中考物理 基礎(chǔ)知識手冊 專題二 學(xué)生探究實驗.doc

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專題二 學(xué)生探究實驗 探究實驗一：固體熔化時溫度的變化規(guī)律 1．提出問題 固體熔化時總要吸收熱量，不同物質(zhì)在由固態(tài)變成液態(tài)的熔化過程中，溫度的變化規(guī)律相 同嗎？ 2．猜想與假設(shè) 熔化過程中一定要加熱，所以物質(zhì)熔化一定要吸收熱量，這時溫度可能是不斷上升的。 3．設(shè)計并進(jìn)行實驗 固體分為晶體和非晶體，實驗可分兩次進(jìn)行，分別探究海波（晶體）和石蠟（非晶體）的 熔化過程中溫度的變化規(guī)律。參照圖選擇需要的實驗器材。 （l）將溫度計插入試管后，待溫度升到 40℃左右時開始計時，每隔 1 min 記錄一次溫度， 在海波或石蠟完全熔化后再記錄 4～5 次。 時間/min 0 1 2 3 4 5 … 海波的溫 度/℃ 石蠟的溫 度/℃ （2）圖中方格紙上的縱軸表示溫度，溫度的數(shù)值已經(jīng)標(biāo)出，橫軸表示時間，請你自己寫上， 根據(jù)表中各個時刻的溫度在方格紙上描點(diǎn)，然后將這些點(diǎn)用平滑曲線連接，便得到熔化時 溫度隨時間變化的圖象。 記錄的圖象大致如圖所示。 4．分析與論證 海波：熔化前溫度上升，熔化中溫度保持不變，熔化后溫度上升。 石蠟：熔化前、熔化中及熔化后溫度一直上升。 不同物質(zhì)熔化時溫度的變化規(guī)律可能會不同。 晶體（如海波）有固定的熔化溫度，在熔化過程中盡管不斷吸熱，溫度卻保持不變；非晶 體（如石蠟）沒有固定的熔化溫度，在熔化過程中，只要不斷吸熱，溫度就會不斷上升。 5．交流與評估 （1）實驗時，要注意將海波碾成粉末。由于石蠟不便碾成粉末，可以在實驗前先將石蠟熔 化后插入溫度計至中間偏下位置再凝固，然后用此石蠟做熔化實驗（當(dāng)然海波的熔化實驗 也可以照此準(zhǔn)備） 。 （2）嚴(yán)禁用一個酒精燈直接點(diǎn)燃另一個酒精燈，酒精燈要用燈帽蓋滅。 （3）要用酒精燈的外焰加熱。 探究實驗二：光的折射規(guī)律 1．提出問題 光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向一般會發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫做光的折射。 光的折射有什么特點(diǎn)呢？ 2．猜想與假設(shè) 猜想 1 折射光線可能與入射光線關(guān)于法線對稱。 猜想 2 折射光線可能與入射光線關(guān)于界面對稱。 3．設(shè)計并進(jìn)行實驗 如圖所示，把實驗儀器組裝好，探究光在水中折射的光路，找出折射規(guī)律。 （l）觀察折射光線、法線與入射光線之間的位置關(guān)系。 （2）比較折射角與入射角的大小。 （3）改變?nèi)肷浣侨?，觀察折射角的變化情況。 （4）讓光從水中斜射到空氣中，觀察入射角和折射角的變化。 4．分析與論證 光折射時，折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線 的兩側(cè)。折射角隨入射角的改變而改變。入射角增大時，折射角也增大；入射角減小時， 折射角也減小。當(dāng)光從空氣斜射入水或玻璃等透明物質(zhì)中時，折射角小于入射角；當(dāng)光從 水或玻璃等透明物質(zhì)斜射入空氣中時，折射角大于入射角。 5．交流與評估 （1）當(dāng)光斜射入水中，就能夠觀察到光在水中的傳播現(xiàn)象。光在水中的可見度較小，可以 在水中加入少量的碳素墨水。 （2）該實驗敘述時，要注意斜射的含義，只有斜射時才發(fā)生偏折，當(dāng)光垂直入射時，傳播 方向不發(fā)生變化，是沿直線傳播的。 （3）在利用玻璃水槽做實驗時，光屏要豎直放置。 探究實驗三：阻力對物體運(yùn)動的影響 1．提出問題 物體在不受外力作用時會怎樣運(yùn)動？ 2．猜想與假設(shè) 猜想 l 物體在不受外力作用時會做勻速直線運(yùn)動。 猜想 2 物體在不受外力作用時會越來越慢，最后停下來。 3．設(shè)計并進(jìn)行實驗 （1）如圖所示，讓小車從斜面頂端滑下，滑到鋪有毛巾的水平面上，觀察小車前進(jìn)的距離。 （2）讓小車從斜面頂端滑下，滑到鋪有棉布的水平面上，觀察小車前進(jìn)的距離有何變化。 （3）讓小車從斜面頂端滑下，滑到水平木板面上，觀察小車前進(jìn)的距離有何變化。 4．分析與論證 在相同條件下（同一斜面、同一高度、同一初速度） ，接觸面越光滑，小車受到的阻力越小， 它運(yùn)動得越遠(yuǎn)。 可以進(jìn)一步推斷：如果表面絕對光滑，小車將做勻速直線運(yùn)動，并將永遠(yuǎn)運(yùn)動下去。 我們可以想象：原先靜止的物體，如果不受外力，它將永遠(yuǎn)靜止。 總結(jié)以上結(jié)論可得：一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜 止?fàn)顟B(tài)。 5．交流與評估 （l）小車每次都要從同一高度自由滑下，以保證小車在到達(dá)三種水平表面上的初速度相同。 （2）給水平桌面鋪上粗糙程度不同的物體，目的是使小車在水平面上運(yùn)動時所受阻力不同。 探究實驗四：同一直線上二力的合成 1．提出問題 在地面上的小車同時受到兩個推力作用，它們在同一直線上，且方向相同，它們的合力多 大呢？若它們方向相反，它們的合力又是多大呢？ 2．猜想與假設(shè) 猜想 l 方向相同時，合力等于兩個力的大小之和。 猜想 2 方向相反時，合力等于兩個力的大小之差。 3．設(shè)計并進(jìn)行實驗 （1）如圖甲所示，橡皮筋原長 AE，它在同方向力 F1和 F2的共同作用下伸長到 E’，記錄下 此時 F1和 F2的大小和方向。 （2）如圖乙所示，橡皮筋原長 AE，它在兩個方向相反的力 F1和 F2的共同作用下伸長到 E’， 記錄下此時 F1和 F2的大小和方向。 （3）如圖丙所示，撤去力 F1和 F2后，用力 F 作用在橡皮筋上，使橡皮筋也伸長到 E’，記 錄下此時 F 的大小和方向。 （4）比較當(dāng)力 F1和 F2同向的情況下， F1、 F2和 F 之間的大小與方向的關(guān)系。 （5）比較當(dāng)力 F2和 F2反向的情況下， F1、 F2和 F 之間的大小與方向的關(guān)系。 （6）在三次實驗中，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．分析與論證 （1）同一直線上，方向相同的兩個力的合力，大小等于這兩個力的大小之和，方向跟這兩 個力的方向相同，即 F=F1+F2。 （2）同一直線上，方向相反的兩個力的合力，大小等于這兩個力的大小之差，方向跟較大 的那個力的方向相同，即 F=|F1-F2|。 5．交流與評估 （1）該實驗也可以用彈簧測力計代替鉤碼表示力的大小。 （2）在使用彈簧測力計拉橡皮筋的過程中，一定要使彈簧測力計的軸線與拉力的方向一致， 以免由于與彈簧測力計外殼發(fā)生摩擦而影響測量的精確度。 （3）本實驗中， “結(jié)點(diǎn) F”是參考對象，它的位置是兩個力的合力 F 的作用效果的具體體 現(xiàn)。每次均在同一位置，說明兩個力的作用效果與只用一個力 F 的作用效果相同，這就是 同一直線上的二力合成實驗中的”等效替代法” 。 探究實驗五：壓力的作用效果與哪些因素有關(guān) 1．