专题29 实验设计专题

1、专题 实验设计专题1、实验方案设计的基本要求（1）各步骤中要说清晰使用什么仪器测什么物理量；（2）步骤中每个物理量后都应跟相应字母；（3）最后物理表达式只能用直接测量的物理量表示；（4）各步骤中要体现实验方法、控制某些变量或达成某些条件时，必须使用关键词；例如：给你一只量筒和适量的水，请你设计一个实验，估测一块橡皮泥（密度大于水）的密度。要求：（1）写出实验步骤及需要测量的物理量；（2）写出橡皮泥密度的数学表达式。实验步骤：（1）在量筒中加入体积为V1的水；（2）把橡皮泥捏成碗状，放入量筒中，使它漂浮；（3）读出此时量筒中水面示数为V2；（4）用大头针把橡皮泥完全浸没水中，读出量筒示数为V3：

2、（5）橡皮泥的密度为：=（V2-V1）水/（V3-V1）；2、数据表格设计的基本要求（1）第一栏为实验次数或实验序号（也可以不写）；（2）表格中一定要记录所有直接测量物理量；（3）表头中的物理量后要加相应字母及单位；（4）间接测量物理量可以列入表格也可以不列入表格；（5）测量性实验，最后一定要有测量结果栏目；（6）探究性实验，可以在数据表格中列出实验结论栏目，也可以把实验结论独立写在数据表格下方；例如：测斜面机械效率的实验数据据表格；考题分析例1 小红和小明在做“用电流表和电压表测电阻”的实验。（1）请你帮助他们在实物连接图29-1中，用笔画线代替导线将所缺的导线补上。（2）当小红完成电路连接

3、后就准备闭合开关，同伴小明提醒还有一处不妥当，你知道小明提醒的是什么吗? 答：。（3）在某次测量中电流表示数如图29-2所示，则 A。（4）在实验过程中，小红突然发现电流表没有示数，而电压表有示数，且接近于电源电压，则故障可能是：。图29-2图29-1（5）小红还准备探究“电阻并联时总电阻与各部分电阻的关系”。取来一个10定值电阻和一个电阻箱()。（选择不同的档位时有不同阻值，阻值可从刻度盘上读出）请你在下面的方框中为她设计一个实验电路图。实验次数12345R1/1010101010R2/110100100010000R并/0.915.009.099.909.99图29-3（6）小红将数据填入

4、表中，分析表中数据，得出：。同伴小明发现：电阻并联时的总电阻比各部分电阻都要小，而且当R远大于R1时， 。（7）我们知道电压表也是有电阻的，当它并联在电阻两端测电压时，对原电路会造成一定的影响如图29-3所示，则电压表测出的电压值比真实值要 (选填“大”或“小”)，当被测电阻阻值时，电压表的测量值更接近真实值。例2小明家里买了一只电热水壶，铭牌上标有“220V 100W”字样。他想：该壶正常工作时烧水的效率多大？请你帮助小明设计一个探究电热水壶烧水效率的实验。（提示：壶中水吸收的热量与电热水壶消耗的电能之比叫电热水壶的烧水效率）（1）写出需要测量的物理量；（2）效率的表达式 。例3（2011&

5、#183;山东潍坊）现有细线、弹簧测力计、带提手的小水桶、量筒、水、溢水杯、形状不规则的小石块等器材，请你选取其中的器材，用两种方法测出完全浸入水中的小石块所受的浮力写出选用的器材和简要步骤方法一 器材：简要步骤：方法二 器材：简要步骤： 例4 （2010·广东）在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中。（1）小明的三次实验情况分别如图29-6中的甲、乙、丙所示。实验时，用弹簧测力计拉木块在水平木板（或毛巾）上做匀速直线运动，根据 知识可知，这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。（2）小明在探究“滑动摩擦力的大小与压力的关系”时，利用图29-6中甲、乙两组数据比较得出：“

6、压力越大，滑动摩擦力就越大”的结论。你认为他这样对比这两组数据就得出这样的结论对吗？ 。你的理由是： 。（3）请你根据小明这三次实验情况设计一个实验数据记录表格。（4）从图中甲、丙两组数据比较，你能得出的结论是： 。图29-6中考演练（一）基础过关金属丝代号材料长度m横截面积mm2A金属甲10.1B金属甲0.50.1C金属乙10.1D金属乙10.21小明同学想比较金属材料甲和金属材料乙哪个更容易导电现有金属材料甲和金属材料乙制成的各种不同规格的金属丝，规格如下表所示：请你帮助小明同学完成下面的实验方案(1)实验器材除上述金属丝、干电池、开关、导线外，还必须选用的器材有：_(2)实验中应选取的金

