專題物理探究實(shí)驗(yàn)

專題08物理探究實(shí)驗(yàn)專題簡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、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、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.請你任選上述器材，參照圖乙或圖丙裝置(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.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，他利用彈簧測力計(jì)、小鐵塊、膠頭滴管和玻璃臺面的桌子設(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)，測量并記錄摩擦力的大小.在實(shí)際操作過程中，小科發(fā)現(xiàn)彈簧測力計(jì)示數(shù)很難穩(wěn)定，老師提醒他可用斜面代替彈簧測力計(jì)來完成該實(shí)驗(yàn)的探究.請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，像與物對比難以判定等問題，小明和老師、同學(xué)一起對實(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題示例用黑色紙片遮擋凸透鏡的一部分探究凸透鏡沒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、若干帶鱷魚夾的導(dǎo)線(可夾住鉛筆芯)、兩節(jié)干電池和一個(gè)開關(guān).請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證小樂的猜想是否正確.(不考慮溫度對導(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)步驟以及需要測量的物理量.(3)根據(jù)上述測量的物理量，寫出如何判斷小樂的猜想是否正確.(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)步驟以及需要測量的物理量.(3)根據(jù)上述測量的物理量，寫出如何判斷小樂的猜想是否正確.(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，則能證明小樂的猜想是正確的.【變式3】小明通過閱讀，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)輪胎沒有氣，使用家里打氣筒打氣時(shí)發(fā)現(xiàn)氣筒壁發(fā)熱.愛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)來幫他驗(yàn)證猜想嗎?請寫出你選用的實(shí)驗(yàn)儀器，并簡述操作方法、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)測出外壁溫度t2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：若t0<t1，則說明摩擦能使其發(fā)熱；若t0=t1，則說明摩擦不能使其發(fā)熱；若t1<t2，則說明壓縮空氣能使其發(fā)熱；若t1=t2，則說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)為這是礦泉水瓶內(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)，開關(guān)2個(gè)，滑動(dòng)變阻器1個(gè)，待測電阻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)，開關(guān)應(yīng)

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1.(1)斷開針對訓(xùn)練①閉合開關(guān)S后，小麗發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表的指針均不偏轉(zhuǎn)，她斷開開關(guān)S，檢查線路連接無誤后，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)變阻器完成對未知電阻Ry的測量.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.開關(guān)S1和S2都斷開，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到阻值最大處，觀察到電流表無示數(shù)；B.保持滑片P位置不動(dòng)，只閉合開關(guān)S1時(shí)，讀取電流表的示數(shù)為I1；C.再閉合開關(guān)S2時(shí)，讀取電流表的示數(shù)為I2(I2>I1).②請你用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，斷開開關(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始釋放，那么A、B兩球