提出問題 用食指和拇指壓圖釘?shù)募馀c帽，壓力相同，但兩個手指所受壓力的作用效果不同，壓力的 作用效果與哪些因素有關(guān)呢？ 2．猜想與假設(shè) 壓力的作用效果可能與壓力大小有關(guān)，還可能與受力面積的大小有關(guān)。 3．設(shè)計并進(jìn)行實驗 （l）按照圖甲所示將小桌放在海綿上。觀察海綿被壓下的深淺。 （2）在小桌上放上砝碼，按照圖乙所示將小桌放在海綿上。觀察海綿被壓下的深淺。 （3）在小桌上放上砝碼，按照圖丙所示將小桌放在海綿上。觀察海綿被壓下的深淺。 4．分析與論證 壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積大小有關(guān)。 （l）受力面積一定時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯。 （2）壓力一定時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。 5．交流與評估 （l）實驗中，各器材的作用是什么？ ①海綿：通過海綿發(fā)生的形變顯示壓力產(chǎn)生的作用效果。 ②砝碼：改變壓力的大小。 ③小桌：改變受力面積。 （2）實驗中，為什么選用海綿做實驗器材，而不選用木板？ 因為此實驗是通過受力物體的形變程度來體現(xiàn)壓力的作用效果的，海綿之類的物體易發(fā)生 形變，而木板等一些較硬的物體形變程度不明顯，故不選用木板等一些較硬的物體代替海 編。 探究實驗六：探究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)規(guī)律 1．提出問題 由于液體受重力，有流動性，所以液體內(nèi)部存在壓強(qiáng)。那么液體內(nèi)部的壓強(qiáng)有什么規(guī)律？ 2．猜想與假設(shè) 液體內(nèi)部的壓強(qiáng)跟深度、方向及液體的密度大小有關(guān)。 3．設(shè)計并進(jìn)行實驗 （l）如圖所示，觀察壓強(qiáng)計的構(gòu)造，熟悉它的使用方法。用手指輕輕按金屬盒上的橡皮膜， 橡皮膜受到手指按壓（即壓強(qiáng)的作用） ，觀察壓強(qiáng)計 U 形管兩邊液面高度有何變化（橡皮膜 把受到的壓強(qiáng)作用傳遞給密閉金屬盒和膠管里的空氣，然后作用在 U 形管左端的液面上） 。 手指按橡皮膜的壓力稍有增加，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。 （2）將水倒入水槽，把壓強(qiáng)計的金屬盒放入水中，觀察 U 形管兩邊液面是否出現(xiàn)高度差， 水的內(nèi)部是否存在壓強(qiáng)。 旋動金屬盒支架上的旋鈕，改變橡皮膜所對的方向，觀察壓強(qiáng)計，看水的內(nèi)部各個方向上 是否都有壓強(qiáng)。 （3）保持壓強(qiáng)計金屬盒所在的深度不變（9 cm） ，使橡皮膜朝上、朝下或朝任何側(cè)面，如 圖所示，分別記下 U 形管兩邊的液面位置，并求出液面高度差，記錄數(shù)據(jù)，填入表格 I 中。 表格Ⅰ 壓強(qiáng)計橡皮膜方向 左液面高 右液面高 左、右液面高度差 朝上 朝下 朝側(cè)面 結(jié)論：_________________________________________________________。 （4）改變金屬盒的深度，上移至 6 cm，再移至 3 cm 處，分別求出壓強(qiáng)計的液面高度差， 并記錄實驗數(shù)據(jù)，填入表格Ⅱ中。 表格Ⅱ 壓強(qiáng)計深度 左液面高 右液面高 左、右液面高度差 3 cm 6 cm 9 cm 結(jié)論：_________________________________________________________。 （5）比較深度相同，但密度不同的液體的壓強(qiáng)，把記錄的數(shù)據(jù)填入表格Ⅲ中。 表格Ⅲ 壓強(qiáng)計液體 左液面高 右液面高 左、右液面高度差 水 鹽水 結(jié)論：_________________________________________________________。 4．分析與論證 液體對容器底和容器壁都有壓強(qiáng)，液體內(nèi)部向各個方向都有壓強(qiáng)；在同一深度，液體向各 個方向的壓強(qiáng)相等；液體深度增大，壓強(qiáng)也增大；液體壓強(qiáng)還與液體的密度有關(guān)，在深度 相同時，液體的密度越大，壓強(qiáng)越大。 5．交流與評估 （l）壓強(qiáng)計放入液體前，應(yīng)檢查連接處是否漏氣（檢查方法，可以用手持續(xù)壓住橡皮膜一 段時間，觀察左、右液面高度差是否變化） ，不受力時 U 形管兩邊的液面高度差是否為零， 若不為零，則應(yīng)拔下膠管重新連接。 （2）在測試同一深度、不同方向的壓強(qiáng)時，要改變金屬盒上橡皮膜的方向，這時應(yīng)注意保 持金屬盒中心位置的深度不變。 （3）觀察 U 形簪兩邊液面的高度時，視線應(yīng)與液面相平。 探究實驗七：探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系 1．提出問題 浸在液體中的物體受到液體向上的浮力，浮力的大小跟排開液體所受重力有什么關(guān)系？ 2．猜想與假設(shè) 浸在液體中的物體受到的浮力跟排開液體所受重力大小可能相等。 3．設(shè)計并進(jìn)行實驗 （l）將小石塊用細(xì)線系住，掛在彈簧測力計下，如圖所示，測出石塊所受的重力 G； （2）將小燒杯用細(xì)線系好，掛在彈簧測力計下，測出其所受的重力 G1； （3）將水倒入溢水杯中，使水面恰好到達(dá)溢水杯的溢水口，并在口下放小燒杯，放在水能 正好流入小燒杯的位置，然后將小石塊慢慢地浸入水中，讀出此時彈簧測力計的示數(shù) F； （4）利用公式 F 浮 =G-F，算出小石塊此時在水中受到的浮力； （5）測出此時小燒杯和溢出的水所受的總重力 G2，并計算出溢出的水所受的重力 G 排 =G2- G1； （6）換用不同質(zhì)量的小石塊，重復(fù)以上實驗步驟，再做幾次實驗。 4．分析與論證 比較石塊受到的浮力與溢出的水重的大小，發(fā)現(xiàn)受到的浮力大小都等于它們各自排開的水 所受的重力。這就是著名的阿基米德原理。 5．交流與評估 （1）小石塊浸入水中時，要緩慢平穩(wěn)，不要上下抖動，不要使小石塊接觸杯壁或杯底。彈 簧測力計要保持豎直方向，彈簧伸縮時，不要與外殼摩擦。 （2）使用溢水杯，—定要細(xì)心，同時還要掌握使用溢水杯的技巧，即要確保溢水杯中水面 與溢水口相平，而且要將物體輕輕浸入溢水杯中，不要過急，使水從溢水口溢出，直到不 再溢出水后，將小石塊拉出放在一邊。 探究實驗八：動能的大小與哪些因素有關(guān) 1．提出問題 運(yùn)動的物體具有動能，能對物體做功。動能的大小與什么因素有關(guān)？ 2．猜想與假設(shè) 物體動能的大小與物體的質(zhì)量和物體的遠(yuǎn)動速度有關(guān)。 3．設(shè)計并進(jìn)行實驗 （1）如圖所示，讓鋼球從斜面上滾下，打到小木塊上，推動小木塊做功，記下小木塊移動 的距離。讓同一個鋼球從不同高度滾下，看哪次小木塊被推得遠(yuǎn)，說明了什么問題？ （2）如圖所示，換用質(zhì)量不同的鋼球，讓它們從同一個高度滾下，看哪個鋼球把小木塊推 得遠(yuǎn)，比較動能的大小，得出結(jié)論。 4．分析與論證 運(yùn)動物體的速度越大，質(zhì)量越大，動能就越大。 5．