物理总复习(15)

物理总复习（十五） 科学探究专题考点归纳：考点一： 根据探究课题，提出猜想例1 小兰同学发现家里用皮碗（如图）挂东西，皮碗所能挂的物体重力大小与什么因素有关呢？请你提出一种猜想： ；你猜想的依据是： 。应考指南：针对具体的科学问题或现象，通过质疑、猜想提出解决问题的方案是科学探究最常见的形式。猜想不是胡猜乱想，猜想是应用现有的经验和知识对问题中的事实寻求可能解释的过程。尽管所提出的猜想不一定是最终的科学结论，但对问题成因的猜想仍需要有一定的依据，这依据有两点：一是已有的经验和知识；二是科学事实，即所遇到的“问题”。像本题中皮碗贴在墙上是由于大气压的作用，挂上重物后不掉是由于摩擦力的缘故，这就是提出猜想的依据。解答这一类实验探究题，应根据探究课题，结合生活经验和已有物理知识，进行大胆猜想，这样才能使你的猜想有依据。考点二：根据探究课题，选择器材例2 在一次物理兴趣小组的活动中，李老师为同学们提供了如图所示器材：利用这些器材同学们可探究很多物理规律。请先确定你所要探究的两个探究课题，然后针对对应的探究课题从其中选择你所需要的两组器材（每组都可包括18个器材，只填所选器材的编号）。（1）探究 ，选择器材 ；（2）探究 ，选择器材 。应考指南：这类实验探究题以设计实验为主，分以下几种情形：给出器材，让学生选定，然后完成规定的实验；给定实验内容，让学生根据实验内容选择合适的器材完成实验；给出实验器材，让学生选定，任做一个实验；给出实验器材，让学生通过不同的途径完成同一个实验。解答此类问题，一定要从探究因素和已有知识出发，结合实验原理去选择器材。考点三：根据探究课题和猜想，设计实验方案和记录表格例3 润州中学九年级同学在学习电路时，自制水果电池，他们把铜片、铁片插入橙子中，并在铜片和铁片间接入小电灯，小电灯发光。为了进一步探究影响水果电池电压的因素，同学们进行了猜想，其中小王同学猜想：水果电池的电压与水果的种类有关；小张同学猜想：水果电池的电压与铜片和铁片插入水果的深度有关；小李同学猜想：水果电池的电压与插入铜片和铁片间的距离有关。请你任选以上一种猜想进行探究，并完成下列问题。（1）写出实验步骤。（2）设计一个供记录实验数据的表格。（3）在测量水果电池的电压之前，先要判断电池的正负极。请写出用电压表判断正负极的方法。（4）目前人们乱扔废旧电池的现象非常普遍，请你针对这种现象，给有关部门提出一个合理建议：_。应考指南：解答这类实验探究题，要明确猜想的内容，进而确定实验操作步骤，注意设计的方案要具有科学性。在实验过程中还要掌握科学的方法，像本题中就要对猜想中的任意一个进行探究时都要掌握控制变量的方法。考点四：根据图表或图象信息，分析总结结论例4 下雨天，小颖站在窗前看到对面人字形屋面上雨水在不停地流淌。她想，雨水在屋面流淌的时间与哪些因素有关呢？她提出了两种猜想：（1）雨水流淌的时间可能与雨水的质量有关；（2）雨水流淌的时间可能与屋面的倾角有关。猜想是否正确呢？为此，她设计了一个如下图1所示的装置（斜面光滑且较长，倾角可调），用小球模拟雨滴进行了如下探究：（1）保持斜面倾角不变，换用不同质量的小球，让它们分别从斜面的顶端由静止释放，测出小球下滑的时间如表一。小颖经过分析得出如下结论： 。（2）不改变底边的长度，多次改变倾角，让同一小球从斜面的顶端由静止释放（如图2）测出每次下滑的时间如表二。小颖对上述数据进行了归纳分析，得出的结论是： 。根据实验可知，为了减小雨水在屋面上流淌的时间，在建造人字形屋面时，屋面的倾角应该以 为宜。但实际建造房屋时，屋面倾角通常小于这个角度，其原因之一可能是： 。 表一质量m/g3681220时间t/s1717171717 表二倾角a/01530456075时间t/s1916121619例5在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时，班级“物理小博士”为同学们做了如图所示的一系列实验，请你从图中选出一些图，针对某一因素进行探究，并通过比较分析弹簧测力计的示数，说出你的探究结果。