初中物理专题二科学探究课件（新版）苏科版

专题二科学探究考点一提出问题

1.课程标准对提出问题这一要素的要求是:能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有关的问题,并能书面表达这些问题。2.解题思路:仔细审题,弄清研究的物理对象,分析实验过程中变化的因素,经过思维加工,进而形成一个与物理学有关的科学问题,最后用简洁的、科学的书面语言表达出来。【典例1】(2012·济南中考)人从沙滩上走过,会留下一串深深的脚印;但从草地上走过,脚印却并不明显。同学们针对这一现象,经过讨论提出了如下四个科学问题,其中较有探究价值且易于探究的是(

)A.为什么脚印有时候深有时候浅?B.脚印的深浅与哪些因素有关?C.压力作用效果与哪些因素有关?D.压强的大小与哪些因素有关?【解析】选C。本题综合考查科学探究的要素和影响压力作用效果的因素。脚印的深浅反映了压力的作用效果,压力的作用效果与压力大小、受力面积有关,可用控制变量法进行探究,因此C选项中问题有探究价值且易于探究。A、B选项中问题无探究价值;压强概念是在探究压力作用效果的基础上建立起来的,直接探究影响压强大小的因素不方便,D选项不符合题意。【跟踪训练】

(2012·扬州中考)泡沫混凝土是一种新型的建筑材料,具有轻质、多孔、保温、隔热、隔音、减震等优点,同学们对此很好奇,围绕其保温隔热的性能,提出了以下的问题,你认为较有价值且可探究的问题是(

)A.“它为什么能防火、保温?”B.“它的轻质特点对减震有什么影响?”C.“厚度的变化对保温、隔热性能有什么影响?”D.“多孔结构对隔音性能有什么影响?”【解析】选C。本题中提出的问题较多,且围绕不同的物理特性,认真分析每一选项中描述的内容,把握题意“围绕其保温隔热的性能,提出了以下的问题”,最后作出判断。A项的问题没有具体的探究对象,且防火与隔热是两个不同的概念,因此探究价值不大;B、D两项中的问题不是围绕题意要求的保温隔热的性能,探究价值不大;C项中问题紧紧围绕题意的要求,且提出了具体的探究内容——厚度,具有探究价值,符合题意。考点二猜想与假设

猜想与假设是根据生活经验或在观察与实验的基础上,应用科学原理,围绕探究的问题设想出的可能出现的结果。猜想既有科学性又有推测性,是可以检测的,不是盲目猜测。解决这类问题的一般步骤是1.针对问题按日常经验或事实提出猜想与假设。2.针对问题运用经验与直觉提出猜想。3.针对问题根据物理科学本身的思维过程建立猜想与假设:搜寻事实——归纳分析——形成猜想。4.运用“类比法”或“逆反原理”等方法进行猜想。【典例2】(2011·盘锦中考)如图是“探究什么情况下磁可以生电”的实验装置,导线AB跟电流表组成闭合电路。某同学探究导线在磁场中产生感应电流的条件后,想利用该装置对感应电流的强弱和方向做进一步的探究。该同学提出了猜想:①感应电流的大小可能与磁场的强弱有关;②感应电流的大小可能与导线切割磁感线运动的速度有关。除此以外你还有什么不同的猜想?(1)你的猜想是

。(2)写出验证你的猜想的主要实验步骤。(3)如何判断你的猜想是否正确?【解析】本题考查电磁感应及实验设计能力。(1)除了题中的两个猜想外,感应电流的大小还可能与切割磁场的导线匝数有关,与导线切割磁感线的角度有关,与导线的长短、粗细有关。(2)在设计实验时应采用控制变量法,改变要探究的影响因素,控制其他因素不变。(3)通过比较灵敏电流计指针偏转的角度大小来判断猜想是否正确。答案：(1)感应电流的大小可能与切割磁场的导线匝数有关(其他猜想合理即可)(2)将闭合电路中的匝数少的导线以某一大小的速度沿水平方向切割磁感线,观察电流表的指针偏转的角度;然后换用匝数多的导线重复上述实验3～4次(注意速度要与上次相同,方向要相同)。(3)比较每次指针偏转的角度大小,若差不多,说明感应电流的大小与匝数无关;若相差较大,说明感应电流的大小与匝数有关。【跟踪训练】1.如图所示,在研究“水果电池电压与哪些因素有关”的实验中,小丽作出的猜想是:水果电池电压与构成两电极的不同金属材料有关。请你再作出两条不同的猜想:猜想一:

;猜想二:

。【解析】本题考查对问题的科学猜想。根据题图实验,结合问题“水果电池电压与哪些因素有关”,大胆作出猜想,只要合理即可,如水果种类、两电极间的距离、电极插入的深度等因素都有可能影响水果电池的电压。答案：①水果电池电压与水果种类有关,②水果电池电压与两电极间距离有关,③水果电池电压与两电极插入水果深度有关,④水果电池电压与水果大小有关(任选两个)2.(2013·泸州中考)科学探究活动通常包括以下要素:“①提出问题、②猜想与假设、③设计实验与制订计划、④进行实验与收集证据、⑤分析与论证、⑥合作交流、评估”等。某课外学习小组的张勤同学交流了下面的疑问:如图所示,如果将两个一次性纸杯的杯口向上轻轻叠套起来。用手轻握外面的纸杯。在靠近杯口的上方平行于杯口方向用力吹气,里面纸杯将会出现什么情况?丁强同学回答:“可能向上跳出,可能压得更紧,也可能静止不动”。丁强同学的回答属于科学探究活动中的

