中考物理 基础知识手册 专题二 学生探究实验.doc

专题二 学生探究实验 探究实验一：固体熔化时温度的变化规律 1提出问题 固体熔化时总要吸收热量，不同物质在由固态变成液态的熔化过程中，温度的变化规律相 同吗？ 2猜想与假设 熔化过程中一定要加热，所以物质熔化一定要吸收热量，这时温度可能是不断上升的。 3设计并进行实验 固体分为晶体和非晶体，实验可分两次进行，分别探究海波（晶体）和石蜡（非晶体）的 熔化过程中温度的变化规律。参照图选择需要的实验器材。 （l）将温度计插入试管后，待温度升到 40左右时开始计时，每隔 1 min 记录一次温度， 在海波或石蜡完全熔化后再记录 45 次。 时间/min 0 1 2 3 4 5 海波的温 度/ 石蜡的温 度/ （2）图中方格纸上的纵轴表示温度，温度的数值已经标出，横轴表示时间，请你自己写上， 根据表中各个时刻的温度在方格纸上描点，然后将这些点用平滑曲线连接，便得到熔化时 温度随时间变化的图象。 记录的图象大致如图所示。 4分析与论证 海波：熔化前温度上升，熔化中温度保持不变，熔化后温度上升。 石蜡：熔化前、熔化中及熔化后温度一直上升。 不同物质熔化时温度的变化规律可能会不同。 晶体（如海波）有固定的熔化温度，在熔化过程中尽管不断吸热，温度却保持不变；非晶 体（如石蜡）没有固定的熔化温度，在熔化过程中，只要不断吸热，温度就会不断上升。 5交流与评估 （1）实验时，要注意将海波碾成粉末。由于石蜡不便碾成粉末，可以在实验前先将石蜡熔 化后插入温度计至中间偏下位置再凝固，然后用此石蜡做熔化实验（当然海波的熔化实验 也可以照此准备） 。 （2）严禁用一个酒精灯直接点燃另一个酒精灯，酒精灯要用灯帽盖灭。 （3）要用酒精灯的外焰加热。 探究实验二：光的折射规律 1提出问题 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生偏折，这种现象叫做光的折射。 光的折射有什么特点呢？ 2猜想与假设 猜想 1 折射光线可能与入射光线关于法线对称。 猜想 2 折射光线可能与入射光线关于界面对称。 3设计并进行实验 如图所示，把实验仪器组装好，探究光在水中折射的光路，找出折射规律。 （l）观察折射光线、法线与入射光线之间的位置关系。 （2）比较折射角与入射角的大小。 （3）改变入射角犬小，观察折射角的变化情况。 （4）让光从水中斜射到空气中，观察入射角和折射角的变化。 4分析与论证 光折射时，折射光线、入射光线、法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线 的两侧。折射角随入射角的改变而改变。入射角增大时，折射角也增大；入射角减小时， 折射角也减小。当光从空气斜射入水或玻璃等透明物质中时，折射角小于入射角；当光从 水或玻璃等透明物质斜射入空气中时，折射角大于入射角。 5交流与评估 （1）当光斜射入水中，就能够观察到光在水中的传播现象。光在水中的可见度较小，可以 在水中加入少量的碳素墨水。 （2）该实验叙述时，要注意斜射的含义，只有斜射时才发生偏折，当光垂直入射时，传播 方向不发生变化，是沿直线传播的。 （3）在利用玻璃水槽做实验时，光屏要竖直放置。 探究实验三：阻力对物体运动的影响 1提出问题 物体在不受外力作用时会怎样运动？ 2猜想与假设 猜想 l 物体在不受外力作用时会做匀速直线运动。 猜想 2 物体在不受外力作用时会越来越慢，最后停下来。 3设计并进行实验 （1）如图所示，让小车从斜面顶端滑下，滑到铺有毛巾的水平面上，观察小车前进的距离。 （2）让小车从斜面顶端滑下，滑到铺有棉布的水平面上，观察小车前进的距离有何变化。 （3）让小车从斜面顶端滑下，滑到水平木板面上，观察小车前进的距离有何变化。 4分析与论证 在相同条件下（同一斜面、同一高度、同一初速度） ，接触面越光滑，小车受到的阻力越小， 它运动得越远。 可以进一步推断：如果表面绝对光滑，小车将做匀速直线运动，并将永远运动下去。 我们可以想象：原先静止的物体，如果不受外力，它将永远静止。 总结以上结论可得：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静 止状态。 5交流与评估 （l）小车每次都要从同一高度自由滑下，以保证小车在到达三种水平表面上的初速度相同。 （2）给水平桌面铺上粗糙程度不同的物体，目的是使小车在水平面上运动时所受阻力不同。 探究实验四：同一直线上二力的合成 1提出问题 在地面上的小车同时受到两个推力作用，它们在同一直线上，且方向相同，它们的合力多 大呢？若它们方向相反，它们的合力又是多大呢？ 2猜想与假设 猜想 l 方向相同时，合力等于两个力的大小之和。 猜想 2 方向相反时，合力等于两个力的大小之差。 3设计并进行实验 （1）如图甲所示，橡皮筋原长 AE，它在同方向力 F1和 F2的共同作用下伸长到 E，记录下 此时 F1和 F2的大小和方向。 （2）如图乙所示，橡皮筋原长 AE，它在两个方向相反的力 F1和 F2的共同作用下伸长到 E， 记录下此时 F1和 F2的大小和方向。 （3）如图丙所示，撤去力 F1和 F2后，用力 F 作用在橡皮筋上，使橡皮筋也伸长到 E，记 录下此时 F 的大小和方向。 （4）比较当力 F1和 F2同向的情况下， F1、 F2和 F 之间的大小与方向的关系。 （5）比较当力 F2和 F2反向的情况下， F1、 F2和 F 之间的大小与方向的关系。 （6）在三次实验中，橡皮筋都被拉伸到 F，每次的作用效果是相同的，因此，力 F 就是力 F1和力 F2的合力。 4分析与论证 （1）同一直线上，方向相同的两个力的合力，大小等于这两个力的大小之和，方向跟这两 个力的方向相同，即 F=F1+F2。 （2）同一直线上，方向相反的两个力的合力，大小等于这两个力的大小之差，方向跟较大 的那个力的方向相同，即 F=|F1-F2|。 5交流与评估 （1）该实验也可以用弹簧测力计代替钩码表示力的大小。 （2）在使用弹簧测力计拉橡皮筋的过程中，一定要使弹簧测力计的轴线与拉力的方向一致， 以免由于与弹簧测力计外壳发生摩擦而影响测量的精确度。 （3）本实验中， “结点 F”是参考对象，它的位置是两个力的合力 F 的作用效果的具体体 现。每次均在同一位置，说明两个力的作用效果与只用一个力 F 的作用效果相同，这就是 同一直线上的二力合成实验中的”等效替代法” 。 探究实验五：压力的作用效果与哪些因素有关 1提出问题 用食指和拇指压图钉的尖与帽，压力相同，但两个手指所受压力的作用效果不同，压力的 作用效果与哪些因素有关呢？ 2猜想与假设 压力的作用效果可能与压力大小有关，还可能与受力面积的大小有关。 3设计并进行实验 （l）按照图甲所示将小桌放在海绵上。观察海绵被压下的深浅。 （2）在小桌上放上砝码，按照图乙所示将小桌放在海绵上。观察海绵被压下的深浅。 （3）在小桌上放上砝码，按照图丙所示将小桌放在海绵上。观察海绵被压下的深浅。 4分析与论证 压力的作用效果与压力的大小和受力面积大小有关。 （l）受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越明显。 （2）压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显。 5交流与评估 （l）实验中，各器材的作用是什么？ 海绵：通过海绵发生的形变显示压力产生的作用效果。 砝码：改变压力的大小。 小桌：改变受力面积。 （2）实验中，为什么选用海绵做实验器材，而不选用木板？ 因为此实验是通过受力物体的形变程度来体现压力的作用效果的，海绵之类的物体易发生 形变，而木板等一些较硬的物体形变程度不明显，故不选用木板等一些较硬的物体代替海 编。 探究实验六：探究液体内部的压强规律 1提出问题 由于液体受重力，有流动性，所以液体内部存在压强。那么液体内部的压强有什么规律？ 2猜想与假设 液体内部的压强跟深度、方向及液体的密度大小有关。 3设计并进行实验 （l）如图所示，观察压强计的构造，熟悉它的使用方法。用手指轻轻按金属盒上的橡皮膜， 橡皮膜受到手指按压（即压强的作用） ，观察压强计 U 形管两边液面高度有何变化（橡皮膜 把受到的压强作用传递给密闭金属盒和胶管里的空气，然后作用在 U 形管左端的液面上） 。 手指按橡皮膜的压力稍有增加，观察发生的现象。 （2）将水倒入水槽，把压强计的金属盒放入水中，观察 U 形管两边液面是否出现高度差， 水的内部是否存在压强。 旋动金属盒支架上的旋钮，改变橡皮膜所对的方向，观察压强计，看水的内部各个方向上 是否都有压强。 （3）保持压强计金属盒所在的深度不变（9 cm） ，使橡皮膜朝上、朝下或朝任何侧面，如 图所示，分别记下 U 形管两边的液面位置，并求出液面高度差，记录数据，填入表格 I 中。 表格 压强计橡皮膜方向 左液面高 右液面高 左、右液面高度差 朝上 朝下 朝侧面 结论：_。 （4）改变金属盒的深度，上移至 6 cm，再移至 3 cm 处，分别求出压强计的液面高度差， 并记录实验数据，填入表格中。 表格 压强计深度 左液面高 右液面高 左、右液面高度差 3 cm 6 cm 9 cm 结论：_。 （5）比较深度相同，但密度不同的液体的压强，把记录的数据填入表格中。 表格 压强计液体 左液面高 右液面高 左、右液面高度差 水 盐水 结论：_。 4分析与论证 液体对容器底和容器壁都有压强，液体内部向各个方向都有压强；在同一深度，液体向各 个方向的压强相等；液体深度增大，压强也增大；液体压强还与液体的密度有关，在深度 相同时，液体的密度越大，压强越大。 5交流与评估 （l）压强计放入液体前，应检查连接处是否漏气（检查方法，可以用手持续压住橡皮膜一 段时间，观察左、右液面高度差是否变化） ，不受力时 U 形管两边的液面高度差是否为零， 若不为零，则应拔下胶管重新连接。 （2）在测试同一深度、不同方向的压强时，要改变金属盒上橡皮膜的方向，这时应注意保 持金属盒中心位置的深度不变。 （3）观察 U 形簪两边液面的高度时，视线应与液面相平。 探究实验七：探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系 1提出问题 浸在液体中的物体受到液体向上的浮力，浮力的大小跟排开液体所受重力有什么关系？ 2猜想与假设 浸在液体中的物体受到的浮力跟排开液体所受重力大小可能相等。 3设计并进行实验 （l）将小石块用细线系住，挂在弹簧测力计下，如图所示，测出石块所受的重力 G； （2）将小烧杯用细线系好，挂在弹簧测力计下，测出其所受的重力 G1； （3）将水倒入溢水杯中，使水面恰好到达溢水杯的溢水口，并在口下放小烧杯，放在水能 正好流入小烧杯的位置，然后将小石块慢慢地浸入水中，读出此时弹簧测力计的示数 F； （4）利用公式 F 浮 =G-F，算出小石块此时在水中受到的浮力； （5）测出此时小烧杯和溢出的水所受的总重力 G2，并计算出溢出的水所受的重力 G 排 =G2- G1； （6）换用不同质量的小石块，重复以上实验步骤，再做几次实验。 