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专题五 实验探究题专题特征初中物理实验探究的主要内容有：(1)基本工具和仪器的使用，基本物理量的测量；(2)基本概念和规律的探究；(3)多学科综合性问题；(4)生活、生产及自然、科技前沿中的物理学问题。在考查方式上重点考查科学探究的七个要素：提出问题、猜想与假设、制订计划和设计实验、进行实验和收集数据、分析与论证、评估、交流与合作；学生的探究可以涉及所有的要素，也可以涉及部分要素。近三年河北中考具体情况如下表：年份考查内容考查方式题型题号分值2020温度计的用法、减少热量散失的措施、沸点与气压关系，“白气”成因结合探究水沸腾时的特点考查实验过程实验探究题324测石块的密度、自制密度计结合阿基米德原理测石块密度、进一步设计制作密度计实验探究题336探究电阻大小与长度、横截面积关系，验证电流与电阻关系结合影响电阻大小因素延伸实验探究题3472020反应时间、动能结合实际生活实验探究题324测液体密度结合液体压强、浮力实验探究题336探究电流与电阻关系连接电路图、电流表读数、分析数据得出结论、计算电阻实验探究题3472020液体压强与流体压强的关系、分子间存在着引力、电流的磁效应、电荷间的相互作用图片形式考查实验探究题324测工艺品密度结合浮力测定固体密度实验探究题336伏安法测功率电路故障分析、设计实验、写功率表达式实验探究题347从上表来看，近三年河北对实验题的考查仍是重点、热点，每年必考；主要有测量型实验、探究型实验、综合型实验，并且多数出现在3234题，逐步体现开放性和设计性。预测2020年实验与探究题仍是河北中考重点考查的内容，仍以教材内容的基本概念、规律的探究及结合生活实际的物理现象实例的探究为主。(一)力学实验题专题特征力学实验是河北中考的热点考点，也是占分值比较重的重点考点。力学实验涉及的内容包括测量固体和液体的密度；探究影响摩擦力大小的因素；探究二力平衡的条件；探究压力的作用效果与哪些因素有关；探究液体压强；探究浮力的大小；探究杠杆的平衡条件；测量滑轮组的机械效率；探究影响动能和势能的因素等。这些实验涉及天平与量筒、弹簧测力计、压强计等基本仪器的使用，同时也关联到控制变量法、转换法、实验推理法等科学实验方法的理解与应用。其中测量密度和测定滑轮组的机械效率是河北中考的高频考点，复习时应该有所侧重。1变式法测量密度【例1】 (2020河北33题)小明利用弹簧测力计测量石块的密度。(水1.0g/cm3，g取10N/kg)(1)用细线将石块挂在弹簧测力计上，弹簧测力计的示数如图甲所示，石块重G_N。(2)将石块浸没在水中，弹簧测力计的示数如图乙所示，石块受到的浮力F浮_N。(3)石块的体积V_cm3。(4)石块的密度石块_g/cm3。【拓展】完成上述实验后，小明又将挂在弹簧测力计下的石块浸没在不同液体中，收集了下表中的数据。弹簧测力计示数/N3.22.61.91.2液体的密度/gcm30.81.11.8 (5)将表格补充完整。(6)分析上表，小明得出此装置可作“密度计”，此“密度计”的分度值是_。【方法技巧】这是一道测量型综合题目，涉及测浮力的方法、阿基米德原理的应用、测密度的方法、弹簧测力计改装成“密度计”，综合性很强。本题两次应用到阿基米德原理：一次是F浮gV排求得V石V排；二次是F浮G石F示液gV石，求得F示与液的对应关系。【解】(1)4.8；(2)2；(3)200；(4)2.4；(5)1.45；(6)0.05g/cm32探究动能的大小与哪些因素有关【例2】 (2020唐山54中一模)在探究“物体的动能与质量和速度是否有关”实验中，小明先探究“物体的动能与质量是否有关”，所用的器材有：一个用长木板搭成的斜面；三个质量不同的实心铁球；一个木块。各器材的组装示意图如图所示。(1)每次实验时，都要将铁球从斜面的_由静止释放，其目的是_。(2)铁球动能的大小是通过_来间接反映的。(3)该实验在操作时很难做到的是_。(4)某同学对小明的实验方案进行改进：不用木块，在木块的位置上固定一个面积较大的挡板，在挡板前面贴上足够厚的长方体橡皮泥，如图所示，每次实验后都要换上另一块相同的橡皮泥。此外，还需要对小明的方案进行怎样相应的调整？_。(如果需要，可增加其他器材)【方法技巧】本题是探究动能大小与哪些因素有关的典型实验题目，也是典型的使用控制变量法收集数据，分析数据得出结论。显示动能大小用到转换法。