要素。其他同学将张勤的疑问进行实际操作,发现“里面纸杯向上跳出”,这又属于科学探究活动中的

要素。(以上两空均选填题中给定的要素序号)【解析】本题考查的是让学生在实验中充分理解科学探究活动的过程,学生不光可以从实验中得出科学的结论,同时需要用科学的方法解决生活和学习中的问题。丁强同学是对提出的疑问进行猜想与假设。其他同学通过实验,得出了实验现象,这是进行实验与收集证据。答案：②④考点三制订计划与设计实验

制订计划与设计实验是对猜想(假设)问题检验方法的具体化,必须沿着猜想(假设)的方向来设计探究计划。实验中要注意:科学性、可行性、准确性。解决这类问题的一般步骤是:1.首先要弄清探究目的(即探究要解决的问题)。2.由探究目的确定探究的基本原理及在探究过程中应采用的方法(如控制变量法、转换法、类比法、等效替代法等)。3.由基本原理和方法确定实验器材、设计实验步骤。4.设计记录实验数据及现象的表格。【特别提醒】设计表格时要注意:先明确直接测量的量和需要计算的量,确定有几列,再根据要测量几组数据确定有几行,物理量要有单位。【典例3】(2013·天津中考)某班同学在探究“动能的大小与什么因素有关”时,同学们提出了如下猜想:猜想一:动能的大小可能与物体的密度有关;猜想二:动能的大小可能与物体的运动速度有关;猜想三:动能的大小可能与物体的质量有关。为了验证同学们的猜想,老师提供如下器材:刻度尺、四个金属球(100g的铁球、100g的铝球、50g的铁球、50g的铜球),小木块和长木板。同学们组装了如图所示的实验装置,让小球从斜面上由静止滚下,碰上水平面上的小木块后,将木块撞出一段距离。在同样的平面上,木块被撞得越远,说明球的动能越大。请你帮同学们完成下列任务:(1)写出探究“猜想一”的实验方案;(2)设计出探究“猜想二”的记录数据表格。【解析】本题考查探究动能大小与什么因素有关的实验。实验中要注意控制变量法的应用,探究“猜想一”时要注意控制运动速度和质量不变;探究“猜想二”时要注意控制密度和质量不变。答案：(1)方案:将100g的铁球和100g的铝球(或50g的铁球和50g的铜球)分别从斜面的同一高度处由静止滚下,撞击水平面上同一位置的小木块,用刻度尺分别测量小木块被撞出的距离。(2)利用同一金属球:次数金属球释放高度h/cm木块移动距离s/cm结论123【跟踪训练】

(2013·青岛中考)小雨同学要验证“斜面越长越省力,但使用斜面不省功”。请你完成实验设计方案:器材重物、三块长度不同的同种木板、木块、弹簧测力计、细绳、刻度尺实验步骤数据记录表格【解析】要验证斜面越长越省力,只需用给出的三块长度不同的同种木板搭成三个斜面,分别测量沿斜面拉同一重物所用的力并进行比较;要验证使用斜面不能省功,需要分别测量不用斜面直接做的功和用斜面对重物做的功,即分别测量重物重力、沿斜面上升高度、沿斜面拉物体所用的力、沿斜面运动的距离。为简便,可直接测斜面高和斜面长,将重物拉至斜面顶端即可。答案：实验步骤:①利用木块和木板搭建如图所示的三个不同斜面,用刻度尺测出斜面的高h和三个斜面的长;②用弹簧测力计吊着重物匀速提高h的高度,读出弹簧测力计的示数;③用弹簧测力计沿斜面拉着重物分别从斜面1、2和3的底部匀速上升至斜面顶端,读出弹簧测力计的示数;④用公式W=Fs算出4次实验拉力所做的功;⑤分析数据,得出结论。数据记录表格:直接手提利用斜面1利用斜面2利用斜面3距离s/m弹簧测力计的示数F/N功W/J(2012·广州中考)小明选用了如图所示的质量约600g的金属皇冠模型,若能测出模型所受重力G模型、模型浸没在水中所受的浮力F浮,且知水的密度ρ水,就可以根据求出模型密度ρ模型。(1)证明式子成立。(2)现有足量的水和图中的各种可选的器材，要利用测出模型的密度，根据实验要求从器材A、B、C、D、E、F中选择实验所必需的器材，并写出测模型密度的实验步骤及所需记录的数据。a.选择的器材(填代号):

。b.实验步骤及需要记录的数据:

。【解析】本题考查浮力的有关知识。根据重力与密度的关系式和浮力与密度的关系式可以证明等式成立。选择实验器材时,要根据金属皇冠模型的质量约600g,长度为180mm、高度为150mm的数据进行选择,所以弹簧测力计选择量程为10N的,盛水容器选择较大的水槽。进行实验时,分别测出模型的重力,然后浸没水中时用称重法测出其浮力,然后代入式子计算即可。答案：(1)证明：对于模型而言，其重力可以表示为G模型=ρ模型gV模型①当模型完全浸没在水里时，其受到的浮力可以表示为F浮=ρ水gV排②又由于完全浸没于水中，所以V模型=V排③由①②③式可得所以，命题得证。(2)a.选用的器材：B、Fb.实验步骤：①先用弹簧测力计测出模型的重力，记为F1。②向水槽中倒入适量的水，将模型悬挂在弹簧测力计上，再将模型完全浸没在水中，稳定后记录下此时弹簧测力计的读数F2。③模型的密度可以表示为考点四进行实验与收集证据

