2017年中考物理设计性实验解析

设计性实验解析中考设计性实验题的题目大多是以课本实验为基础，通过改变实验条件或者是用实验中出乎意料之外的问题来命题，在解决此类问题时，要利用学过的知识和实验探究方法，分析并找到解决问题的途径，并利用题目中提供的器材或者是自选器材来自行设计新的实验方案。一、设计电路类1黑盒子问题解决此类问题要根据题目所要求的条件和所描述的现象，先判断出可能的电路连接方式，然后再验证所设计的电路是否符合题意，符合题意则设计的电路就是所要求的电路，否则再重新设计电路并验证，直到所设计的电路符合题目要求。例题1一只玩具猫外形如图1所示，猫体内有电池，猫手相当于一开关，向下压猫手，猫脸上的两个小电灯会一齐发光把你猜想的猫体内的电路图画在方框内。解析：根据向下压猫手两只小电灯会同时发光，可判断两只小电灯为并联连接，如为串联连接，则一只小灯损坏后，两只灯都不会发光，所以两只灯并联连接比串联连接实际效果要好一些。电路图如图2所示。例题2如图3甲所示，是小明常用的一个插线板。他在使用中发现：插线板上的指示灯在开关闭合时会发光，插孔正常通电；如果指示灯损坏，开关闭合时插孔也能正常通电。根据上述现象，在图3乙中画出插线板中开关、指示灯和插孔的连接方式，并与电源线接通。解析：根据插线板上的指示灯在开关闭合时会发光，插孔正常通电，可判断指示灯与插孔为并联连接，如果为串联连接，则指示灯损坏时，开关闭合时插孔不能正常通电。因为用电器应接在火线和零线之间，所以指示灯与插孔并联后一端和开关连接，另一端和零线连接。电路图如图4所示。2分析设计电路例题3在探究“电阻上的电流与两端电压的关系”的实验中，所用的器材有：一个定值电阻R、一个电压恒定的电源，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干。有三位同学分别设计了图5所示的甲、乙、丙三个电路图。（1）三个电路图中，只有丙图是符合要求的，甲图中的错误是_，乙图中的错误是_。（2）在这三个电路图中，都有滑动变阻器，如将滑片P都向左移动时，甲图中电压表的示数将_，乙图中电流表的示数将_，丙图中电阻R的阻值 将_。（三空都选填“变大”、“变小”或“不变”）解析：本题要探究的是电阻上的电流与电压两个量之间的关系，因此应在知道电阻上电流的同时知道电阻上的电压。（1）在题目中没有提供电源输出电压值的情况下，图甲中的电压表测的是滑动变阻器两端的电压，而电阻R两端的电压未知，所以无法用甲图探究电阻上的电流与两端电压的关系。甲图中的错误是电压表测的是滑动变阻器两端的电压。乙图中电流表测的是流过电阻R和滑动变阻器中的电流，这样流过电阻R中的电流是未知的。所以无法用乙图探究电阻上的电流与两端电压的关系。乙图中的错误是滑动变阻器与电阻R并联了。（2）滑片P向左移动时，甲电路中的总电阻变大，流过电阻R中的电流变小，所以电阻R两端的电压变小，因电源电压不变，所以滑动变阻器两端的电压变大，即电压表的示数变大。滑片P向左移动时，乙电路中电阻R和滑动变阻器并联的总电阻变小，所以电流表的是示数变大。丙图中定值电阻R的阻值与它两端的电压和通过它的电流都无关，所以R的阻值不变。例题4在“探究影响电流做功多少的因素”活动中，同学们设计了如图6所示甲、乙、丙三个电路。经过讨论，认为不应该选择图甲电路，原因是 。为研究电流做功与电压的关系，应该选择图 所示的电路利用图丙电路研究某问题，当闭合开关后，发现两灯都不亮，电压表V1有示数，电压表V2无示数，则电路发生的故障是 。学习电功率知识后，小明想测灯泡的额定功率，将标有“12V 6W”灯泡L1和“6V 4W”灯泡L2按图丙电路连接，再接入电流表经分析，能测出灯泡 的额定功率。解析：本题所探究的是影响电功的因素有哪些。在探究一个物理量同那些因素有关时，一般应首先考虑用控制变量法。