人教版九年级上册所有物理实验探究题大全

物理是一门以实验为基础的学科，实验探究不仅是学习物理知识的重要途径，更是培养科学思维、动手能力和创新精神的关键环节。人教版九年级上册物理教材中，实验探究贯穿于各个章节，从声学、光学到热学、电学，每一个重要的物理概念和规律的建立，都离不开实验的支撑。下面，我们将对本册教材中涉及的主要实验探究内容进行梳理与解析，希望能为同学们的学习提供有益的参考。声学实验探究声学部分的实验相对直观，主要围绕声音的产生、传播以及特性展开。探究一：声音的产生核心问题：声音是如何产生的？实验思路：通过观察发声体的状态，以及使发声体停止发声后的状态对比，得出结论。典型方案：1.观察正在发声的音叉，将其轻触悬挂的乒乓球（或水面），观察乒乓球的运动（或水面的变化）。用手握住音叉使其停止振动，观察现象。2.用手指轻按自己的喉头，然后说话或唱歌，感受声带的振动。分析与结论：发声的物体都在振动；振动停止，发声也停止。声音是由物体的振动产生的。探究延伸：如何使声音听起来更响亮？（提示：振幅与响度的关系，可设计不同力度敲击音叉的对比实验）探究二：声音的传播条件核心问题：声音的传播是否需要介质？声音在不同介质中传播有何差异？实验思路：利用真空罩实验探究真空能否传声；通过耳朵贴在桌面等体验，比较固体与气体传声效果。典型方案：1.将正在发声的闹钟放入玻璃罩内，逐渐抽出罩内空气，注意声音的变化；再逐渐放入空气，观察声音的变化。2.同桌之间，一人在桌子一端轻敲，另一人耳朵贴在桌面另一端听声音，再与不贴桌面听声音的情况比较。分析与结论：声音的传播需要介质，真空不能传声。声音在固体中传播的效果通常比在气体中好。注意事项：真空罩实验中，由于难以达到绝对真空，实验现象是声音逐渐变小，据此推理得出真空不能传声的结论，这种方法称为“理想实验法”或“科学推理法”。探究三：影响音调高低的因素核心问题：什么因素决定了声音的音调？实验思路：控制发声体的材料、结构等其他因素不变，只改变其振动的快慢（频率），比较音调的高低。典型方案：1.将一把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌边。拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意钢尺振动的快慢。改变钢尺伸出桌边的长度，再次拨动（注意使钢尺两次振动的幅度大致相同），比较两种情况下钢尺振动的快慢和发声的音调。2.用相同的力吹不同长度的吸管（或不同粗细的琴弦，或用不同的速度转动梳齿并使其与硬纸片接触），比较音调的高低。分析与结论：物体振动的频率越高，发出声音的音调越高；频率越低，音调越低。控制变量：实验中要注意控制发声体振动的幅度（响度）基本相同，只研究频率与音调的关系。光学实验探究光学实验是本册的重点和难点，主要涉及光的传播特性、反射定律、平面镜成像以及光的折射规律和凸透镜成像。探究四：光的直线传播核心问题：光在同种均匀介质中是如何传播的？实验思路：通过观察光在气体、液体和固体中的传播路径来验证。典型方案：1.在暗室中，用激光笔照射充满烟雾的空气（或水中滴入牛奶的液体，或玻璃砖侧面），观察光的传播径迹。2.制作小孔成像装置，观察烛焰通过小孔所成的像。分析与结论：光在同种均匀介质中是沿直线传播的。小孔成像就是由于光的直线传播形成的。现象解释：影子的形成、日食月食等现象都可以用光的直线传播来解释。探究五：光的反射定律核心问题：光在反射时遵循哪些规律？（反射光线、入射光线和法线的位置关系；反射角与入射角的大小关系）实验思路：利用可折叠的光屏和量角器，探究反射光线、入射光线、法线的位置关系及反射角与入射角的大小关系。实验器材：平面镜、白色硬纸板（可折叠）、激光笔、量角器、直尺、铅笔。实验步骤：1.将平面镜放在水平桌面上，再把一张可沿ON向前或向后折的白色硬纸板竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面。2.使一束光贴着纸板沿某一角度射到O点，经平面镜反射，沿另一方向射出。在纸板上用笔描出入射光线AO和反射光线OB的径迹。3.改变入射光线的方向，重做几次，换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。4.