1.进行实验就是具体去实施所制订的实验计划和实验方案,是收集证据的必要过程。2.进行实验时要按照实验的方法与步骤、实验仪器的使用方法进行规范操作。3.实验仪器的使用要做到会连接、会读数;实验数据的记录要根据实验步骤中所要测的物理量去记。【典例4】(2012·德州中考)如图所示是小红在“测量小灯泡的电功率”实验时连接的电路,小灯泡的额定电压为3.8V,电源电压恒为6V。(1)请用笔画线代替导线,将甲图电路连接完整。(2)当开关闭合,变阻器滑片P向左移动时,电流表示数

,电压表示数

。(选填“变大”“变小”或“不变”)(3)调节滑动变阻器使灯泡正常发光,电流表的示数如图乙所示,此时电路中电流为

A,小灯泡的额定功率为

W。(4)如果电压表的0～15V量程被损坏,只有0～3V量程能正常使用,要求利用原有器材测出小灯泡的额定功率。请在下面的虚线框中画出你设计的电路图。【解析】本题考查测量小灯泡电功率的实验探究。(1)测量小灯泡电功率,应测小灯泡通过的电流和两端的电压,故电压表应和小灯泡并联,则电压表的“-”接线柱应和小灯泡左端接线柱相连(或和滑动变阻器右下接线柱相连);(2)当开关闭合,变阻器滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路中电流变小,即电流表示数变小,电压表示数UL=IRL,RL可认为不变,I变小,故UL变小;(3)由图乙读得小灯泡正常发光时通过的电流IL=0.32A,则小灯泡的额定功率P=U额IL=3.8V×0.32A=1.216W;(4)若电压表的0～15V量程被损坏,只有0～3V量程能正常使用,小于3.8V,故电压表不能直接测小灯泡两端的电压,应测滑动变阻器两端的电压,当滑动变阻器两端的电压时,小灯泡正常发光,读得此时电流表的示数,即可计算出小灯泡的额定功率。答案：(1)如图甲所示(2)变小变小

(4)如图乙所示【跟踪训练】

(2012·益阳中考)用如图甲所示装置探究萘熔化时温度的变化规律。请回答下列问题:(1)将装有萘的试管放入水中加热,而不是用酒精灯直接对试管加热,这样做不但能使试管受热均匀,而且萘的温度上升速度较

(选填“快”或“慢”),便于及时记录各个时刻的温度。(2)除图甲中所示实验器材外,还需要的实验器材有火柴和

。(3)萘加热一段时间后,可看到烧杯中有“白气”冒出,“白气”是

(填序号)。A.水蒸气B.小水珠(4)图乙是萘熔化时温度随时间变化的图像。从开始熔化到完全熔化,大约持续了

分钟。【解析】本题考查探究晶体熔化的实验过程。(1)将装有萘的试管放入水中加热,将用酒精灯直接加热改为用水通过热传递进行加热,受热更均匀,因为水的比热容较大,在放出相同热量时,温度改变较小,使萘升温速度慢,减慢熔化过程,这样易于记录数据。(2)实验时需要记录萘熔化前、熔化中和熔化后的时间,故还需要秒表。(3)“白气”是冒出的水蒸气遇到冷空气液化形成的小水珠。(4)物体在熔化过程吸热,温度不变,故图像中近似平行于时间轴的一段图像为晶体的熔化过程,故熔化持续时间为15分钟。答案：(1)慢(2)秒表(3)B

(4)15(2011·河南中考)某小组测量一种易溶于水且形状不规则的固体小颗粒物质的密度,测量的部分方法和结果如图所示。(1)将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺的

处,然后调节

,使天平平衡。接着,用天平测量适量小颗粒的质量。当天平重新平衡时,砝码质量和游码位置如图所示,则称量的颗粒质量是

g。(2)因颗粒易溶于水,小组同学采用如图所示的方法测量体积,所称量的颗粒体积是

cm3。(3)该物质的密度是

g/cm3。(4)在步骤C中,若摇动不够充分,则测出的密度比实际密度值偏

。【解析】本题综合考查利用天平和量筒测量物质的密度。在调节天平时,首先把天平放在水平台面上,将游码移至标尺左端的零刻线处,然后调节平衡螺母。读数时把砝码的总质量和游码所表示的质量加起来,读游码时要读左端刻度线表示的示数,读得示数为。颗粒体积等于总体积减去细铁砂的体积,总体积为160mL,细铁砂的体积为100mL,则颗粒体积为60mL,即60cm3;该物质的密度为3。若摇动不够充分,所测出的颗粒体积将比实际的偏大,测出的密度比实际密度偏小。答案：(1)零刻度线平衡螺母(2)60

