/cm像的性質(zhì)正立或倒立放大或縮小虛像或?qū)嵪?18.06.9倒立縮小實(shí)像210.010.0倒立等大實(shí)像37.017.7倒立放大實(shí)像44.0/正立放大虛像分析數(shù)據(jù)可知：實(shí)驗(yàn)中使用的凸透鏡焦距為cm。（4）當(dāng)光屏上成清晰的像時(shí)，小明保持凸透鏡在光具座上的位置不動，僅將蠟燭和光屏的位置互換，此時(shí)光屏上也能觀察到燭焰清晰的像。這是因?yàn)樵诠獾恼凵洮F(xiàn)象中，光路是的。（5）實(shí)驗(yàn)中，小明將自己的眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間，發(fā)現(xiàn)光屏上原來清晰的像變模糊。將光屏適當(dāng)靠近凸透鏡后，光屏上再次出現(xiàn)清晰的像，由此可判斷小明佩戴的是（選填“近視”或“遠(yuǎn)視”）眼鏡。例24．小科在項(xiàng)目化“制作凸透鏡”的實(shí)踐中，更加深刻地理解了凸透鏡的相關(guān)知識。(1)制作凸透鏡：用剪刀在塑料礦泉水瓶的凸起部位剪取一樣大小的兩塊塑料片，凸起部位朝外，中間裝滿水，用熱熔膠封閉連接處。然后測焦距，方法為；(2)評估檢測：“制作凸透鏡”的評價(jià)量規(guī)表如下所示，其中“？”可填：；評價(jià)指標(biāo)作品等級優(yōu)秀合格待改進(jìn)結(jié)構(gòu)完整與美觀效果不漏水，有手柄且美觀不漏水，無手柄，美觀？(3)小文測出此凸透鏡的焦距為，在研究凸透鏡成像的規(guī)律時(shí)，有一組實(shí)驗(yàn)是將蠟燭、水凸透鏡和光屏固定在如圖甲所示的位置，此時(shí)成像特點(diǎn)：；(4)將蠟燭換成“F”形的LED。燈x光屏貼上方格紙，如圖乙所示，請寫出改進(jìn)后的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3影響摩擦力大小的因素例31．兩千多年前，亞里士多德認(rèn)為：力是維持物體運(yùn)動的原因。下面我們就通過實(shí)驗(yàn)和科學(xué)家的研究歷程來判斷這個(gè)觀點(diǎn)是否正確；（1）使小車從斜面頂端由靜止滑下，觀察小車在毛巾表面上移動的距離。再分別換用棉布和木板表面進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖所示；①每次都使小車從斜面頂端由靜止滑下，目的是使小車每次到達(dá)水平面時(shí)相同；②根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以得出：小車受到的阻力越小，運(yùn)動的距離；（2）十六世紀(jì)末，伽利略已通過類似實(shí)驗(yàn)和推理得出結(jié)論：如果運(yùn)動的物體沒有阻力的影響，它將在水平面上一直運(yùn)動下去；因此，物體運(yùn)動（選填“需要”或“不需要”）力來維持。如圖是伽利略的實(shí)驗(yàn)和推理示意圖，屬于推理的是（選填“甲”或“乙）；（3）后來，笛卡爾進(jìn)一步完善了伽利略的觀點(diǎn)：如果運(yùn)動的物體不受力的作用，它將以同一速度沿直線運(yùn)動。十七世紀(jì)初，牛頓在他們研究的基礎(chǔ)上，提出了“牛頓第一定律”，相對于“牛頓第一定律”，笛卡爾的觀點(diǎn)有什么不足？；（4）上述實(shí)驗(yàn)及科學(xué)家研究成果給予我們的啟示是。（將正確說法前的字母填在橫線上）A．科學(xué)定律都可以通過實(shí)驗(yàn)直接得出B．科學(xué)推理是科學(xué)研究的方法之一C．大多數(shù)人認(rèn)同的觀點(diǎn)就是正確的觀點(diǎn)D．普通人觀點(diǎn)可以質(zhì)疑，科學(xué)家觀點(diǎn)不可以質(zhì)疑例32．為探究“阻力對物體運(yùn)動的影響”，某科學(xué)實(shí)驗(yàn)小組做了如圖甲所示實(shí)驗(yàn)。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車每次從斜面（選填“同一”或“不同”）高度由靜止滑下，從而保證小車滑行至水平面時(shí)的相同；(2)小車在鋪有毛巾的木板、鋪有棉布的木板和木板上分別進(jìn)行規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作，用DIS傳感器采集得到小車在3次實(shí)驗(yàn)中的圖像（如圖乙所示），其中在木板上滑行的是圖像（填序號）；(3)若小車受到的水平阻力減小為0，試根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推理并在圖丙中畫出小車在水平面上運(yùn)動的圖像。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4杠桿平衡實(shí)驗(yàn)例4.小明和小紅一起做探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)。(1)實(shí)驗(yàn)前，小明將杠桿置于支架上靜止如圖甲所示，此時(shí)應(yīng)向移動平衡螺母至杠桿水平；(2)如圖乙所示，A位置掛2個(gè)鉤碼，為使杠桿再次平衡，應(yīng)該在B位置掛上個(gè)同樣的鉤碼；(3)如圖丙所示，為改變力的方向，小紅在杠桿右側(cè)用彈簧測力計(jì)向下拉，當(dāng)測力計(jì)由豎直方向逐漸向左偏轉(zhuǎn)，杠桿始終保持水平平衡，測力計(jì)的示數(shù)將（“變大”“變小”或“不變”）；(4)小明和小紅交流：①如圖丁，用木棒作為秤桿，用細(xì)線系一個(gè)20g的鉤碼作為秤砣，把空小盆掛在A點(diǎn)作為秤盤，在B點(diǎn)掛粗繩作為提紐，則點(diǎn)相當(dāng)于支點(diǎn)；移動細(xì)線的位置，直到桿秤水平平衡，標(biāo)記此時(shí)細(xì)線的位置，則該位置對應(yīng)刻度值為g。②在秤盤中逐一添加50g的砝碼，移動細(xì)線的位置，當(dāng)桿秤水平平衡時(shí)，記錄細(xì)線的位置、標(biāo)記相應(yīng)的質(zhì)量，再測出細(xì)線距離B點(diǎn)的長度（如表），根據(jù)表中數(shù)據(jù)，應(yīng)將250g的刻度值標(biāo)記在距離B點(diǎn)cm處。托盤中砝碼總質(zhì)量/g50100150200距離B點(diǎn)的長度/cm6111621③為了增大桿秤的最大測量值，你的方法是：（寫一種即可）。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)5電阻大小的測量及影響因素與測量例51．某興趣小組在測量額定電壓為的小燈泡燈絲電阻時(shí)發(fā)現(xiàn)，小燈泡兩端的電壓越大，測得電阻的阻值也越大。針對上述現(xiàn)象，同學(xué)們提出猜想：猜想①：燈絲兩端的電壓增大導(dǎo)致電阻增大。