（填图的序号）探究的因素是 ；选择的图是 ；探究的结果是 。应考指南：在解决这类图表或图象实验探究题时要做到从粗到细，由浅入深。先分析定性关系，再分析定量关系，最后要处理好各数据段的细微差别得出特殊性的规律。这类题一般都要应用控制变量法进行比较分析论证，从而得出正确的结论。考点五：根据实验探究，对实验探究方案进行评价例6 学习了密度的知识后，同学们准备测量食用油的密度。他们选取的实验器材有：食用油、量筒、天平（带砝码）、烧杯。【设计实验和进行实验】小新和小杨同学分别设计了一种实验方案，请在方案中的空白处填空：方案一：（1）用调节好的天平测出空烧杯的质量m1；（2）向烧杯中倒入一些食用油，测出它们的总质量m2，则这些食用油的质量为 ；（3）再将烧杯中的食用油倒入量筒中，测出食用油的体积V；（4）计算出食用油的密度。方案二：（1）将天平置于水平台后，立即调节平衡螺母，使横梁平衡；（2）用天平测出装有适量食用油的烧杯的总质量m1；（3）将烧杯中的一部分食用油倒入量筒中，记录量筒中食用油的体积V；（4）测出烧杯及剩下食用油的总质量m2；（5）计算出食用油的密度= 。【评估与交流】（1）请分别找出两种方案中的不足之处：方案一： 方案二： （2）你准备选择方案 来做实验。为顺利完成该实验，该方案中不足之处应改为 应考指南：评估也是科学探究中重要的一个环节，对于这类对实验探究方案进行评价的探究题，应注重于平时进行科学探究的积累，勤于动脑、动手。且在平时的实验探究过程中要有评估探究过程和探究结果的意识；能注意探究活动中未解决的矛盾，发现新的问题；尝试改进探究方案；有从评估中吸取经验教训的意识。考点六：综合类实验探究题1.一群同学在实验室里做实验时，意外发现了一个令他们十分惊奇的现象：用一根丝线吊起一个小球，让小球在竖直平面上自由摆动，尽管两次摆动的角度不同，但往返摆动一次所用的时间却相同。于是他们提出了下列两个猜想：A小球摆动一次所用的时间可能与系小球的丝线长度有关；B小球摆动一次所用的时间可能与小球的质量有关。请从上述两个猜想中任选一个进行探究。（1）你所选的探究题目的编号及需要的器材是（2）写出设计探究方案及探究步骤（3）写出你对方案中可能出现的实验现象进行的分析实验分类训练：一、考查测量仪器的读数和使用方法例1（2007江苏南京）将图1中四种测量仪器的测量结果写在其下方相应空格处。图1对策：关于实验器材的读数是物理实验的一个基本要素，也是考察实验基本技能的一种重要手段。同学们应熟练掌握刻度尺、秒表、温度计、托盘天平、量筒、弹簧测力计、电流表、电压表和电能表这九种测量工具的读数方法。读数前都应首先弄清测量工具的量程、分度值、零刻线的位置，其中刻度尺要求估读到分度值的下一位，记录数据应有数字和单位组成。二、考查实验探究的方法例2（2007年河南）小明总结两年来所做的探究实验发现：（1）当要研究的物理量不易直接测量时，都需要想办法把它们的大小间接显示出来。图2例如：甲实验是让木块在木板上做_运动，通过弹簧测力计的示数间接显示摩擦力的大小；乙实验中动能的大小是通过_间接反映出来的。（2）当要研究的物理量与多个因素有关时，都要采取一定措施，控制变量。例如，要研究摩擦力与压力的关系，就要多次改变压力，同时控制接触面的粗糙程度不变，做实验时我们改变压力的具体办法是_；要研究动能跟质量的关系，就要改变质量，同时控制速度不变。具体办法是：换用_并让它们从_由静止滑下。对策：研究物理问题的方法很多，如控制变量法、等效法、推理法、模型法、类比法、转换法、归纳法等等，其中控制变量法应用最为普遍，对这些研究方法要理解和掌握。三、考查实验方案、表格的设计例3（2007河北）小明想利用以下提供的器材测量两只小灯泡的电功率（小灯泡的额定电压分别为25V、38V，阻值均约为10）。