取下纸板，用量角器分别测量每组反射角和入射角的大小，并记录。5.将纸板的右半部分沿ON向后翻折，观察在纸板的右半部分是否还能看到反射光线。分析与结论：1.反射光线、入射光线和法线在同一平面内（通过纸板折叠实验验证）。2.反射光线和入射光线分居法线的两侧。3.反射角等于入射角。实验注意：*硬纸板要竖直放置，确保法线ON与镜面垂直。*实验应在较暗环境下进行，以便更清晰地观察光路。*多次实验是为了避免偶然性，寻找普遍规律。探究延伸：如果让光逆着原来反射光线的方向射到平面镜上，会观察到什么现象？（光路可逆性）探究六：平面镜成像的特点核心问题：平面镜成像时，像与物之间有什么关系？（像的虚实、大小、到平面镜的距离、连线与镜面的关系）实验思路：由于平面镜成的是虚像，无法直接测量，采用“等效替代法”，用另一支相同的蜡烛在玻璃板后找到像的位置。实验器材：薄玻璃板、两支完全相同的蜡烛、刻度尺、光屏、火柴、水平桌面、坐标纸（或白纸）。实验步骤：1.在水平桌面上铺一张大白纸，将玻璃板竖直立在白纸上，并在纸上画出玻璃板的位置。2.把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面，可以看到它在玻璃板后面的像。3.拿另一支未点燃的同样的蜡烛B，在玻璃板后面移动，直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合，这个位置就是蜡烛A的像的位置。在纸上记下蜡烛A和蜡烛B的位置。4.移动点燃的蜡烛A，重复步骤3，多做几次实验。5.熄灭蜡烛，取下玻璃板。用刻度尺分别测量每次实验中蜡烛A和蜡烛B到玻璃板的距离，并记录。6.用直线把每次实验中蜡烛A和蜡烛B的位置连起来，观察连线与玻璃板的位置关系。7.尝试将光屏放在蜡烛B的位置，观察光屏上是否能接收到蜡烛A的像。分析与结论：1.平面镜所成的像是虚像（光屏无法承接）。2.像与物体的大小相等（蜡烛B与A的像重合，且A、B完全相同）。3.像与物体到平面镜的距离相等。4.像与物体的连线与镜面垂直。注意事项：*选用薄玻璃板：避免玻璃板前后两个表面反射形成两个像，影响实验效果。*玻璃板要竖直放置：否则蜡烛B无法与蜡烛A的像完全重合。*选用两支完全相同的蜡烛：是为了便于比较像与物的大小关系。*多次实验：是为了使结论更具有普遍性。探究七：光的折射规律核心问题：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向如何改变？折射角与入射角有什么关系？实验思路：类似于光的反射定律探究，利用光屏记录折射光线、入射光线和法线的位置，用量角器测量角度关系。实验器材：光具盘（或带刻度的光屏、玻璃砖）、激光笔、量角器。实验步骤：1.将玻璃砖（或半圆形玻璃砖）放在光具盘的中央，使玻璃砖的一个光学面与光具盘的某一刻度线对齐（或让法线与某一刻度线重合）。2.让激光笔发出的一束光从空气斜射入玻璃砖的光学面，在光具盘上观察入射光线、折射光线的径迹，并记录它们的位置。3.读出并记录入射角和折射角的大小。4.改变入射角的大小，重复步骤2、3，多做几次。5.让光垂直于界面入射，观察折射光线的方向。6.（可选）让光从玻璃砖斜射入空气中，观察折射光线与入射光线的位置关系，并与光从空气斜射入玻璃时对比。分析与结论：1.光从空气斜射入水或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。2.光从水或其他介质斜射入空气中时，折射光线远离法线方向偏折，折射角大于入射角。3.光垂直入射到界面时，传播方向不改变，折射角等于入射角，都为零度。4.入射角增大时，折射角也随之增大。特别提醒：在叙述结论时，一定要明确光是从哪种介质射入哪种介质，因为折射角和入射角的大小关系与此有关。探究八：凸透镜成像的规律核心问题：凸透镜所成的像的大小、正倒、虚实与物体到凸透镜的距离（物距）有什么关系？实验思路：利用光具座，通过改变蜡烛（物体）到凸透镜的距离（物距u），同时移动光屏，直到光屏上出现最清晰的像，记录像距v和像的性质（大小、正倒、虚实）。实验器材：光具座（带刻度尺）、凸透镜（已知焦距f）、蜡烛、光屏、火柴。实验步骤：1.如图所示，将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，使它们的中心大致在同一高度（即“三心等高”）。