而控制变量法所研究多个变量中，要保证只有一个变量变化，而其它的量不变化。（1）甲图中电流和电压同时变化，无法知道电流做的功是和电流有关还是和电压有关。不选择图甲电路原因是无法使用控制变量法（2）研究电流做功与电压的关系时，应保证电流不变，而只使电压变化。乙图中灯泡两端的电压不变化，所以不能用乙图研究电流做功与电压的关系。丙图在滑动变阻器滑片滑动时，流过两灯的电流相等，而两灯两端的电压可以变化，所以可以用丙图研究电流做功与电压的关系。（3）因为两灯都不亮，一种可能是两灯都开路，如果两灯都开路，两个电压表应都有示数，这与题意矛盾。另一种可能是流过两灯中的电流很小，小到不足以使灯发光，如果是这种情况，两电压表中都应有示数，这也与题意矛盾。还有一种可能L2开路，这时电压表V2的内阻比L1的电阻与电压表V1的内阻的并联阻值大很多，此时电压表V2有示数，电压表V1无示数，这与题意矛盾。剩下的可能只能是L1开路。当L1开路时。这时电压表V1的内阻比L2的电阻与电压表V2的内阻的并联阻值大很多，此时电压表V1有示数，电压表V2无示数，符合题意。则电路发生的故障是L1开路。（4）灯泡L1的电阻是24，灯泡L2的电阻是9，所以，灯泡L1和灯泡L2两端的电压之比是8：3, ，当灯泡L1两端的电压是12V时，灯泡L2的电压只有45V 。所以，灯泡L1两端的电压达到额定电压时，灯泡L2两端的电压小于额定电压。因此只能测出灯泡L1的额定功率。二、设计实验器材、实验步骤解此类问题要灵活运用学过的知识，可先从自己熟悉的器材和实验方法入手，只要设计符合题目要求，所用的器材越少越好，步骤越简单越好。例题1给你一张密度表和一个可沉于水中的小铁球，请你再自选其他器材，设计一个实验来判断该小铁球是实心的还是空心的？简述你的实验方案（1）主要器材： ；（2）简要做法： ；（3）如何判断： 。解析：本题是开放型试题，只要设计的方法能够符合题目要求，就是正确的。本题实际上是测铁球的密度。可以根据学过的测固体物质密度的实验方法，选择相应的器材，测出铁球的密度。然后根据测出的小铁球的密度，查密度表，即可判断小铁球是实心还是空心。参考答案：（1）密度表、小铁球、天平和量筒、水。（2）用天平称出小球质量、用量筒测出小球的体积。（3）算出该小球的密度对照密度表进行判断：若（测）（铁）则小铁球是空心的；若（测）=（铁），则小铁球是实心的。例题2经过两年的物理学习，同学们使用过很多的实验基本仪器，实验探究技能得到了长足的发展请你利用使用过的实验基本仪器，设计两种原理不同的方案区分水和盐水（写出实验仪器及方法步骤）解析：本题属于开放型实验设计题，也是过程开放题。可选择熟悉的器材来设计方案。参考答案：方法一器材：托盘天平（已调节平衡）、两个形状和质量完全相同的烧杯、刻度尺步骤：在两个形状和质量完全相同的烧杯内装入两种不同液体。用刻度尺测量使两杯液体等高。将这两杯液体分别放入已调节平衡的托盘天平的左右盘中。托盘偏重的一侧杯中所盛的液体是盐水。方法二器材：弹簧测力计、拴着细线的物块（其密度大于两种液体的密度）、两个烧杯步骤：把两种液体分别倒入一个烧杯中。分别测出物体浸没在两种液体中时弹簧测力计的示数。示数小时物块受到的浮力大，则该杯所装的液体是盐水。三、分析设计方案解决此类问题要认真分析题中提供的条件，仔细查看题中的示意图，找出不同设计方案中的差异。例题为了探究影响电热的因素，实验室准备了两个装满煤油的烧瓶、两个带有橡皮塞的粗细均匀的相同玻璃管，两根不同阻值的电阻丝，以及滑动变阻器、开关、导线、电源等两个实验小组根据提供的实验器材，分别设计了图7甲、乙所示的两个方案。（1）这两个方案的共同点是通过观察什么知道电热的多少（2）甲方案探究的问题是什么？ （3）乙方案探究的问题是什么？ 解析：解答此题要认真观察题中的示意图。（1）当烧瓶中煤油的温度不同