專題物理探究實(shí)驗(yàn)

專題08物理探究實(shí)驗(yàn)專題簡(jiǎn)介這類題目是指根據(jù)題目提出的要求，運(yùn)用基于教材與試題的物理知識(shí)、規(guī)律等，合理運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、評(píng)估，要考慮到合理性、安全性、實(shí)用性.類型1力學(xué)探究實(shí)驗(yàn)例1影響摩擦力大小的因素除了壓力大小和接觸面的粗糙程度之外，還有哪些呢?某同學(xué)作出了如下猜想：猜想一：摩擦力的大小可能與接觸面面積大小有關(guān)；猜想二：摩擦力的大小可能與重力大小有關(guān).為了驗(yàn)證猜想一，該同學(xué)用圖WT8-1甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行如下操作：丙甲乙圖WT8-1①把長(zhǎng)、寬、高分別為15cm、10cm、5cm且各表面粗糙程度相同的金屬塊平放在質(zhì)量不計(jì)的白紙上，讀出壓力傳感器的示數(shù)，拉動(dòng)白紙的過(guò)程中讀出拉力傳感器的示數(shù).②把金屬塊側(cè)放在質(zhì)量不計(jì)的白紙上，讀出壓力傳感器的示數(shù)，拉動(dòng)白紙的過(guò)程中讀出拉力傳感器的示數(shù).③把金屬塊豎放在質(zhì)量不計(jì)的白紙上，讀出壓力傳感器的示數(shù)，拉動(dòng)白紙的過(guò)程中讀出拉力傳感器的示數(shù).實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：(1)分析表中數(shù)據(jù)，你可得出的結(jié)論是

.

(2)為了驗(yàn)證猜想二，現(xiàn)提供水、沙子、氫氣充氣機(jī)(氫氣球可充氣)等器材.請(qǐng)你任選上述器材，參照?qǐng)D乙或圖丙裝置(任選其中一個(gè))設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案.實(shí)驗(yàn)序號(hào)壓力傳感器示數(shù)F1/N接觸面面積S/cm2拉力傳感器示數(shù)F2/N①201508②20758③20508在壓力和接觸面粗糙程度不變時(shí)，滑動(dòng)摩擦力大小與接觸面積大小無(wú)關(guān)(2)實(shí)驗(yàn)方案選用的器材：沙子、氫氣充氣機(jī)(氫氣球可充氣).實(shí)驗(yàn)步驟：①在圖丙中，在金屬盒中裝入適量的沙子，記下壓力傳感器的示數(shù)F壓，拉動(dòng)白紙的過(guò)程中讀出拉力傳感器的示數(shù)F拉1；②在金屬盒中增加沙子的質(zhì)量，并用氫氣充氣機(jī)往氫氣球內(nèi)充氣，直到記下壓力傳感器的示數(shù)F壓不變，拉動(dòng)白紙的過(guò)程中讀出拉力傳感器的示數(shù)F拉2【變式1】小科帶著橡膠手套干完家務(wù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)手與手套之間粘了些汗水后，手套就很難取下來(lái).小科思考：物體之間的摩擦力大小與接觸面之間的水量多少是否有關(guān).于是，他利用彈簧測(cè)力計(jì)、小鐵塊、膠頭滴管和玻璃臺(tái)面的桌子設(shè)計(jì)并進(jìn)行如圖WT8-2所示的實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次在水平玻璃桌面上滴上不同滴數(shù)的水并涂抹均勻，然后用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉著鐵塊在玻璃桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)量并記錄摩擦力的大小.在實(shí)際操作過(guò)程中，小科發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)很難穩(wěn)定，老師提醒他可用斜面代替彈簧測(cè)力計(jì)來(lái)完成該實(shí)驗(yàn)的探究.請(qǐng)你幫助小科完成該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).圖WT8-2①支起斜面，在斜面底端的水平面上放上木板；②讓木塊從斜面的某一確定的位置由靜止滑下，如下圖所示，用刻度尺測(cè)木塊在水平木板上滑行的距離s1；③將木板用10滴水打濕并涂抹均勻，讓木塊從斜面的同一位置由靜止滑下，用刻度尺測(cè)出木塊在水平木板上滑行的距離s2；④將木板用20滴、30滴、40滴水打濕并涂抹均勻，重復(fù)步驟③，記錄距離為s3、s4、s5；⑤比較木塊五次在木板上滑行的距離，滑行越遠(yuǎn)則說(shuō)明摩擦力越小.類型2光學(xué)探究實(shí)驗(yàn)例2[2019·廣東]小明在用蠟燭作為光源完成“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)蠟燭火焰飄忽不定，像與物對(duì)比難以判定等問(wèn)題，小明和老師、同學(xué)一起對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了一系列的創(chuàng)新.創(chuàng)新點(diǎn)如圖WT8-3所示：光具座上凸透鏡所在位置為零刻度，數(shù)值向左、向右依次增大；在標(biāo)有均勻格子的面板上制作字母“A”狀的LED燈替代蠟燭；光屏上標(biāo)有同樣的均勻格子.