所提供的器材分别有：电流表、电压表、单刀双掷开关和电源（电压约为6V）各一个，滑动变阻器（“10 2A”、“50 1A”）两个，导线若干条。（单刀双掷开关的符号是，当刀扳到上边时，a、b两接线柱连通；刀扳到下边时，a、c两接线柱连通。）（1）请按下面的要求在虚线框内画出实验电路图。（要求：设计一个电路，只能通过开关改变电路的连接，完成两只小灯泡电功率的测量；用一个滑动变阻器。）（2）请你帮助小明在下面画出记录一只小灯泡实验数据的表格。对策：应根据探究目的、现有条件和要求，选择探究方法（如：等效法、转换法、控制变量法、对比法等），然后根据被选中的方法确定需要什么器材以及构思出操作步骤。实验时要注意从科学性（即原理应有科学理论依据）、操作性（即实验方案便于操作，读数和数据处理）、安全性（即方案实施时应安全可靠，不会对人，器材等造成伤害）、精确性（即应选用实验误差尽可能小的方案）等几个角度来加以考虑，寻找并发现题目中的关键词和要求，设计的实验要符合这些条件。设计的实验记录表有表头，符合规范，要求能多测几次求平均值以减小误差。四、对实验细节、现象、误差的分析评估例4（2007重庆）同学们在学习“阿基米德原理”这节课上。仔细观察了老师所做的演示实验（如图3所示）。课后复习时物理兴趣小组的同学们，经过反复的思考、讨论，提出了对该实验的改进意见，并动手制作出了如图4所示的实验装置，其中A、B为两个规格相同的弹簧秤，C为重物，D为薄塑料袋（质量不计），E是用废弃的大号饮料瓶、带孔橡皮塞以及弯曲玻管自制的溢水杯，杯中加人红色的水，F是升降平台（摇动手柄，可使平台高度缓慢上升、下降），G为铁架台。图3图4（1）实验中同学们逐渐调高平台F，使重物浸入水中的体积越来越大，观察到弹簧秤A的示数_；弹簧秤B的示数_（选填“增大”、“减小”或“不变”）。比较弹簧秤A的示数变化量FA和弹簧秤B的示数变化量FB，它们的大小关系是FA_FB（迭填“”、“”或“=”），（2）通过分析，你认为应提醒兴趣小组的同学在操作时要注意什么问题？（请写出两条）_；_。（3）对比图8图9的两组实验，改进后的实验与原实验比较有哪些优点？（请写出三条）_；_；_。对策：对实验细节、现象、误差的分析，想他人所未想，也是中考中对实验考查的一种常见方式，这类题目往往具有一定的难度。针对这样的问题考生应对教材中的实验设计、方法步骤多反思和质疑，要从小处，从细微处着手，从实验原理中寻找突破口，耐心细致的加以分析解决，挖掘透，考虑周。实验分析评估依据侧重这样几方面：科学性、可行性、环境保护、数据的准确性、是否节能以及经济利益。五、考查分析实验数据得出实验结论例5（2007河北）小明在体育课上打排球时，发现每次排球落地的远近不同。于是，他沿水平方向击打排球，对球落地的情况做了统计，统计结果如下表：击球点高度h/m18512108击球力度轻击重击轻击重击轻击重击落地点与击球点水平距离s/m3725153分析表格可得出结论：（1） ；（2） 。对策：实验数据是对实验事实的客观记录，探究的结论是在数据的基础上通过分析论证所得出的具有普遍意义的规律。要归纳科学规律，要对收集的信息进行比较，进行简单的因果推理，寻找数据之间的相互关系的特征。实验数据的分析往往注重数据的变化规律、相同点、不同点、特殊点、转折点，有时要对数据进行必要的加、减、乘、除等计算后分析，在初中物理，这种特征通常表现为“某个条件相同时，一个量随另一个量变化”的变化规律或“相等、之和、之差、乘积、比值”等数学关系。六、考查综合运用和创新能力例6（2007湖北黄冈）在生活、生产中我们常遇到下面事例：打夯时夯锤被高高抛起又下落，砸在工作面上；打桩机打桩时重锤被高高拉起又下落，打在桩面上（1）请你再举一个类的事例： 。（2）这些事例涉及到的共同物理知识是： 。（3）小军看到打桩机，思考“重锤对地面打击力的大小与什么因素有关”的问题，并提出猜想一：打击力的大小与重锤的质量有关。