【解】(1)同一高度；控制速度相同；(2)木块移动的距离；(3)铁球撞击木块时，使木块沿与木板长边平行的方向直线运动；(4)换成3个体积形状完全相同，质量不同的其他金属球3测量滑轮组的机械效率【例3】 (2020保定13中模拟)某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。实验次数物理量123钩码重G/N446钩码上升高度h/m0.10.10.1绳端拉力F/N1.81.62.4绳端移动距离s/m0.30.4机械效率74.1%62.5% (1)实验中应沿竖直方向_拉动弹簧测力计，使钩码上升。 (2)通过表中数据可分析出第2次实验是用_(选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验。(3)通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大)，滑轮组的机械效率_(选填“越高”“不变”或“越低”)。(4)小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为：绳端移动距离s_m，机械效率_%。(5)比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组，_。【方法技巧】在此实验中，对滑轮组的分析、机械效率公式的运用是实验的基础，同时，实验中分别探究了机械效率高低与动滑轮个数、提升物体重力等多个量的关系，因此，控制变量法的运用也十分关键。【解】(1)匀速；(2)乙；(3)越低；(4)0.3；83.3；(5)提升的重物越重，滑轮组的机械效率越高针对性训练1(2020河北33题)小明自制土密度计并测定盐水的密度。实验器材：刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水。实验步骤：在竹筷的一端缠上适量细铅丝，制成土密度计。用刻度尺测出竹筷的长度L。把土密度计放入盛水的烧杯中，静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h1(如图所示)。_。请将上面实验步骤补充完整并回答下列问题：(水1.0g/cm3，F浮液gV排)(1)竹筷一端缠上铅丝，是为了_。(2)密度计是利用_条件工作的。被测液体的密度越大，密度计排开液体的体积_(选填“越小”或“越大”)。(3)被测盐水的密度表达式：盐水_(不计铅丝体积)。(4)小明计算得出盐水的密度为1.05g/cm3，已知烧杯中盐水的体积为400cm3，盐的密度为2.6g/cm3，则盐水中含盐_g。(盐放入水中溶解后，盐和水的总体积不变)2(2020河北32题)小明乘车时发现某段道路的限速标志牌(如图甲所示)。,图甲) ,图乙)他提出了问题：汽车为什么要限速呢？他搜集的资料如下：汽车遇到意外情况时，司机从看到情况到反应刹车需要的时间叫反应时间，在反应时间内汽车原速前进的距离，叫反应距离。从刹车到车停下来，汽车前进的距离叫制动距离。实验数据如表：次数速度/(km/h)反应距离/(m)制动距离/(m)1601120280153431001954(1)利用表中第1组数据，计算出该司机的反应时间为_s。(2)分析表中数据可知，影响汽车制动距离的主要因素是_。为什么同样道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？小明做了如下实验：在斜面底端放置了一个纸盒，然后分别让两个体积相同的实心铁球和铝球从斜面顶端自由滚下(如图乙所示)。由实验可知：_。由于大型汽车高速行驶时的_较大，它的危险性就大。所以对不同车型要设定不一样的最高行驶速度。3(2020苏州中考)在“用天平和量筒测量盐水密度”的实验中：(1)将天平放在水平桌面上，把游码移至标尺左端0刻度线处，发现指针指在分度盘的左侧，应将平衡螺母向_调，使天平横梁平衡。(2)用天平测出空烧杯的质量为30g，在烧杯中倒入适量的盐水，测出烧杯和盐水的总质量如图甲所示，则盐水的质量是_g。再将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，如图乙所示，盐水的密度为_kg/m3。,图甲) ,图乙)(3)小聪同学在实验中先测出空烧杯的质量m1，倒入盐水后测出其总质量m2。在将盐水倒入量筒的过程中，发现由于盐水较多，无法全部倒完，他及时停止了操作。