圖WT8-3(1)請(qǐng)分析創(chuàng)新后實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)：①可以直接讀出物距以及

；

②光屏上成像更清晰、

；

③從光屏上可以準(zhǔn)確得出像與物的

關(guān)系.

像距穩(wěn)定大小項(xiàng)目更換(或增加)實(shí)驗(yàn)器材及操作探究的問(wèn)題示例用黑色紙片遮擋凸透鏡的一部分探究凸透鏡沒(méi)被遮擋部分的成像情況方案1

①

②

方案2

③

④

(2)完成“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)后，還可以更換(或增加)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行拓展探究，請(qǐng)仿照示例寫出兩種不同方案.用茶色玻璃代替凸透鏡探究平面鏡成的像是實(shí)像還是虛像用一副近視眼鏡放在LED燈與凸透鏡之間探究近視眼的矯正原理【變式2】[2019·北京]實(shí)驗(yàn)桌上有兩只完全相同的蠟燭、刻度尺、一塊帶支架的薄透明平板玻璃、火柴、一張坐標(biāo)紙、筆.請(qǐng)選用上述實(shí)驗(yàn)器材證明：平面鏡成像時(shí)，像到平面鏡的距離v跟物到平面鏡的距離u相等.(1)寫出實(shí)驗(yàn)步驟.(2)畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格.(1)實(shí)驗(yàn)步驟：①把帶支架的薄透明平板玻璃垂直放置在水平桌面上.(1)實(shí)驗(yàn)步驟：②將一支蠟燭點(diǎn)燃作為物體S，將S豎直立在平板玻璃前面的某一位置上，用筆標(biāo)記出S所在的位置A;③再將另一支未點(diǎn)燃的蠟燭放到平板玻璃后面，用眼睛可觀察到蠟燭S在平板玻璃中所成的像S'，在平板玻璃前從各個(gè)不同角度觀察未點(diǎn)燃的蠟燭，直到未點(diǎn)燃蠟燭與點(diǎn)燃的蠟燭的像S'完全重合，用筆標(biāo)記出點(diǎn)燃的蠟燭的像S'的位置A'；④用刻度尺分別測(cè)出A到平板玻璃的距離u和A'到平板玻璃的距離v，并將u和v記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格中.⑤重復(fù)步驟②③④將點(diǎn)燃的蠟燭S豎直立在平板玻璃前面的其它位置，再做五次實(shí)驗(yàn)，用刻度尺分別測(cè)出蠟燭到平板玻璃的距離u和像到平板玻璃的距離v，并將u和v記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格中.u/cmv/cm(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格類型3電學(xué)探究實(shí)驗(yàn)例3[2017·下城一模]鉛筆芯是由黏土和具有導(dǎo)電性的石墨按一定比例混合而成的.現(xiàn)有粗細(xì)與長(zhǎng)度均相同的2H、HB、2B三根鉛筆芯，三者石墨含量依次增大.小樂(lè)猜想：鉛筆芯中的石墨含量越大，導(dǎo)電能力越強(qiáng).現(xiàn)有下列器材：一個(gè)電壓表、一個(gè)滑動(dòng)變阻器、若干帶鱷魚(yú)夾的導(dǎo)線(可夾住鉛筆芯)、兩節(jié)干電池和一個(gè)開(kāi)關(guān).請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證小樂(lè)的猜想是否正確.(不考慮溫度對(duì)導(dǎo)體導(dǎo)電能力的影響)(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.(2)寫出實(shí)驗(yàn)步驟以及需要測(cè)量的物理量.(3)根據(jù)上述測(cè)量的物理量，寫出如何判斷小樂(lè)的猜想是否正確.(1)如圖所示(2)①先把一只2H鉛筆芯全部長(zhǎng)度接入電路中，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表有一定的示數(shù)U1；②把2H鉛筆芯替換成HB鉛筆芯后全部長(zhǎng)度接入電路，讀出電壓表的示數(shù)U2；③把HB鉛筆芯替換成2B鉛筆芯后全部長(zhǎng)度接入電路，讀出電壓表的示數(shù)U3；(2)寫出實(shí)驗(yàn)步驟以及需要測(cè)量的物理量.(3)根據(jù)上述測(cè)量的物理量，寫出如何判斷小樂(lè)的猜想是否正確.(3)若U1<U2<U3，則表明：2H鉛筆芯的電阻最大，HB鉛筆芯的電阻較大，2B鉛筆芯的電阻最小，則能證明小樂(lè)的猜想是正確的.