(4)小考点五分析与论证

实验数据或现象并不等于探究的结论,它们只是对实验事实的客观记录,分析与论证的过程就是“从物理现象和实验数据中寻找相关的特性,归纳出简单的科学规律,用科学术语、简单图表等描述实验结果”。对探究问题进行分析论证时的步骤:1.认真分析实验现象或实验数据,找出原因和结果两个因素。2.判断原因和结果是相同还是不同,如果不同,其不同点是什么。3.关注物理条件改变与物理现象变化之间的联系,寻求数据之间的相互关系的特征(通常表现为相等、之和、之差、乘积、比值等数学关系)。4.用自己的语言力求客观、准确和简洁地对探究结果进行表述(注意如果实验过程中用到了控制变量法,要写明这个探究结果的前提条件)。实验数据的处理常用的方法:图表法、图像法、求平均值法。【典例5】(2013·潍坊中考)小明同学利用如图所示的装置探究液体内部压强的特点,得到的实验数据如表:序号液体深度/cm橡皮膜方向压强计左右液面高度差/cm①水5朝上4.9②水5朝下4.9③水5朝侧面4.9④水10朝侧面9.7⑤水15朝侧面14.6⑥酒精15朝侧面11.8⑦盐水15朝侧面15.9(1)分析序号为①②③的三组数据,可得到的结论是:

。(2)分析序号为

的三组数据,可得到的结论是:液体的压强随深度的增加而增大。(3)分析序号为⑤⑥⑦的三组数据,可得到的结论是:不同液体的压强还跟液体的

有关。【解析】本题考查液体内部压强特点的探究。(1)比较序号为①②③的三组数据可知,压强计在水中的深度相同,但橡皮膜的方向不同,压强计左右液面的高度差相同,也就是压强相同,这说明在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;(2)要想比较液体的压强与深度的关系,就必须比较同种液体但深度不同的几次实验数据,分析并得出结论,这就需要分析序号为③④⑤的三组数据,从而可得出液体的压强随深度的增加而增大;(3)由序号为⑤⑥⑦的三组数据可知,实验所用的液体不同,深度相同,但压强计左右液面的高度差不同,也就是压强不同,这说明不同液体的压强还跟液体的密度有关。答案：(1)在同一深度,液体向各个方向的压强都相等(2)③④⑤

(3)密度【跟踪训练】(2012·泰州中考)小明和小华一起探究“凸透镜成像的规律”,他们分别用f1=15cm和f2=10cm的凸透镜做实验,下表是他们记录的部分数据:像的性质焦距f/cm实验序号物距u/cm像距v/cm倒立、缩小15①4023②352710③4013④3514由这部分数据可初步发现(1)若以“透镜的焦距为单位”进行比较,在成倒立、缩小的像时:物距(u)与焦距(f)的关系是

;像距(v)与焦距(f)的关系是

。(2)成倒立、缩小实像时:物距减小,像距

;若物距相同,焦距大,像距

。【解析】本题考查探究凸透镜成像规律知识。从表中数据分析可知,成倒立缩小的实像时,物距(u)与焦距(f)的关系是u>2f,像距(v)与焦距(f)的关系是2f>v>f。从表中①、②或③、④可知,物距减小时,像距变大。由表中①、③或②、④可知,当物距相同时,焦距大,像距也大。答案：(1)u>2f

2f>v>f

(2)变大也大(2012·武汉中考)在探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关的实验中,某同学提出下列猜想:Ⅰ.与物体速度的大小有关Ⅱ.与接触面的粗糙程度(表面状况)有关Ⅲ.与压力的大小有关(1)为了验证上述猜想是否正确,他采用图甲所示的装置进行实验。实验中应拉着弹簧测力计使木块沿水平方向做

运动。(2)实验时他发现弹簧测力计的示数不稳定,便对实验装置进行了改进。如图乙所示,他用双面胶将弹簧测力计固定在长方体木块的上表面,用细线连接弹簧测力计的挂钩和电动机。在木块上放置不同的砝码,当电动机以不同的转速工作时,通过细线水平拉动木块以不同的速度做匀速直线运动。实验记录如下表:实验次数表面状况压力/N摩擦力/N木块速度/m·s-11木块—木板2.00.60.12木块—木板4.01.20.13木块—木板4.01.20.24木块—砂纸2.01.00.1①分析3、4两次实验记录,

(选填“能”或“不能”)验证猜想Ⅰ。②分析

两次实验记录,可初步验证猜想Ⅱ。③分析

两次实验记录,可初步验证猜想Ⅲ。【解析】本题考查滑动摩擦力的大小与什么因素有关和控制变量法的应用。(1)弹簧测力计水平拉动木块时,弹簧测力计显示拉力大小,要使滑动摩擦力等于拉力,木块一定进行匀速直线运动,所以要使弹簧测力计水平匀速直线拉动木块。(2)要想验证猜想Ⅰ,必须控制压力大小和接触面的粗糙程度相同,故分析3、4两次实验记录,不能验证猜想Ⅰ;要想验证猜想Ⅱ,必须控制压力大小和木块速度相同,故可分析1、4两次实验记录;要想验证猜想Ⅲ,必须控制接触面的粗糙程度和木块速度相同,故可分析1、2两次实验记录。答案：(1)匀速直线(2)①不能②1、4③1、2考点六评估