同组同学讨论后认为仍可继续完成实验，于是小聪读出此时量筒中盐水的体积V，又加了一个步骤，顺利得出了盐水的密度。你认为增加的步骤是_，请帮小聪写出计算盐水密度的表达式_。4(2020海南中考)为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明选用小车、斜面、木板、钩码、木块等器材进行如下的实验探究：,甲),乙) ,丙)(1)实验中，通过比较小车推动木块距离的远近，来判断小车动能的大小，这种常用的实验方法是_(选填“控制变量法”或“转换法”)。(2)为了研究汽车超速问题，实验中应选择_两个图进行比较，得到的结论是：小车的质量一定时速度越大，则动能越大；(3)为了研究汽车超载问题，实验中应选择乙、丙两个图进行比较，得到的结论是：_。5(2020原创预测)在“研究影响滑动摩擦力的大小的因素”的实验中，某同学将图甲实验装置改进为如图乙所示的装置：将弹簧测力计一端固定，另一端钩住木块，木块下面是一长木板，实验时拉着长木板沿水平地面向右运动。,图甲),图乙)(1)写出装置改进以后的好处。(写出一条即可)_(2)水平向右拉动长木板，弹簧测力计示数如图乙所示。根据_知识可知，木块所受的滑动摩擦力为_N。(3)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。由此得出：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小。你认为他得出这一结论正确吗？为什么？_6(2020重庆中考)小冉在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中，用到如下器材：分度值为0.1N的弹簧测力计，底面积为5cm2、高度为6cm的实心圆柱体铜块，相同的大烧杯若干，水，密度未知的某种液体，细线等。(1)小冉进行了如图所示的实验：A步骤所示弹簧测力计的示数为_N；用弹簧测力计挂着铜块缓慢地浸入液体中不同深度，步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出)，并将其示数记录在下表中：实验步骤BCDEF弹簧测力计示数/N2.62.52.42.42.3(2)在实验步骤B中铜块所受浮力F浮_N。(3)分析实验步骤A、B、C、D，可以说明浮力大小跟_有关；分析实验步骤A、E、F，可以说明浮力大小跟_有关。(4)小冉用表格中的数据算出了某种液体的密度是_kg/m3(结果保留一位小数)，还算出了步骤B中铜块下表面受到水的压强是_Pa，并发现步骤B、C、D中铜块下表面受到水的压强随着深度的增加逐渐_(选填“增大”或“减小”)。(5)小冉在步骤B的基础上继续探究：保持铜块下表面所处的位置不变，把弹簧测力计的拉环固定在铁架台上，缓慢向烧杯内加水，发现弹簧测力计的示数逐渐_(选填“增大”或“减小”)；当所加水使铜块刚好浸没时(水未溢出)，烧杯底部受到水的压强增加了_Pa。(已知在一定范围内，弹簧受到的拉力每减少0.1N，弹簧的长度就缩短0.1cm)7(2020齐齐哈尔中考)在探究杠杆平衡条件的实验中：(1)杠杆的平衡状态是指杠杆处于_或匀速转动状态。实验前没有挂钩码时，调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，其主要目的是_。(2)实验中，用装置A的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距)，但老师建议同学不宜采用这种方式，该种方式的不足主要是因为( )A一个人无法独立操作B力臂与杠杆不重合C力和力臂数目过多，不易得出结论D杠杆受力不平衡(3)若用装置B进行实验，则此时弹簧测力计的示数是_N；将弹簧测力计沿虚线方向拉，仍然使杠杆在原来的位置平衡，此时拉力的力臂将_，弹簧测力计的示数将_(后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)。(二)电学实验题专题特征电学实验主要包括探究串、并联电路特点；探究影响电阻大小的因素；探究电流与电压、电阻的关系；探究电热与哪些因素有关；伏安法测量电阻和小灯泡的电功率等。其中探究电流与电阻(电流与电压)关系、测小灯泡电阻、测电功率是中考命题的重点和热点。