请你另提出一个猜想二：打击力的大小与_有关。4）小军找来排球和足球模拟“打桩”来验证猜想一。设计实验方案如下：a用台秤分别称出排球和足球质量m1m2。b在光滑平整的地板上放一张白纸，在白纸上叠放一张复写纸。将排球从纸的正上方一定高度静止下落，排球打在复写纸上，在白纸上留下打击的复写印迹。记为“印迹1”。c换用足球从另一高度落下，重作上面的实验。得到足球打击的“印迹2”。d如何利用台称较准确地测出排球和足球的打击力F1F2的大小？小军有点为难，请你完成测出F1F2的方案： 。（5）请对小军的实验方案作出评估： 。对策：科学探究过程包括以下要素：（1）提出问题；（2）猜想与假设；（3）制订计划与设计实验；（4）进行实验与收集证据；（5）分析与论证；（6）评估；（7）交流与合作。综合性探究试题对科学探究过程的多个要素进行全面的考查，这对考生要求更高，平时要注意使自己的探究能力全面均衡发展，解决这类问题时，同学们要特别注意生活经验、学科知识的横向和纵向的联系，积极的与相关知识作大胆的联想，寻求符合题目要求的猜想与假设、实验方案等。练习：1.观察图18中的四幅图，将测量结果或示数写在相应空格处2.如图19所示，将一把金属叉子拴在一根约lm长的线的中间把线的两端分别缠绕在双手的食指上，缠绕多圈，插入耳朵然后让叉子撞到坚硬的物体上，等它垂下把线拉直时，你就可以听到敲钟似的响声通过撞击，金属叉子 发声，声音主要通过 传递到人耳3.如图20所示，把一张半卷着的硬纸片摆放在桌子上如果使劲吹一下它的下面，可以发现硬纸片不会翻转过去这是因为流体的压强与流体流动的 有关，吹出的气使硬纸片下面空气的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)4.如图2l所示，在“研究充水玻璃管中气泡的运动规律”实验中，(1)气泡上升过程中，若以气泡为参照物，玻璃口的塞子是 (选填“运动”或“静止”)的；(2)若测得气泡从管子的底端运动到顶端的路程为56cm，所用的时间为7s则在这个过程中气泡的平均速度为 (3)为了判断气泡是否做匀速直线运动，需要测量气泡运动的路程和时间，为便于测量，应使气泡在管内运动得较 (选填”快”或“慢”)5.小明做“探究凸透镜成像规律”的实验，所用凸透镜焦距为10cm实验过程中，如图22所示，光屏上可得一个清晰的像，这个像是 (选填“倒立”或“正立”)， (选填“放大”、“等大”或“缩小”)的实像生活中 就是利用这个原理制成的图中若固定凸透镜，将蜡烛移到30 cm刻线处，再向 (选填“左”或“右”)移动光屏到适当位置，又可在屏上得到一个清晰的像6.为研究通电导体产生热量的多少与电阻的关系，小明找来了如图23所示的实验器材，其中A、B两个相同的瓶内分别装有质量和初温都相同的煤油，将选择好的铜丝和镍铬合金丝浸没在煤油中，两根温度计分别测量两瓶中煤油的温度(1)实验时，将铜丝和镍铬合金丝串联接人电路中，这是为了控制 相同；(2)绐图中的装置通电一段时间后，切断电源根据铜丝和镍铬合金丝的大小以及双察到的 ，可得通电导体产生热量的多少与电阻的关系7.如图24所示将蒙有橡皮膜的容器投入水中根据观察到的现象，关于液体内部的压强可以得出的结论是：(写出两条)(1) (2) 8.在“用天平和量筒测量矿泉水密度”实验中，小明的实验步骤如下：(1)调好天平，测出空烧杯质量m1(2)在量简中倒入适量矿泉水，读出矿泉水的体积V(3)将量筒中矿泉水全部倒入烧杯中，测出矿泉水和烧杯总质量m2则矿泉水密度的表达式矿泉水 以上操作由于无法将矿泉水从量简中倒尽，测出的矿泉水密度误差较大经过思考，小明在仍用步骤(1)、(2)的基础上,只对步骤(3)进行了改进，提高了测量结果的准确性改进后的步骤(3)分为两步请你写出改进内容：A B 9.