猜想②：燈絲的溫度升高導(dǎo)致電阻增大。

為研究猜想①，同學(xué)們進(jìn)行了如下研究。

【實(shí)驗(yàn)器材】干電池2節(jié)，額定電壓為的小燈泡1只，電流表1個(gè)，電壓表1個(gè)，滑動變阻器1個(gè)，開關(guān)1個(gè)，裝滿水的塑料瓶，導(dǎo)線若干。次數(shù)12345電壓/V電流/A電阻/Ω【實(shí)驗(yàn)方案】

①按圖1連接好電路，將燈絲插入瓶口浸入水中；

②閉合開關(guān)，讀出電壓表和電流表示數(shù)，記錄在表格中；

③多次改變滑動變阻器的阻值，重復(fù)步驟②。(1)某次閉合開關(guān)后，電流表指針位置如圖2所示，其示數(shù)為___________________安。(2)實(shí)驗(yàn)中將燈絲浸入水中的目的是__________________。(3)若觀察到_________________現(xiàn)象，則假設(shè)①被否定。(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明燈絲電阻變化與施加電壓無直接因果關(guān)系后，某同學(xué)直接得出“燈絲電阻增大是由溫度增大引起”的結(jié)論。請?jiān)u價(jià)他結(jié)論得出過程是否合理，并說明理由。_______________。例52．為了測量未知電阻R的電阻值，小科設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)次數(shù)123U/V1.52.02.5I/A0.140.190.23R/Ω10.710.510.9(1)請用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中未完成的電路補(bǔ)充完整。；(2)正確連接電路，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表都有較大的示數(shù)，且無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，它們的示數(shù)都不變。造成這一現(xiàn)象的原因可能是；(3)排除故障后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，上表是小科記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，則電阻R的阻值是Ω；(4)小舟利用相同的器材測量電阻R的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的UI圖像如圖乙所示。則符合小舟設(shè)計(jì)的電路圖是______。A．B．C．例53．用如圖甲所示的電路可以測量一個(gè)未知電阻的阻值，其中為待測電阻，R為電阻箱，S為單刀雙擲開關(guān)，為定值電阻，某同學(xué)用該電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，主要步驟有：A．把開關(guān)S接b點(diǎn)，調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的示數(shù)為I；B．讀出電阻箱的示數(shù)R；C．把開關(guān)S接a點(diǎn)，讀出電流表的示數(shù)為I；D．根據(jù)電路圖，連接實(shí)物圖，將電阻箱的阻值調(diào)至最大；(1)上述步驟的合理順序是（只需填寫序號）；(2)步驟A中電阻箱調(diào)節(jié)好后示數(shù)如圖乙所示，若已知的阻值為10Ω，則待測電阻的阻值為Ω；(3)本實(shí)驗(yàn)所采用的科學(xué)思想方法可稱為。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)6測量小燈泡的電功率例61．某興趣小組在測量額定電壓為的小燈泡燈絲電阻時(shí)發(fā)現(xiàn)，小燈泡兩端的電壓越大，測得電阻的阻值也越大。針對上述現(xiàn)象，同學(xué)們提出猜想：猜想①：燈絲兩端的電壓增大導(dǎo)致電阻增大。猜想②：燈絲的溫度升高導(dǎo)致電阻增大。為研究猜想①，同學(xué)們進(jìn)行了如下研究。【實(shí)驗(yàn)器材】干電池2節(jié)，額定電壓為的小燈泡1只，電流表1個(gè)，電壓表1個(gè)，滑動變阻器1個(gè)，開關(guān)1個(gè)，裝滿水的塑料瓶，導(dǎo)線若干。次數(shù)12345電壓/V電流/A電阻/Ω【實(shí)驗(yàn)方案】①按圖1連接好電路，將燈絲插入瓶口浸入水中；②閉合開關(guān)，讀出電壓表和電流表示數(shù)，記錄在表格中；③多次改變滑動變阻器的阻值，重復(fù)步驟②。