1探究电流与电阻(电流与电压)关系【例1】 (2020河北34题)学习了电学知识后，小明对影响电阻大小的部分因素进行了进一步的探究。器材有：开关、电流表、电源(电压恒为1.5V)各一个，三根完全相同的合金丝，导线若干。【实验过程】电路如图甲所示。将合金丝以不同方式分别接入电路A、B之间，闭合S，记录的数据如下表。连接方式一根两根串联三根串联两根并联三根并联电流表读数/A0.30.21.21.8回答下列问题：(1)图乙是一根合金丝接入电路时电流表的读数，请将其填入表格中。(2)导体电阻的大小跟材料、长度和横截面积的关系。A电阻的大小与长度的关系是：_；B电阻的大小与横截面积的关系是：_。(3)进行多次测量的目的是_。(4)此实验也可得出电流与电阻的关系是_。【解】(1)0.6；(2)材料和横截面积相同的导体，电阻的大小与长度成正比；材料和长度相同的导体，电阻的大小与横截面积成反比；(3)使结论具有普遍性；(4)电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比【拓展】用上述合金材料制成长1m、横截面积1mm2的电阻丝的阻值为1。而实验中所用合金丝的横截面积为0.5mm2，则一根合金丝的电阻为_，长度_m。【解】2.5；1.25【方法技巧】(1)根据电流表的量程和分度值读出电表的示数；(2)实验中两次用到控制变量法：研究影响电阻大小的因素时用到一次；研究电流与电阻关系时又用到一次；(3)同时还用到等效法：两根串联等效长度增加1倍；两根并联等效横截面积增加1倍等。2测小灯泡电阻【例2】 (2020保定8中一模)某同学利用图1的电路来测量一未知电阻Rx。请用笔画线代替导线，将图1中实物电路连接完整。闭合开关后，当滑动变阻器的滑片向左移动到某一位置时，电压表的示数为1.2V，电流表的示数如图2所示，则I_A，Rx_。该同学又设计了如图3所示的测量电路，同样可以测量未知电阻Rx，其中R0是定值电阻，请在空格内把实验步骤补充完整。(1)_，用电压表测出电源的电压为U；(2)_，用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1；(3)请用测量值U和U1以及已知量R0来表示Rx_。【解】0.3；4；(1)闭合开关S、S1；(2)闭合开关S、断开S1；(3)UU1(U1R0)【方法技巧】常规测电阻是利用伏安法，其实验原理是RI(U)。只给出电流表时，因为并联分流通常设计成并联电路或利用短路进行设计，只给电压表时，因为串联分压，通常设计成串联电路或利用短路进行设计。3测电功率【例3】 (2020威海中考)在“测定小灯泡的电功率”的实验中，小明同学选取了一个标有“2.5V”、额定功率约为1W的小灯泡和必要的实验器材，连接的电路如图甲所示。次数电压表示数U/V电流表示数I/A灯泡亮度11.500.32发光微弱22.000.38较暗32.50正常发光43.000.46很亮 (1)闭合开关前，老师检查发现小明同学连接的电路有一根导线连接错误，请你在错误的连线上画“”，并只移动一根导线，用笔画线代替导线将电路连接正确。(2)经检查电路连接正确后，小明连续进行了4次测量，并把测量的数据和观察到的现象填写在表格里，其中第3次测量时电流表的示数如图乙所示，此时的电流为_A，小灯泡的额定功率为_W。(3)从表格中的数据可知，灯丝的电阻随两端电压的增加而_(选填“增大”或“减小”)，灯丝电阻发生变化的本质是电阻随_而增大。【方法技巧】连接实物电路图时要先确定电表的量程，电流表应串联接入电路，电压表应与被测电路并联；连接电路时开关要断开，滑动变阻器接入电路的阻值为滑动变阻器的最大阻值；对电表读数时要先确定其量程与分度值，然后再读数。【解】(1)如图；(2)0.42；1.05；(3)增大；温度升高针对性训练1(2020河北中考34题)探究“电流与电阻的关系”。器材有：滑动变阻器、开关、电源(电压恒为6V)各一个，电流表、电压表各一块，三个定值电阻(10、15、20)，导线若干。(1)图甲是小明连接的实物电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“”并补画出正确的连线。(2)电路连接正确后，闭合开关前，滑片应置于_端(选填“A”或“B”)。(3)闭合开关后，移动滑片，使与电阻(20)并联的电压表示数为4V，读出电流表示数，再分别改接15、10的电阻，重复上述实验，收集的实验数据如表1所示。