交流與評估 （l）實驗中用到了控制變量法，在圖甲和圖乙中，鋼球質(zhì)量不變，但從不同的高度下滑， 到達(dá)水平面時，速度不一樣。驗證質(zhì)量相同時，動能的大小與物體的運(yùn)動速度是否有關(guān)。 在圖甲和圖乙中，兩鋼球質(zhì)量不同，從同一高度下落，到達(dá)水平面時速度一樣大。驗證速 度相同時，動能的大小與物體的質(zhì)量是否有關(guān)。 （2）實驗中判斷運(yùn)動鋼球動能的大小，就看被撞擊小木塊運(yùn)動距離的長短，被撞擊小木塊 運(yùn)動的距離越長，運(yùn)動鋼球所具有的動能越大。運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法。 探究實驗九：重力勢能的大小與哪些因素有關(guān) 1．提出問題 高處的物體具有重力勢能，能對物體做功。重力勢能的大小與什么因素有關(guān)？ 2．猜想與假設(shè) 物體的重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和物體所處的高度有關(guān)。 3．設(shè)計并進(jìn)行實驗 （1）同一重物從不同高度自由下落沖擊小方桌（小方桌的桌腿是四根釘，并放置在沙箱的 沙面上） 。如圖所示，比較小方桌下陷的深度，進(jìn)而推斷重物具有的重力勢能與重物所在高 度的關(guān)系。 （2）從同一高度自由下落的兩個不同質(zhì)量的重物沖擊小方桌，如圖所示，比較小方桌下陷 的深度，進(jìn)而推斷重物具有的重力勢能與重物的質(zhì)量的關(guān)系。 4．分析與論證 物體所處的高度越高，質(zhì)量越大，重力勢能越大。 5．交流與評估 重力勢能與質(zhì)量和所處高度有關(guān)，因此實驗中用到控制變量法，如圖的實驗是保持物體的 質(zhì)量不變，同一物體從不同高度下落，觀察小方桌下陷的深度。圖的實驗是保持高度不變， 讓不同質(zhì)量的物體從同一高度落到小方桌上，觀察小方桌下陷的深度。 通過小桌下陷的深度比較重力勢能的大小應(yīng)用了轉(zhuǎn)換法。 探究實驗十：機(jī)械效率總是一定的嗎 1．提出問題 同一個機(jī)械的機(jī)械效率是否會變化？ 2．猜想與假設(shè) 猜想 1 不會變化。 猜想 2 會變化。 3．設(shè)計并進(jìn)行實驗 由可知，用滑輪組提升重物時， G、 h、 F、 s 都是可以改變的，因而有用功和總功也是變化 的，那么滑輪組的機(jī)械效率變不變，怎樣變，這是本實驗要探究的問題。 步驟： （1）用彈簧測力計測出一個鉤碼的重 G1和兩個鉤碼的重 G2。 （2）如圖甲所示，組裝好滑輪組，并提升一個鉤碼，記下 F1，并用刻度尺測出 h1、 s1。 （3）如圖乙所示，提升兩個鉤碼，記下 F2，并用刻度尺測出 h2、 s2。 （4）整理好實驗器材。 實驗記錄： 拉力 F/N 彈簧測力 計上升距 離 s/m 總功 W 總 /J 鉤碼重 G/N 鉤碼上升 高度 h/m 有用功 W 有 /J 機(jī)械效率 η 4．分析與論證 通過分析實驗數(shù)據(jù)可以看出，第二次的機(jī)械效率高，原因是在額外功一定的情況下，提升 的重物越重，做的有用功越多，也就是有用功占總功的比例越大。 5．交流與評估 根據(jù) s=nh，并代入，得 ，由此可知，測滑輪組機(jī)械效率時，可以不用刻度尺。 探究實驗十一：電阻的大小與哪些因素有關(guān) 1．提出問題 我們一般不用鐵做導(dǎo)線，空調(diào)電源線比臺燈電源線粗得多，電阻的大小與哪些因素有關(guān)？ 2．猜想與假設(shè) 電阻的大小可能與導(dǎo)體的材料有關(guān)，還可能與導(dǎo)線的粗細(xì)、長短有關(guān)，也許還與溫度有關(guān)。 3．