【變式3】小明通過(guò)閱讀，知道了最早的電池是在1791年由意大利物理學(xué)家伏特發(fā)明的伏打電池.于是小明自制了一個(gè)如圖WT8-4所示的伏打電池，但是不能確定哪個(gè)金屬片是電池的正極.請(qǐng)你幫他設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行判斷.(1)寫出你選用的實(shí)驗(yàn)儀器.(2)簡(jiǎn)述操作方法、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論.圖WT8-4(1)選用的儀器：電壓表和導(dǎo)線.(2)操作方法：將電壓表的正接線柱與連著銀片的導(dǎo)線相連，再把與鋅片相連的導(dǎo)線與電壓表的負(fù)接線柱進(jìn)行試觸；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論：若電壓表指針正向偏轉(zhuǎn)，則說(shuō)明與電壓表正接線柱連接的銀片是伏打電池的正極；若電壓表反向偏轉(zhuǎn)，則鋅片是電池的正極.(其他合理方案亦可)類型4熱學(xué)探究實(shí)驗(yàn)例4一次小強(qiáng)騎自行車上學(xué)，發(fā)現(xiàn)輪胎沒(méi)有氣，使用家里打氣筒打氣時(shí)發(fā)現(xiàn)氣筒壁發(fā)熱.愛(ài)思考的他有如下猜想：猜想1：可能是活塞與筒壁摩擦發(fā)熱；猜想2：可能是活塞壓縮空氣做功使被壓縮的空氣溫度升高而發(fā)熱.你能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)幫他驗(yàn)證猜想嗎?請(qǐng)寫出你選用的實(shí)驗(yàn)儀器，并簡(jiǎn)述操作方法、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論.實(shí)驗(yàn)儀器：打氣筒、電子溫度計(jì)、自行車輪胎.操作方法：①實(shí)驗(yàn)前測(cè)出外壁溫度為t0，②先用第一把打氣筒不將打氣筒與自行車氣嘴連接，將活塞從頂端壓到底，1分鐘打了20次，用電子溫度計(jì)測(cè)出外壁溫度記為t1；③再用第二把完全相同的打氣筒打氣時(shí)將打氣筒與自行車氣嘴連接，將活塞從頂端壓到底，1分鐘打了20次，用電子溫度計(jì)測(cè)出外壁溫度t2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：若t0<t1，則說(shuō)明摩擦能使其發(fā)熱；若t0=t1，則說(shuō)明摩擦不能使其發(fā)熱；若t1<t2，則說(shuō)明壓縮空氣能使其發(fā)熱；若t1=t2，則說(shuō)明壓縮空氣不能使其發(fā)熱.【變式4】[2013·杭州]小張將一瓶礦泉水在冰箱中放較長(zhǎng)時(shí)間后取出，一會(huì)兒發(fā)現(xiàn)瓶外壁上出現(xiàn)小水珠.用干毛巾擦凈，等一會(huì)兒又出現(xiàn)小水珠.于是他與小吳一起對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行探究，但觀點(diǎn)不一致.小張認(rèn)為這是礦泉水瓶?jī)?nèi)的水往外滲透后，附著在礦泉水瓶外壁上；而小吳則認(rèn)為是空氣中的水蒸氣液化成小水珠附著在礦泉水瓶外壁上.請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明他倆的結(jié)論是否正確.實(shí)驗(yàn)步驟：①室溫下，取一瓶與研究對(duì)象相同的礦泉水，稱量質(zhì)量為m1；②將礦泉水瓶擰緊瓶蓋，放入冰箱較長(zhǎng)時(shí)間，取出放在室內(nèi)一段時(shí)間，待礦泉水完全恢復(fù)至室溫后，將礦泉水外壁完全擦干，稱量質(zhì)量m2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：比較m1、m2的大小，如果m1>m2，則小張的猜想是正確的；如果m1=m2，則小吳的猜想是正確的.1.在測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)器材有：干電池3節(jié)，電流表、電壓表各一個(gè)，開(kāi)關(guān)2個(gè)，滑動(dòng)變阻器1個(gè)，待測(cè)電阻2個(gè)，導(dǎo)線若干.(1)如圖WT8-5甲所示是實(shí)驗(yàn)電路圖，小麗按照電路圖連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)