2.把凸透镜固定在光具座的某一位置（如50cm刻度线处）。3.点燃蜡烛，使烛焰位于凸透镜的2f以外（例如u=2f+a，a>0），移动光屏，直到光屏上出现烛焰清晰的像。观察像的大小、正倒，并记录物距u和像距v。4.使烛焰位于凸透镜的2f处（u=2f），移动光屏，找到清晰的像，观察像的性质并记录u和v。5.使烛焰位于凸透镜的f和2f之间（f<u<2f），移动光屏，找到清晰的像，观察像的性质并记录u和v。6.使烛焰位于凸透镜的f处（u=f），移动光屏，观察能否在光屏上找到像。7.使烛焰位于凸透镜的f以内（u<f），移动光屏，观察能否在光屏上找到像；如果不能，从光屏一侧透过凸透镜观察烛焰，描述看到的像的性质。8.（可选）更换不同焦距的凸透镜，重复上述实验，比较结果。分析与结论：物距(u)像距(v)像的性质应用举例:------------:-------------:-------------:-----------u>2ff<v<2f倒立、缩小、实像照相机u=2fv=2f倒立、等大、实像测焦距f<u<2fv>2f倒立、放大、实像投影仪、幻灯机u=f不成像/平行光源u<fv>u(与物同侧)正立、放大、虚像放大镜注意事项：*“三心等高”：烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心大致在同一高度，目的是使像能成在光屏的中央。*实验前要粗略测量凸透镜的焦距，以便确定物距的范围。*当物距小于焦距时，无法在光屏上成像，需从光屏一侧透过透镜观察虚像。*若无论怎样移动光屏都找不到像，可能的原因有：物距小于焦距成虚像；物距等于焦距不成像；“三心”不在同一高度；凸透镜、光屏、蜡烛的顺序放错；光具座太短等。热学实验探究热学部分的实验主要围绕温度的测量、物态变化以及物质的比热容展开。探究九：固体熔化时温度的变化规律核心问题：固体在熔化过程中温度是如何变化的？（区分晶体和非晶体）实验思路：给固体加热，用温度计测量其熔化过程中的温度变化，并记录数据，绘制温度-时间图像。实验器材：酒精灯、烧杯、石棉网、试管、温度计、搅拌器（如细玻璃棒）、计时器、海波（或冰）、松香（或蜂蜡）、水。实验步骤：1.如图所示，将海波（晶体）放入试管中，试管中插入温度计，温度计的玻璃泡要完全浸没在海波中，不要碰到试管壁和试管底。2.将试管放在盛有水的烧杯中（水浴法加热），用酒精灯隔着石棉网加热烧杯中的水，同时用搅拌器不断搅拌海波，使海波均匀受热。3.开始加热时，每隔一定时间（如1分钟）记录一次海波的温度。4.待海波开始熔化后，继续加热并记录温度，直到海波完全熔化后再加热一段时间。5.停止加热，整理器材。6.用松香（非晶体）代替海波，重复上述实验步骤。7.根据记录的数据，分别绘制出海波和松香熔化过程的温度-时间图像。分析与结论：*晶体（如海波、冰）在熔化过程中，继续吸热，但温度保持不变，这个温度称为熔点。其温度-时间图像有一段平行于时间轴的线段。*非晶体（如松香、蜂蜡）在熔化过程中，继续吸热，温度不断上升，没有固定的熔点。其温度-时间图像是一条持续上升的曲线。注意事项：*水浴法加热的优点：使被加热物质受热均匀，温度变化缓慢，便于记录数据。若物质熔点较高（如海波熔点约48℃），则适用。*搅拌器的作用：使物质均匀受热。*温度计的正确使用：读数时视线与温度计液柱的上表面相平。探究十：水的沸腾实验核心问题：水在沸腾过程中温度是如何变化的？水沸腾时有什么现象？实验思路：给水加热至沸腾，观察现象，用温度计测量沸腾前后水的温度变化。实验器材：酒精灯、铁架台、烧杯、温度计、石棉网、计时器、硬纸板（中心有孔，盖在烧杯上，减少热量损失，温度计从孔中穿过）、水。实验步骤：1.在烧杯中倒入适量的温水，将烧杯放在铁架台的石棉网上，插入温度计，温度计的玻璃泡要完全浸没在水中，不要碰到烧杯壁和烧杯底。2.用硬纸板盖住烧杯口，点燃酒精灯开始加热。3.观察水中气泡的变化情况，当水温接近90℃时，每隔一定时间（如1分钟）记录一次水的温度。4.当水沸腾后，继续加热几分钟，观察温度计的示数是否变化，并记录温度。5.停止加热，观察水是否还继续沸腾。6.根据记录的数据，绘制水沸腾过程的温度-时间图像。分析与结论：*水在沸腾前，吸热，温度不断升高，气泡在上升过程中逐渐变小。*水在沸腾时，吸热，但温度保持不变，