設(shè)計并進(jìn)行實驗 導(dǎo)體兩端電壓保持不變（裝置圖如圖所示） 。 （1）讓導(dǎo)體的長度、橫截面積相同，改變導(dǎo)體的材料，如選用導(dǎo)線 CD 和 MN，比較電流的 大小和燈泡的亮度。 （2）讓導(dǎo)體的材料、長度相同，改變導(dǎo)體的橫截面積，如選用導(dǎo)線 CD 和 EF，比較電流的 大小和燈泡的亮度。 （3）讓導(dǎo)體的材料、橫截面積相同，改變導(dǎo)體的長度，如選用導(dǎo)線 AB，讓鱷魚夾在 A、 B 之間移動，比較電流的大小和燈泡的亮度。 現(xiàn)象分析：（1）將 CD 和 MN 接入電路時， MN 的電阻小，燈泡較亮，電流表示數(shù)較大。 （2）將 CD 和 EF 接入電路時， EF 的電阻小，燈泡較亮，電流表示數(shù)較大。 （3） AB 接入電路的部分越短時，燈泡越亮，電流表示數(shù)越大。 （4）把白熾燈的燈絲（鎢絲）或用細(xì)鐵絲繞制的線圈，按圖接入電路。緩慢地給燈絲或線 圈加熱，注意觀察加熱前后電流表的示數(shù)有什么變化。我們看到，導(dǎo)體被加熱后，電路中 的電流減小了，表明導(dǎo)體的電阻增大了。可見，導(dǎo)體的電阻還跟溫度有關(guān)。 4．分析與論證 電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，它的大小決定于導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積。導(dǎo)體的電阻 還跟溫度有關(guān)，對大多數(shù)導(dǎo)體來說，溫度越高，電阻越大，但也有少數(shù)導(dǎo)體，電阻隨溫度 的開高而減小。 5．交流與評估 這是一個多因素問題，應(yīng)當(dāng)使用控制變量法來研究每一個因素對電阻大小的影響。 探究實驗十二：探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素 1．提出問題 將軟鐵棒插入一螺旋狀線圈內(nèi)部，則當(dāng)線圈通有電流時，線圈內(nèi)部的磁場使軟鐵棒磁化成 磁鐵，這就是電磁鐵。電磁鐵在電話、起重機(jī)、開關(guān)中有很多應(yīng)用。在實際中有時需要增 強(qiáng)電磁鐵的磁性，有時需要減弱電磁鐵的磁性。 那么哪些因素影響電磁鐵磁性的強(qiáng)弱呢？ 2．猜想與假設(shè) 電磁鐵的磁性可能跟電流的強(qiáng)弱、線圈的匝數(shù)有關(guān)。 3．設(shè)計并進(jìn)行實驗 在一個鐵釘上用漆包線繞 50 圈，另一個鐵釘上繞 100 圈（鐵釘上要包好墊紙，免得碰破漆 皮） 。這就是匝數(shù)不同的兩個電磁鐵。 （1）按圖連接電路，試著讓它吸引曲別針。斷開電路再試試。 （2）調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流變大或變小，讓電磁鐵去吸引曲別針，觀察磁性的變化。 （3）減少或增加線圈的匝數(shù)，讓電磁鐵去吸引曲別針，觀察磁性的變化。 4．分析與論證 電磁鐵通電時顯磁性，斷電時不顯磁性；通入電磁鐵的電流越大，它的磁性越強(qiáng)；在電流 一定時，外形相同的電磁鐵，線圈的匝數(shù)越多，它的磁性越強(qiáng)。 5．交流與評估 （1）該實驗中影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素有兩個，因此我們在研究過程中要采周控制變量 法。 （2）我們仔細(xì)考慮會發(fā)現(xiàn)這兩個影響因素是一對矛盾體：匝數(shù)越多，電阻越大，電流越小。 反過來，要想電流大，就要減小電阻，減少匝數(shù)，因此磁性不會無限增大，實際制作電磁 鐵時要注意線圈匝數(shù)的多少。