评估是科学探究中重要的一个环节,主要对探究的行为和收集信息的科学性、可靠性进行评价。评估的主要内容有:1.对实验方案的评估:(1)探究的思路、方法是否正确、合理;(2)实验器材的选择是否合理、能否满足要求;(3)实验方案是否具有可操作性,实验中是否注意了尽量减小误差,是否较好地控制了变量。2.对进行实验、收集证据的评估:(1)在探究过程中要求保持不变的物理量是否真的不变,实验的步骤是否正确、合理,实验过程是否有操作错误;(2)记录数据的表格是否有缺陷,收集的信息是否可靠,实验记录的数据是否符合常理并分析异常数据产生的原因。3.对分析论证、得出结论的评估:(1)分析论证、处理数据的方法是否正确;(2)探究结果与假设是否一致;(3)探究结果是否和原有知识相矛盾,与日常经验、现象相冲突;(4)探究结果中各因素之间的关系是否符合逻辑,得出的结论是否遗漏了条件,是否具有普遍性和科学性。4.实验方案改进:根据对结论可信度的分析,改进实验方案,使操作过程更科学合理;分析误差产生的原因,并找到减小误差的办法,改进探究方案以进一步减小误差。【典例6】(2012·陕西中考)有一块火山石可以漂浮在水中,小王用天平、量筒和水等器材测量这块火山石的密度,实验步骤如下:①用天平测出石块的质量m,天平的示数如图;②向量筒中倒入V1=60mL的水;③用细线系住石块,放入量筒,用铁丝将其压入水中足够长时间,水面到达65mL处;④取出石块,水面降到了V3=58mL处;⑤小王认为石块体积测量不够准确,石块的体积应该包含材质和其中空隙部分的体积,于是又向量筒中加水到60mL处,将刚才取出的石块表面吸附的水清除后,再次没入量筒的水中,此时水面到达V4=66mL处。请解答下面问题:(1)该实验原理为

(用物理符号表示)。(2)在步骤④中,水面未回到60mL处的原因是______________

。(3)请你根据小王的实验思路,将有关数据及计算结果填入以下表格空白处。物理量实验次数火山石的质量m/gV1V2V3V4火山石的体积V/cm3火山石的密度ρ/g·cm-3160655866(4)观察表格设计,请你指出其中存在的两处不足(相同类型的不足点只写一条)①

;②

。【解析】本题考查测量物质密度的过程及评估。(1)实验中,用天平测量火山石的质量,用量筒测量火山石的体积,将数据代入密度公式即可求火山石的密度。(2)原来水是60mL,取出火山石,水面应该降到60mL,现在水面降到了V3=58mL处,说明火山石吸附了部分水。(3)测火山石质量时没有用到砝码,只是使用了游码,标尺上的分度值为0.2g,从游码左边缘对应的刻线读出火山石的质量,m=4.8g;由步骤⑤可求出火山石的体积V=66mL-60mL=6mL=6cm3,则火山石的密度(4)观察表格,实验的次数只有1次,四次的体积无单位。答案：(1)

(2)火山石吸附了2mL的水

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(4)①实验次数太少②V1、V2、V3、V4无单位【跟踪训练】(2013·济宁中考)小满在探究“浮力大小等于什么”的实验时,利用器材进行了如图的实验,并将实验数据填入表中。实验次数物重G/N空桶重G0/N拉力F拉/N桶与水重G1/N浮力F浮/N排开水重G排/N10.60.10.30.30.30.221.10.10.60.60.50.530.90.10.50.5_____

0.4(1)请将表格中第三行的数据补充完整。(2)在进行数据分析时发现,第一组数据明显与其他数据反映的规律不符。为了得出结论,他将第一组数据中的桶与水重G1改为0.4N,排开的水重G排改为。请你评价他的做法。评价:

。针对此实验,你的做法是

。(3)传说澡盆的水溢出给了阿基米德灵感,由此得出了著名的阿基米德原理。他在物理学方面的另一重要贡献是_______

。【解析】本题考查阿基米德原理的实验探究。(1)由第三次实验数据可知物重0.9N,物体完全浸没水中时测力计的示数为0.5N,由称重法测浮力可知浮力大小为:0.9N-0.5N=0.4N;(2)探究实验应尊重事实,不能擅自改动测量数据。为了实验的准确性,应重新测量再做一次实验;(3)古希腊学者阿基米德在物理学中贡献颇多,除了阿基米德原理之外,还发现了杠杆原理。答案：

(2)探究实验应尊重事实,不能擅自改动测量数据(没有树立实事求是的科学态度)应重新测量再做一次实验(3)杠杆原理(答案不唯一,合理即可)(2012·山西中考)在“测量小灯泡的电阻”实验中,小灯泡的额定电压是2.5V。(1)请你用笔画线代替导线将图甲所示电路连接完整。(2)小梦在接完最后一根导线时,小灯泡立即发光,请你分析产生这一现象的原因:

。(3)排除故障后,继续实验,如图乙所示是小灯泡正常发光时的电流,此时灯丝的电阻为

Ω。(4)大梦和小梦按照老师的要求,设计了如下在缺少电流表时测量小灯泡电阻的方案:大梦:用如图丙所示电路(滑动变阻器最大阻值已知),闭合开关,分别读出滑片在A、B两端时电压表的示数,然后计算出小灯泡的电阻。小梦:把一个电压表分别接在小灯泡和阻值已知的定值电阻两端,如图丁所示,闭合开关,读出电压表的示数,然后计算出小灯泡的电阻。你认为