(1)某次閉合開關(guān)后，電流表指針位置如圖2所示，其示數(shù)為安。(2)實(shí)驗(yàn)中將燈絲浸入水中的目的是。(3)若觀察到現(xiàn)象，則假設(shè)①被否定。(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明燈絲電阻變化與施加電壓無直接因果關(guān)系后，某同學(xué)直接得出“燈絲電阻增大是由溫度增大引起”的結(jié)論。請?jiān)u價(jià)他結(jié)論得出過程是否合理，并說明理由。。例62．小科進(jìn)行了如下電學(xué)實(shí)驗(yàn)。(1)正確連接電路后，閉合開關(guān)S，小燈泡不亮，電壓表和電流表均有示數(shù)，可能是小燈泡__________；A．短路 B．開路 C．實(shí)際功率太小(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，當(dāng)電壓表示數(shù)為，電流表示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)小燈泡的電功率為W；(3)將以上實(shí)驗(yàn)的小燈泡更換成不同阻值的定值電阻，閉合開關(guān)并移動滑片，使定值電阻兩端電壓始終保持不變，記錄每次的電流值和電阻值。據(jù)此推測，該實(shí)驗(yàn)是在研究的關(guān)系；(4)下表是小科測得的數(shù)據(jù)，據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷，小科連接的實(shí)驗(yàn)電路是下圖中__________；實(shí)驗(yàn)次數(shù)電壓U（V）電流I（A）12.500822.00.1031.50.1441.00.18A． B．C． D．例63．小明同學(xué)做“測定小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)有電源（電壓為定值）、待測小燈泡（標(biāo)有“0.25A”字樣）、電流表、電壓表（只有03伏檔完好）、滑動變阻器（標(biāo)有“20Ω；1A”字樣）、開關(guān)及導(dǎo)線若干。小燈的額定功率估計(jì)為0.9瓦左右，該同學(xué)正確連接電路，實(shí)驗(yàn)步驟正確。完成下列問題。(1)實(shí)驗(yàn)剛閉合開關(guān)時(shí)，電壓表、電流表的示數(shù)分別為2伏和0.2安，由此可求出電源電壓V；(2)在實(shí)驗(yàn)過程中，燈泡突然熄滅，經(jīng)分析：可能是燈泡斷路，也可能是滑動變阻器斷路，小明通過觀察（填“電壓表”或“電流表”），初步判斷出燈泡斷路；(3)更換相同規(guī)格的燈泡后，小明繼續(xù)實(shí)驗(yàn)：他邊思考邊實(shí)驗(yàn)，同時(shí)對電路進(jìn)行調(diào)整，直至小燈正常發(fā)光。此時(shí)觀察到電流表示數(shù)為時(shí)，電壓表示數(shù)如圖所示，請根據(jù)相關(guān)信息，求出小燈的額定電功率為W；(4)小明將滑片P從阻值最大處移到阻值最小處（燈泡未燒壞），測定并依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出燈泡的IU圖像（如圖a），任取圖像中一點(diǎn)構(gòu)成矩形（如圖b中陰影部分），則矩形面積表示的科學(xué)含義是。例64．小華和小紅兩位同學(xué)各自進(jìn)行“測定小燈泡電功率”的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中所用器材規(guī)格均相同，小燈標(biāo)有“”字樣，電源電壓為6伏且保持不變，他們各自按電路圖連接電路。(1)小華同學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟正確，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，但電流表示數(shù)為，接下來他移動滑動變阻器的滑片，觀察到小燈始終不亮，電流表示數(shù)會變化、但電壓表示數(shù)始終為零。若電路中只有一處故障且只發(fā)生在小燈L或滑動變阻器R上，電路故障是。(2)小華實(shí)驗(yàn)時(shí)，其部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象記錄如下表．實(shí)驗(yàn)次數(shù)電壓表示數(shù)電流表