老师告诉小明有一组数据误差较大，便找来一个5的电阻让他再测一组数据。当他把5的电阻接入电路时，要使电压表示数仍为4V，实验不能继续进行，其原因是_。改变连接后，当电压表示数仍为4V时，电流表示数为_A(如图乙所示)。综合分析数据可得：电压一定时，_。表1电压U/V4电阻R/201510电流I/A0.200.280.40表2电阻R/10电压U/V23456电流I/A0.20.30.40.50.6【拓展】小明又利用上述实验器材探究“电流与电压的关系”，将滑片从一端移到另一端的过程中，收集的实验数据填入了表2中。(4)分析表2中数据可得：电阻一定时，_。(5)分析可知，小明使用的变阻器的最大阻值为_。2(2020哈尔滨中考)同学们利用“伏安法”测量未知电阻Rx的阻值，所用电源电压为3V，Rx阻值约为5。(1)实物电路如图甲，请用笔画线代替导线将电路连接好。(2)闭合开关，当电压表示数为2.4V时，电流表示数如图乙，则通过电阻Rx的电流I_A，计算出Rx_。(3)利用现有的器材和电路，在已经规范使用器材的前提下，如何使测量结果更接近真实值。3(2020原创预测)如图是小华测量小灯泡电阻的电路，灯泡不发光时电阻约为6。(1)请你用笔画线代替导线将电路连接完整。(2)开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P移至_端。(选填“A”或“B”)(3)闭合开关，发现灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，电压表示数接近电源电压。则电路故障的原因可能是_。(4)通过数据分析，小华得到了灯泡电阻随温度升高而增大的结论。若将图中的小灯泡更换成定值电阻，下述实验可以完成的是_。A探究电流通过导体时产生的热量与导体电阻的关系B探究导体中的电流与导体两端电压的关系C探究电流的磁场强弱与电流大小的关系D探究导体中的电流与导体电阻的关系4(2020安徽中考)某同学要测量一个额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率，电路图如图甲所示。使用的电源电压约为6V，滑动变阻器的规格是“5 2A”。(1)闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应移至_(选填“a”或“b”)端。(2)该同学将滑片移至正确位置后，闭合开关，观察到电压表的示数如图乙所示，此时小灯泡两端的电压为_V。为了保证小灯泡不被损坏，接下来应该进行的操作是_。(3)为了能测出这个小灯泡的额定功率，请你写出一条改进措施：_。5(2020德州中考)如图甲所示是测量定值电阻Rx阻值的实验电路，器材可以满足实验要求。(1)同学们按照电路图正确连接电路后，闭合开关，改变电阻Rx两端的电压进行了三次测量，其中第二次实验中电流表的示数如图乙所示，请将表格中的实验数据补充完整。实验次数123电压U/V1.01.61.8电流I/A0.320.56电阻Rx/3.133.21电阻的平均值Rx/(2)同学们又设计了两种测量方案，方案中定值电阻的阻值为R0。方案一：闭合开关S，如果电压表V1和V2的读数分别为U1和U2，则电阻Rx的阻值表达式为Rx_。方案二：电路中RxR0，将S接到a，读出电流表的示数I1；再将S接到b，读出电流表的示数I2；由I1R0I2Rx可得RxI1R0/I2。请判断结果是否正确并简要说明理由：_。6(2020石家庄裕华区模拟)小明在学习了电学知识后，设计如图甲所示电路，完成如下实验探究：.探究定值电阻上的电流跟两端电压的关系。.额定功率为1W的小灯泡中的电流跟两端电压的关系。(1)请用笔画线将图乙补充完整。(2)闭合S1，断开S2，移动滑动变阻器的滑片，得到表格中的数据，其中第三次电压表的数据如图丙所示，请将读数填到表格的相应位置中。通过数据分析，可归纳出的结论是_；由表格中的数据可知电阻R_。次数物理量123U/V24_I/A0.200.40.50(3)断开S1、闭合S2，移动滑动变阻器的滑片进行实验，小灯泡突然熄灭，检查发现电流表的示数为零，电压表的示数接近电源电压，请你帮小明分析电路的故障可能是_。排除故障后，小明继续实验，根据记录到灯泡L的电压和电流的数据，绘制成电压和电流的关系图象如图丁所示，小灯泡的额定电压为_V。
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