设计的方案好,理由是

。【解析】本题考查伏安法测电阻的探究实验。小梦在接完最后一根导线时,小灯泡立即发光,说明此时电路已经接通,其原因是开关是闭合的,没有断开。小灯泡的额定电压是2.5V,从电流表中读出小灯泡的额定电流是0.5A,所以灯丝的电阻两个同学的方案都可以测量灯泡的电阻,都利用了串联电路电压特点,其中大梦的方案测量电压时不需要换接电压表,操作简单方便,所以大梦同学的方案较好。答案：(1)如图所示(2)连接电路时,开关未断开(3)5

(4)大梦测量电压时不需要换接电压表,操作简单方便考点七科学探究中常用的研究方法

(一)控制变量法某一物理量往往受到几个不同物理量的影响。为了确定各个不同物理量之间的关系,就需要用人为的方法控制某些量,使其保持不变,然后改变某一个量,看所研究的物理量与该物理量之间的关系。这种研究问题的科学方法就是“控制变量法”。例如:1.研究导体电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积的关系。2.研究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数和电流大小的关系。3.研究滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度之间的关系。4.研究液体的压强与液体密度和深度的关系。5.研究物体的动能与速度和质量的关系。6.研究重力势能与质量和高度的关系。【典例7】(2012·沈阳中考)在影响机械效率的许多因素中,摩擦是一个重要因素。小丽将“探究摩擦力大小与什么因素有关”的实验与“探究斜面的机械效率”的实验相结合,进一步探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的关系,实验装置如图所示。(1)请将下列实验步骤中的空白补充完整。实验步骤:①用弹簧测力计测出木块的

。②用弹簧测力计匀速拉动木块沿斜面向上运动,读出弹簧测力计示数。③用刻度尺分别测出木块沿斜面移动的距离s及上升的高度h。④记录实验数据并填入表中。⑤保持斜面的

一定,将棉布铺在木板上,重复上述步骤。(2)该实验中采用了

的研究方法。(3)计算斜面表面为棉布时的机械效率:η=

%。(4)分析实验数据可以得出实验结论:

。斜面表面状况木块重力G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长s/cm有用功W有/J总功W总/J机械效率η/(%)木板2.10.41.60.80.841.2865.6棉布2.10.420.80.841.6【解析】本题考查测量斜面的机械效率。斜面的机械效率η=

故本实验中应首先用弹簧测力计测出木块的重力G。斜面的机械效率与斜面的粗糙程度和斜面的倾角有关，探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的关系时，应保持斜面的倾角不变，改变其粗糙程度，这里采用的是控制变量法。斜面表面为棉布时的机械效率η=×100%=52.5%。分析表格数据，第3、5列数据说明斜面的倾角一定，由第1、8列可看出斜面的粗糙程度越大，其机械效率越低。答案：(1)①重力⑤倾角(2)控制变量(4)当斜面倾角一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低【跟踪训练】

(2012·衢州中考)盛夏来临,人们又为“怎样才能晒不黑”而犯愁,资料表明:将皮肤晒黑的罪魁祸首是太阳光中的长波紫外线。“好奇实验室”为此检测了若干衣服的防晒效果。检测方法:先用光纤探头和计算机测算出阳光中的长波紫外线的强度;再把衣服挡在光纤探头上,测算出透射到光纤探头上的长波紫外线的强度,利用前后两次测得的长波紫外线的强度,计算出长波紫外线的透过率,实验数据如表所示。实验序号衣服材质衣服布料层数长波紫外线透过率1天蚕丝112%225%3化纤128%4214%5全棉T恤(白色)17%6全棉T恤(黑色)14%分析表中数据回答下列问题:(1)该实验是通过比较

来分析衣服的防晒效果。(2)比较实验1、2或3、4得到的结论是

。(3)根据测量结果,请向你的家人提出一条夏季户外活动时着装的建议

。【解析】本题考查用控制变量法分析实验数据。(1)根据题干中的检测方法可知,该实验是通过比较长波紫外线透过率来分析衣服的防晒效果。(2)比较实验1、2或3、4可知,衣服的材质和颜色不变,长波紫外线透过率随衣服布料层数的增加而降低,即防晒效果好,故可得结论:其他条件相同时,防晒效果与衣服的层数(厚度)有关。(3)分析实验1、3或2、4数据可知,防晒效果与衣服的材质有关,并且其他条件相同时,棉料的衣服比化纤防晒效果好;分析实验5、6可知,防晒效果与衣服的颜色有关,并且其他条件相同时,衣服的颜色越深防晒效果越好。根据以上分析,夏季户外活动时着装的建议:穿全棉长袖衣服;穿颜色较深的衣服;穿较厚的衣服等。答案：(1)长波紫外线透过率(2)其他条件相同时,防晒效果与衣服的层数(厚度)有关(3)穿全棉长袖衣服;穿颜色较深的衣服;穿较厚的衣服等(合理即可)。(2012·娄底中考)如图所示是探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验:(1)用质量不同的A、B两个小球(mA>mB)碰撞静止在同一水平面上的纸盒。实验中控制小球的高度相同,是为了控制两球到达底端时