4分析与论证 比较石块受到的浮力与溢出的水重的大小，发现受到的浮力大小都等于它们各自排开的水 所受的重力。这就是著名的阿基米德原理。 5交流与评估 （1）小石块浸入水中时，要缓慢平稳，不要上下抖动，不要使小石块接触杯壁或杯底。弹 簧测力计要保持竖直方向，弹簧伸缩时，不要与外壳摩擦。 （2）使用溢水杯，定要细心，同时还要掌握使用溢水杯的技巧，即要确保溢水杯中水面 与溢水口相平，而且要将物体轻轻浸入溢水杯中，不要过急，使水从溢水口溢出，直到不 再溢出水后，将小石块拉出放在一边。 探究实验八：动能的大小与哪些因素有关 1提出问题 运动的物体具有动能，能对物体做功。动能的大小与什么因素有关？ 2猜想与假设 物体动能的大小与物体的质量和物体的远动速度有关。 3设计并进行实验 （1）如图所示，让钢球从斜面上滚下，打到小木块上，推动小木块做功，记下小木块移动 的距离。让同一个钢球从不同高度滚下，看哪次小木块被推得远，说明了什么问题？ （2）如图所示，换用质量不同的钢球，让它们从同一个高度滚下，看哪个钢球把小木块推 得远，比较动能的大小，得出结论。 4分析与论证 运动物体的速度越大，质量越大，动能就越大。 5交流与评估 （l）实验中用到了控制变量法，在图甲和图乙中，钢球质量不变，但从不同的高度下滑， 到达水平面时，速度不一样。验证质量相同时，动能的大小与物体的运动速度是否有关。 在图甲和图乙中，两钢球质量不同，从同一高度下落，到达水平面时速度一样大。验证速 度相同时，动能的大小与物体的质量是否有关。 （2）实验中判断运动钢球动能的大小，就看被撞击小木块运动距离的长短，被撞击小木块 运动的距离越长，运动钢球所具有的动能越大。运用了转换法。 探究实验九：重力势能的大小与哪些因素有关 1提出问题 高处的物体具有重力势能，能对物体做功。重力势能的大小与什么因素有关？ 2猜想与假设 物体的重力势能的大小与物体的质量和物体所处的高度有关。 3设计并进行实验 （1）同一重物从不同高度自由下落冲击小方桌（小方桌的桌腿是四根钉，并放置在沙箱的 沙面上） 。如图所示，比较小方桌下陷的深度，进而推断重物具有的重力势能与重物所在高 度的关系。 （2）从同一高度自由下落的两个不同质量的重物冲击小方桌，如图所示，比较小方桌下陷 的深度，进而推断重物具有的重力势能与重物的质量的关系。 4分析与论证 物体所处的高度越高，质量越大，重力势能越大。 5交流与评估 重力势能与质量和所处高度有关，因此实验中用到控制变量法，如图的实验是保持物体的 质量不变，同一物体从不同高度下落，观察小方桌下陷的深度。图的实验是保持高度不变， 让不同质量的物体从同一高度落到小方桌上，观察小方桌下陷的深度。 通过小桌下陷的深度比较重力势能的大小应用了转换法。 探究实验十：机械效率总是一定的吗 1提出问题 同一个机械的机械效率是否会变化？ 2猜想与假设 猜想 1 不会变化。 猜想 2 会变化。 3设计并进行实验 由可知，用滑轮组提升重物时， G、 h、 F、 s 都是可以改变的，因而有用功和总功也是变化 的，那么滑轮组的机械效率变不变，怎样变，这是本实验要探究的问题。 步骤： （1）用弹簧测力计测出一个钩码的重 G1和两个钩码的重 G2。 （2）如图甲所示，组装好滑轮组，并提升一个钩码，记下 F1，并用刻度尺测出 h1、 s1。 （3）如图乙所示，提升两个钩码，记下 F2，并用刻度尺测出 h2、 s2。 （4）整理好实验器材。 实验记录： 拉力 F/N 弹簧测力 计上升距 离 s/m 总功 W 总 /J 钩码重 G/N 钩码上升 高度 h/m 有用功 W 有 /J 机械效率 4分析与论证 通过分析实验数据可以看出，第二次的机械效率高，原因是在额外功一定的情况下，提升 的重物越重，做的有用功越多，也就是有用功占总功的比例越大。 5交流与评估 根据 s=nh，并代入，得 ，由此可知，测滑轮组机械效率时，可以不用刻度尺。 探究实验十一：电阻的大小与哪些因素有关 1提出问题 我们一般不用铁做导线，空调电源线比台灯电源线粗得多，电阻的大小与哪些因素有关？ 2猜想与假设 电阻的大小可能与导体的材料有关，还可能与导线的粗细、长短有关，也许还与温度有关。 3设计并进行实验 导体两端电压保持不变（装置图如图所示） 。 （1）让导体的长度、横截面积相同，改变导体的材料，如选用导线 CD 和 MN，比较电流的 大小和灯泡的亮度。 （2）让导体的材料、长度相同，改变导体的横截面积，如选用导线 CD 和 EF，比较电流的 大小和灯泡的亮度。 （3）让导体的材料、横截面积相同，改变导体的长度，如选用导线 AB，让鳄鱼夹在 A、 B 之间移动，比较电流的大小和灯泡的亮度。 现象分析：（1）将 CD 和 MN 接入电路时， MN 的电阻小，灯泡较亮，电流表示数较大。 （2）将 CD 和 EF 接入电路时， EF 的电阻小，灯泡较亮，电流表示数较大。 （3） AB 接入电路的部分越短时，灯泡越亮，电流表示数越大。 （4）把白炽灯的灯丝（钨丝）或用细铁丝绕制的线圈，按图接入电路。缓慢地给灯丝或线 圈加热，注意观察加热前后电流表的示数有什么变化。我们看到，导体被加热后，电路中 的电流减小了，表明导体的电阻增大了。可见，导体的电阻还跟温度有关。 4分析与论证 电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积。导体的电阻 还跟温度有关，对大多数导体来说，温度越高，电阻越大，但也有少数导体，电阻随温度 的开高而减小。 5交流与评估 这是一个多因素问题，应当使用控制变量法来研究每一个因素对电阻大小的影响。 探究实验十二：探究影响电磁铁磁性强弱的因素 1提出问题 将软铁棒插入一螺旋状线圈内部，则当线圈通有电流时，线圈内部的磁场使软铁棒磁化成 磁铁，这就是电磁铁。电磁铁在电话、起重机、开关中有很多应用。在实际中有时需要增 强电磁铁的磁性，有时需要减弱电磁铁的磁性。 那么哪些因素影响电磁铁磁性的强弱呢？ 2猜想与假设 电磁铁的磁性可能跟电流的强弱、线圈的匝数有关。 3设计并进行实验 在一个铁钉上用漆包线绕 50 圈，另一个铁钉上绕 100 圈（铁钉上要包好垫纸，免得碰破漆 皮） 。这就是匝数不同的两个电磁铁。 （1）按图连接电路，试着让它吸引曲别针。断开电路再试试。 （2）调节滑动变阻器，使电流变大或变小，让电磁铁去吸引曲别针，观察磁性的变化。 （3）减少或增加线圈的匝数，让电磁铁去吸引曲别针，观察磁性的变化。 4分析与论证 电磁铁通电时显磁性，断电时不显磁性；通入电磁铁的电流越大，它的磁性越强；在电流 一定时，外形相同的电磁铁，线圈的匝数越多，它的磁性越强。 5交流与评估 （1）该实验中影响电磁铁磁性强弱的因素有两个，因此我们在研究过程中要采周控制变量 法。 （2）我们仔细考虑会发现这两个影响因素是一对矛盾体：匝数越多，电阻越大，电流越小。 反过来，要想电流大，就要减小电阻，减少匝数，因此磁性不会无限增大，实际制作电磁 铁时要注意线圈匝数的多少。