在探究“串联电路的总电阻与各串联电阻之和的关系”实验中，提供的器材有:定值电阻Rl、R2和R3(阻值分别为 2、3 和6 )、电源(电压恒定但准确值未知)、电流表和电压表各一只、开关和导线若干按要求完成以下内容：(1)图25是根据实验目的选择器材后连接的部分电路，在图中用笔画线代替导线把电压表接入电路中(2)实验中还要用到R3，使用R3的具体操作是： (3)在题中所给的器材中，将电压表换成电阻箱(符号为 )也能完成此实验在虚线框中画出一个能反映实验原理的电路图一 限时20分钟1. (1)在图甲中，画出电灯静止时受力的示意图：(2)画出图乙中与入射光线对应的反射光线和大致的折射光线位置；(3)根据图丙中小磁针静止时的指向，在图中标出通电螺线管的N、S极和电源的正负极。甲乙丙2.在用天平测量矿石的质量时，应将天平放在_工作台上，游码移至标尺左端的“0”刻度线处，发现指针左右摆动幅度如图甲所示，此时应将平衡螺母向_(选填“左”或“右”)调节，使天平平衡把矿石放到天平左盘，当右盘中所加祛码和游码的位置如图乙所示时，天平再次平衡则矿石的质量是_g甲乙3.小雨在拆装手电筒时，发现手电筒的小灯泡上标有“38V”的字样，但上面的电流值已经模糊不清，他想通过实验测量该灯泡的额定功率，图甲为他所连的实验电路(1)电池盒中至少有_节干电池(2)经检查发现电路接线有错误，小雨只做了一处改动就闭合开关进行实验请在他接错的导线上打上“”，并改正。(3)实验时，小雨移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为38V时，电流表的示数如图乙所示则该小灯泡的额定电流为_A，额定功率为_W甲乙4.在用焦距为10cm的凸透镜来探究成像规律的实验中(1)如图所示，将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在同一高度其目的是使像成在_(2)当烛焰距凸透镜15cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的倒立、_(选填“放大”或“缩小”)的实像(3)把图中的凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作视网膜给“眼睛”戴上远视眼镜，使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像若取下远视眼镜，为使光屏上得到清晰的像，应将光屏_(选填“远离”或“靠近”)透镜。5.小明骑自行车上学途中，要经过一段上坡路他思考：物体冲上斜坡的最大距离可能与哪些因素有关呢?(1)他发现车子的初始速度越大，冲上斜坡的最大距离就越长这是因为车子的初始速度越大，它的初始动能也越大，上坡过程中增加的_就越大(2)他进而又提出两个猜想：猜想一：物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小有关；猜想二：物体冲上斜坡的最大距离可能与斜坡的倾角大小有关为了验证猜想一，他将与水平面平滑连接的长木板以一定的倾角固定，如图甲所示实验时为了让不同质量的小木块以相同的初始速度滑上长木板，请你在甲图中的虚线框内为小明设计一实验装置，并说明使用该装置进行实验时的操作要点：_小明发现当不同质量的木块以相同初始速度滑上长木板时，向上滑行的最大距离均相同这说明猜想一是_(选填“正确”或“错误”)的在验证猜想二的实验中，小明让一木块以相同的初始速度分别滑上不同倾角的长木板，测得的数据记录如下表：次数12345木板倾角1030537585向上滑行的最大距离s/m050040036039043 根据表中数据，请在图乙中描点作出s图象由图象可知木块向上滑行的最大距离s与倾角的定性关系是_6.