相同;实验中通过观察纸盒被推动的距离的大小,可以比较A、B两个小球的

的大小。(2)将甲与乙两实验比较可知,小球动能的大小与小球的

有关。将甲与丙两实验比较可知,小球动能的大小与小球的

有关。(3)本次实验采用物理最常用的一种实验方法是

。小球的速度有关;A、B两个小球(mA>mB)在推动纸盒的过程中,分析比较甲与丙两实验可以看出A球将纸盒推动的距离大,所以说小球动能的大小与小球的质量有关。(3)本次实验采用了控制变量的实验方法。答案：(1)速度动能(2)速度质量(3)控制变量法(二)等效替代法在研究某一个物理现象和规律时,因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制,不可以或很难直接揭示物理本质,而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。例如:1.在电路中,若干个电阻,可以等效为一个合适的电阻,反之亦可。如等效电路、串并联电路的等效电阻,都利用了等效的思维方法。2.在研究平面镜成像实验中,用两根完全相同的蜡烛,其中一根等效另一根的像。3.在力的合成与分解中,合力与分力的作用效果相同。4.曹冲称象中用石块等效替换大象,效果相同。5.将物体各部分受到的重力等效于一点,即重心。【典例8】(2012·泰州中考)用如图甲所示电路可以估测灯泡的阻值,实验按下列步骤进行,请将有关步骤填写完整,并回答相关问题。(1)第一步:按电路图正确连接电路。(2)第二步:断开开关S2,闭合开关S1、S3,适当调节滑动变阻器,观察到电流表示数为0.3A。(3)第三步:断开开关

,闭合开关

,调节

连入电路的阻值,使电流表的示数仍然为。(4)问题——某同学在第三步操作中发现:当电阻箱(参见图乙)的阻值调为19Ω时,电流表示数略大于0.3A,当电阻箱的阻值调为20Ω时,电流表示数略小于0.3A。在这种情况下,

(选填“应该”或“不应该”)调节滑动变阻器,以便电流表的示数恰好为0.3A。由该同学的实验,可判断所测灯泡的阻值约为

Ω。【解析】本题考查用等效替代法测量电阻,即用电阻箱支路等效替代小灯泡支路。在第三步中,断开开关S3,闭合S2,调节电阻箱连入电路的阻值,使电流表的示数仍然为0.3A,这样可读得电阻箱的阻值即为小灯泡的阻值。在等效替代小灯泡支路时,其他电路要控制相同,不能移动滑动变阻器。由于小灯泡电阻介于19Ω和20Ω之间,则可判断灯泡的电阻约为。答案：(3)S3

S2电阻箱(4)不应该【跟踪训练】为了研究“同一直线上方向相同的两个力的共同作用效果”,小红选用了橡皮筋、弹簧测力计等器材,设计了如图甲、乙所示的实验。实验中两次将橡皮筋从A点拉伸到O点的目的是

。下列物理研究过程中采用的科学方法与上述研究相同的是

和

(均选填序号)。①曹冲称象。②研究电流与电压关系时,要使用同一导体。③研究电流时,把它与水流相类比。④研究串、并联电路时,引入“总电阻”的概念。【解析】本题考查等效替代法的应用。实验中两次将橡皮筋从A点拉伸到O点的目的是使橡皮筋形变程度相同,用乙图中的一个力可以等效替代甲图中的两个力,采用的是等效替代法。研究过程①和④都采用了等效替代法,②采用的是控制变量法,③采用的是类比法。答案：使橡皮筋形变程度相同①④(2012·绥化中考)小芳在家中照镜子时发现镜中的她“远小近大”。于是她猜想:物体在平面镜中所成的像的大小是否与物体到平面镜的距离有关?她准备了如图所示的实验器材:(1)为了验证猜想,实验中她应选择

蜡烛,选

作为平面镜。(填写代表实验器材的字母)(2)实验中保持镜的位置不动,将蜡烛远离镜面时,它的像将

(选填“增大”“减小”或“不变”)。(3)实验中发现蜡烛通过镜成两个像,原因是____________

。【解析】本题考查了平面镜成像的特点。(1)用薄玻璃板等效替代平面镜,既可以看到像又可以找到像的位置,两只完全相同的蜡烛可以比较物像的大小,所以应选用薄玻璃板和两只完全相同的蜡烛。(2)蜡烛远离镜面时,它的像始终与镜面后的蜡烛重合,所以像的大小是不变的。(3)玻璃板有两个反射面,蜡烛通过这两个反射面都能够成像。答案：(1)B和C

G

(2)不变(3)玻璃板前后两个反射面各成一个像(三)转换法初中物理中用到转换法的探究过程有:1.分子运动看不见,摸不着,不好研究,但可以通过研究扩散现象认识它。2.判断有无电流,我们可通过电路中灯泡是否发光来确定。即根据电流产生的效应来判断。3.磁场看不见,摸不着,判断磁场是否存在时,用小磁针放在其中,看它是否转动来确定。4.在测量滑动摩擦力时转换成测拉力的大小。5.物体吸收热量的多少转换成加热时间的长短。6.电流产生热量的多少通过温度计示数的变化来判断。7.物体动能的大小转换成它推动木块运动距离的远近。8.电磁铁磁性的强弱通过吸引大头针的数目来判断。【典例9】19世纪中后期,物理学中引入了新的、革命性的概念“场”。(1)爱因斯坦说过,“场在物理学家看来正如他坐的椅子一样实在。”的确如此,磁场虽然看不见、摸不着,但可以通过它对放入其中的