7、属丝分别是：_(只需填字母代号)(3)请在下面空白处画出实验电路图(用“”表示金属丝)(4)在本实验中，你是如何判断哪种金属材料更容易导电的?图29-72（2009·广东）为了探究电动机为什么会转动，小明根据电动机主要构造制作了一台简易电动机(如图29-7所示)他用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去半周漆皮将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方闭合开关，用于轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。(1)要想改变线圈的转动方向，小明可采用的措施是： 、 (写出两点) (2)开关闭合后，如果电动机不转，可能

8、的原因是： 、 (写出两点)(3)小明还想设计一个能调节电动机转速的实验装置，他还需要的主要器材是 ，并画出实验电路图 。  3小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油)，对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究图29-8表示探究过程及有关数据图29-8(1)分析图B、C、D，说明浮力大小跟_有关(2)分析图_，说明浮力大小跟液体密度有关(3)物体完全浸没在煤油中所受的浮力是_N(4)小明还想探究浮力大小与物体形状是否有关，请你简述实验方法（二）知识应用4如图29-11所示的奥斯特实验中，闭合开关，原来静止的小磁针发生了偏转。造成小磁针偏

9、转的原因是什么呢？图29-11猜想一：可能是通电后导线产生的热量使空气对流引起。猜想二：可能是通电后导线周围产生了磁场引起。(1)小柯看到小磁针偏转，认为它一定受到力的作用，他判断的理由是 。(2)为了验证猜想一，下列方案可行的是 （可能不止一个正确选项）将整个装置放在玻璃箱中进行实验将小磁针罩在烧杯中，导线置于烧杯上方并平行于小磁针进行实验改变导线中的电流方向(3)如果实验中小磁针偏转不明显，请提供一条改进的建议 。5（2011·安徽）某实验小组利用如图29-12所示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下： 用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B

10、点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平； 竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持0点位置不变)，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2； 回答下列问题：图29-12 (1)杠杆机械效率的表达式为=_。(用已知或测量的物理量符号表示) (2)本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是:_(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C点，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_(选填“变大”、“变小”或“不变”)。图29-136利用如图29-13所示的电路，测定一个电热器R0（R0的阻值未知，额定电压已知为U0）的额

11、定功率P0，图中R为滑动变阻器，R为电阻箱，图中所有仪器都能保证实验正常进行。开始实验前，三个开关S、S1、 S2均处于断开状态。开关S闭合之前，滑动变阻器R的滑片P应位于变阻器的 端。（选填“左”或“右”）根据公式P0U0I0，王强同学设计了如下的实验步骤：A、闭合开关SB、闭合开关S2，调节电阻箱R的旋盘，当电流表示数与电阻箱示数的乘积等于U0时，停止R的调节。C、断开开关S2，闭合开关S1，记下此时电流表的示数I0，即可得P0U0I0。实际上，王强同学设计的实验步骤是错误的！他的错误是 。请你将正确实验所必需的步骤，按合理的顺序写在后面的横线上：A、闭合开关SB、闭合开关S1， C、 D

12、、用你测得的量和已知量表示额定功率P0 。（三）能力提升7在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中，小雨同学猜想：浮力的大小还可能与物体浸没在液体中的深度有关，请你设计并帮助小雨完成该探究实验。实验室提供的器材有：弹簧测力计、刻度尺、烧杯、适量的水及盐水、质量相等的实心圆柱体铜块、铁块、木块各一个、长度适当的细线 （1）你所选择的实验器材：_ （2）主要的实验步骤(需要测量的物理量用字母表示)： （3）分析与论证：图29-148有一天，小明在家观察洗衣机排水后，对容器排尽水的时间与排水孔的大小之间的关系产生了浓厚的兴趣为此他找来四个同样大小的圆柱形塑料容器，在它们的底部相同位置各开一个排水圆

13、孔，排水孔的直径d分别是1.5 cm、2.O cm、3.O cm和5.O cm。在容器里放人30cm深的水，打开排水孔让水流出，用秒表测量水完全流出所需的时间t分别为73.Os、41.2s、18.4s和6.8s。（1）请设计一个表格，并将小明测得的数据填写在表格中。（2）请在图29-14中画出排尽水的时间t与排水孔直径d的关系图线。（3）分析实验数据，初步可以看出t与d之间韵关系为：d越大，t ，但是还不能确定它们之间明确的数量关系。（4）请你猜想t与d之间可能存在的数量关系，并根据以上数据写出证实你猜想的思路 图29-159元旦早上，小刚去买蜂蜜，发现售货员将蜂蜜往瓶里倒时蜂蜜向下流动得很缓慢，不象流水那样。"咦，怎么这么慢？"售货员笑着说："我的蜂蜜质量好，太粘了，别人都掺假。"真是这样吗？小刚记得家里买的花生油在夏天还好，到过年时都倒不出来啦。是什么原因使得蜂蜜的粘性时大时小呢？小刚想：可能是温度在作怪吧。你能设计一个实验验证他的猜想吗？小刚的实验方案是：将蜂蜜分装三个小瓶，分别放在冰箱、室内、微波炉加热。让爸爸妈妈也来帮忙