在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中(1)在水平桌面上，用弹簧测力计水平向左拉动木块，使其作匀速直线运动，弹簧测力计示数如图所示根据_知识可知，木块所受的滑动摩擦力为_N(2)小华将木块沿竖直方向截去一半后，测得木块所受的滑动摩擦力变为原来一半他由此得出：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小你认为他的探究过程中存在的问题是_.二 限时20分钟1.在测定“液体密度”的实验中， (1)使用托盘天平时，应将天平放在水平桌面上，游码移至标尺左端“0”刻度线处，若发现指针静止时指在分度盘中央的左侧，则应将平衡螺母向_(填“左”或“右”)调节，使横梁平衡。 (2)用调节好的天平称液体质量住烧杯中倒入液体，称出烧杯和液体的总质量为70g，把烧杯中一部分液体倒入量筒，如题281图；再称烧杯和剩下液体的总质量时，发现加减砝码总不能使天平平衡这时应移动_使天平平衡若天平再次平衡时所用砝码和游码的位置如题282图所示，则倒入量筒内液体的质量为_g，量筒内液体的体积是_cm3 3)该液体的密度是_gcm3查密度表可知该液体可能是_液体水银纯水酒精汽油植物油密度/(kg/m3)13.61031.01030.81030.711030.9103题28-1图 题28-2图2.如题29图所示是认识浮力的探究实验 (1)将物体悬挂在弹簧测力计下端，如(a)实验所示，物重G_N (2)当用手向上托物体时，如(b)实验所示，手对物体向上的托力F2_N (3)当物体浸入水后，如(c)实验所示将(c)实验与(a)、(b)实验对照说明水对物体也有向上的托力，即浮力水对物体的浮力F浮_N (4)该实验是通过_物理方法建立起浮力概念的题29图3.小明进行“视力的矫正”的探究活动，他将自己戴的近视眼镜放在烛焰与凸透镜之间如题30-1图所示，在光屏上得到了一个倒立、缩小的清晰实像，拿开眼镜后，光屏上的像变得模糊 （1）小明为了使光屏上的像重新变得清晰，在不移动光屏和凸透镜的前提下他应该 _如果他不戴眼镜看书，应该将书_(填“靠近”或“远离”)眼睛 （2）如题30-2所示的（a）、（b）、（c）、（d）四幅图，能正确表示近视眼成像情况的是图_，其矫正做法是图_题30-1图 题30-2图4.小刚在“测量小灯泡的功率”实验中，所用电源电压为6V，小灯泡L的额定电压为25V(1)小刚的实验电路如题31图所示，但连接不完整 请你用笔划线代替导线，帮他完成电路连接(2)电路连接完整后，闭合开关，当向右移动变阻器的 滑片P时，电压表的示数将_，电流表 的示数将_(3)实验记录电表示数如下表分析表中数据可知小 灯泡L的额定功率为_W 题31图实验次数电压表示数/V电流表示数/V12.00.1722.50.2033.00.22(4)实验过程中，由于不小心造成灯泡短路，则电路中可能出现的现象是(说出两条) _； _5.利用身边常见的物品，做一些小实验是同学们学习、研究物理的好方法，也是一种创新请你用题32图所示的塑料吸管和激光笔，从正反两方面分别设计一个实验方案，探究光在空气中是沿直线传播的(1)正方案：探究光在空气中是沿直线传播的 题32图(2)反方案：探究光在空气中不可能是沿曲线传播的6.传感器是现代自动控制系统的重要器件之一，传感器通常是将感应到的物理量信号转换成 电流(或电压)信号，如：温度传感器、声传感器、光传感器等现有一压力传感器(可视为一压力F/N050100150200250电阻R/30022016512010090个电阻)其电阻R随压力F大小 的变化面变化从实验测得R与F的一组数据如右表所示：(1)根据表中的数据，在题33图所示的R-F坐标 系中画出电阻R随压力F变化的图像(2)利用表中的数据或R-F的图像可得到的结论 是：_ _ (3)请你利用下列器材：压力传感器R、定值电阻R0(50)、电源(30V)、电压表、开关各一个，导线若干，设计一个电子秤要求：在虚线框内画出你所设计的电子秤工作原理的电路图，并简述其工作原理：_三 限时20分钟1.(1)如图所示，凸透镜的焦距