产生力的作用来认识它。(2)像这样,用易观测的物理现象或物理量来认识或显示不易观测的物理现象或物理量是物理学常用的一种研究方法。请再举一例并简要说明。(3)场的概念使自然哲学对物质概念的认识提升到一个新的高度。【解析】(1)本题主要是考查转换法的应用。把磁针放入磁场中,通过磁场对磁针的作用来认识看不见、摸不着的磁场,这是转换法。(2)物理学中利用转换法的例子很多,比如:研究电流时,利用灯泡是否发光及其亮暗来认识是否有电流及其大小;通过扩散现象认识分子的运动等。答案：(1)磁针(2)电流看不见,摸不着,但可以根据电流通过灯泡时发光来认识它。【跟踪训练】1.(2011·宿迁中考)在科学探究中,常把直接测量有困难的量转换成便于测量的量来研究,这种方法称之为转换法。例如,在探究物质吸热升温的属性时,沙子和水吸收热量的多少不便直接测量,可以通过测量加热时间的长短来比较吸热的多少。下述实验中采用了转换法的是(

)A.在探究影响动能大小的因素时,动能大小的比较方法B.在探究阻力对物体运动的影响时,推理出物体不受阻力时的运动状态C.在探究串联电路电流特点时,换用不同灯泡及改变电源电压,多次实验D.在探究压力对滑动摩擦力的影响时,保持接触面粗糙程度不变,改变压力【解析】选A。本题考查转换法的应用。物体具有能量的多少可用物体做功的多少来衡量。在探究影响动能大小的因素时,小球撞击木块后,木块通过的距离越大,做功越多,说明小球具有的动能越大,故木块被小球撞击后通过的距离能反映小球具有的动能大小,这是采用的转换法。B项中探究阻力对物体运动的影响采用的是理想实验法,C项中探究串联电路的电流特点采用的是归纳法,D项中探究压力对滑动摩擦力的影响采用的是控制变量法。2.(2012·淮安中考)生活中有许多关于热现象的例子。烤熟的山芋香气扑鼻,该现象表明______________________________

;两个底面平整、干净的铅柱压紧后会粘在一起,需要用一定的外力才能将它们拉开,该实验表明_______________________

。【解析】本题考查分子动理论的知识。由于分子非常小,无法直接观察到,可以采用转换法,通过一些宏观现象来认识分子的运动及分子间的相互作用。烤熟的山芋香气扑鼻,这是扩散现象,表明了分子在不停地做无规则运动;两个底面平整、干净的铅柱压紧后会粘在一起,这表明铅分子之间产生了引力作用。答案：分子在不停地做无规则运动分子间有引力作用(四)实验推理法(理想实验法)一些物理现象,由于受实验条件所限,无法直接验证,需要先进行实验,再进行合理推理得出正确结论。实验推理法以大量事实为基础,以实验为原形。例如:1.研究牛顿第一定律。2.研究真空中能否传声。【典例10】(2012·嘉兴中考)如图是探究“摩擦力对物体运动影响”的实验装置示意图,其实验过程用到了许多科学方法。(1)怎样控制小车在水平面上开始滑行时的速度相等呢?方法:把小车放在同一斜面的

,由静止开始下滑。(2)怎样反映“摩擦力”对“物体运动的影响”呢?方法:比较小车在不同表面上运动的距离或

。(3)怎样得出“小车不受力作用时的运动状态”呢?必须要用推理的方法,即:如果小车运动时不受摩擦力的作用,那么小车将

。【解析】本题考查理想实验法的应用。(1)小车从高处滑下,重力势能转化为动能,要保证速度相同,则只要小车到达平面时的动能相同就可以,那么,需要将小车放置在斜面的同一高度,使小车的重力势能相同,则小车滑下时的动能相同,速度相同。(2)摩擦力对物体的运动具有阻碍作用,滑行的小车受到的摩擦力越大,速度改变得越快,滑行的距离越小,因此可以从小车滑行距离的远近或速度改变的快慢来反映受到摩擦力的大小情况。(3)小车不受力的作用在地球环境条件下无法实现,但是可以从小车滑行时受到的摩擦力越小,小车的滑行距离越远这一实验事实,进行推导,得出小车运动时,如果不受摩擦力的作用,它将保持匀速直线运动这一结论。答案：(1)同一高度(同一位置)

(2)速度改变的快慢(3)保持匀速直线运动【跟踪训练】(2012·福州中考)牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上,通过推理而抽象概括出来的。如图所示的实验中也应用了这种研究方法的是(

)【解析】选A。本题考查实验探究方法。A中不可能实现绝对的真空,是靠推理得出“声音不能在真空中传播”这一结论的,故与牛顿第一定律的得出都是利用了推理法;B是控制变量法;C是建立物理理想模型法;D是等效替代法。故选A。(五)理想模型法理想化模型就是指把复杂的问题简单化,突出问题的主要方面,忽略次要因素,将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型表示。例如:1.用磁感线描述磁