.

1.(1)斷開(kāi)針對(duì)訓(xùn)練①閉合開(kāi)關(guān)S后，小麗發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表的指針均不偏轉(zhuǎn)，她斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，檢查線路連接無(wú)誤后，把電壓表與b點(diǎn)相連的那根導(dǎo)線改接到c點(diǎn)，再次閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表的指針仍不動(dòng)，但電壓表的指針有明顯的偏轉(zhuǎn).若電路中只有一處故障，則故障是

.

②排除故障后，正確連接電路，閉合開(kāi)關(guān)S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，當(dāng)電壓表的示數(shù)為1.6V時(shí)，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則電路中的電流為

A，Rx=

Ω.

①bc之間斷路②0.325(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)某小組同學(xué)利用一只電流表和最大阻值為R0的滑動(dòng)變阻器完成對(duì)未知電阻Ry的測(cè)量.如圖丙所示是他們按照設(shè)計(jì)連接的部分實(shí)驗(yàn)電路.①請(qǐng)你依據(jù)下面的實(shí)驗(yàn)步驟，用畫筆線代替導(dǎo)線，將實(shí)驗(yàn)電路連接完整.(只添加一條導(dǎo)線)實(shí)驗(yàn)步驟：A.開(kāi)關(guān)S1和S2都斷開(kāi)，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到阻值最大處，觀察到電流表無(wú)示數(shù)；B.保持滑片P位置不動(dòng)，只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)，讀取電流表的示數(shù)為I1；C.再閉合開(kāi)關(guān)S2時(shí)，讀取電流表的示數(shù)為I2(I2>I1).②請(qǐng)你用I1、I2和R0表示Ry，則Ry=

.

設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明：煤油升高的溫度與電阻絲的阻值有關(guān).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.實(shí)驗(yàn)步驟：①按照電路圖連接電路，讀出甲、乙燒瓶中溫度計(jì)的示數(shù)t0，將電阻絲R1、R2的阻值和溫度計(jì)示數(shù)t0記錄在表格中；②閉合開(kāi)關(guān)S，通電一段時(shí)間后，同時(shí)讀出甲、乙燒瓶中溫度計(jì)的示數(shù)t，并記錄在表格中，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S；③利用Δt=t-t0，計(jì)算出溫度變化，并將Δt的值記錄在表格中.R/Ω

t0/℃

t/℃

Δt/℃

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格甲

乙3.在“探究物體動(dòng)能的大小與物體質(zhì)量是否有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，需要控制物體的速度大小相等.為了控制物體的速度大小相等，小華選用了體積相等、質(zhì)量不等的金屬球A和B，利用如圖WT8-7所示的帶滑槽的軌道進(jìn)行實(shí)驗(yàn).小華認(rèn)為：如果A、B兩球先后從軌道上同一高度處由靜止開(kāi)始釋放，那么A、B兩球