第49讲 物理中考科学探究问题-2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义

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2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义
第49讲 物理中考科学探究问题
专题知识概述
一、科学探究七要素和基本要求
在义务教育物理课程的学习中，对学生科学探究能力的基本要求主要体现在以下几个方面：
科学探究要素
科学探究能力的基本要求
提出问题
◇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。
◇能书面或口头表述发现的问题。
◇了解发现问题和提出问题在科学探究中的意义。
猜想与假设
◇ 尝试根据经验和已有知识对问题的可能答案提出猜想。
◇能对探究的方向和可能出现的探究结果进行推测与假设。
◇了解猜想与假设在科学探究中的意义。
设计实验与
制订计划
◇经历设计实验与制订计划的过程。
◇明确探究目的和已有条件。
◇尝试考虑影响问题的主要因素，有控制变量的意识。
◇尝试选择科学探究方法及所需要的器材。
◇了解设计实验与制订计划在科学探究中的意义。
进行实验与
收集证据
◇能通过观察、实验和公共信息资源收集证据。
◇会阅读简单仪器的说明书，能按要求进行操作。
◇会使用简单仪器进行实验，会正确记录实验数据。
◇具有安全操作的意识。
◇了解进行实验与收集证据在科学探究中的意义。
分析与论证
◇经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程。
◇能对收集的信息进行简单归类及比较。
◇能进行简单的因果推理。
◇尝试对探究结果进行描述和解释。
◇了解分析与论证在科学探究中的意义。
评估
◇有评估探究过程和探究结果的意识。
◇能关注探究活动中出现的新问题。
◇有从评估中吸取经验教训的意识。
◇尝试改进探究方案。
◇了解评估在科学探究中的意义。
交流与合作
◇有准确表达自己观点的意识。
◇能表述探究的问题、过程和结果。
◇能听取别人的意见，调整自己的方案。
◇能坚持原则又尊重他人，有团队意识。
◇了解交流与合作在科学探究中的意义。




二、科学探究试题考法与解法
（一）提出问题
要求仔细审题,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。考法具体要求：
1.根据问题情景提出问题。
2.通过对比各种现象之间的异同、关系及规律提出问题。
3.针对具体的物理现象、物理概念、物理规律等提出问题。
解法注意：
1.提出问题要切中题意,问题的表述要准确,一般表述为“×××与×××具有怎样的关系?”
2.提出问题质量要高一些,不能太浅。
3.所提问题要有一定的科学依据,不能无凭据。
（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。考法具体要求：
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。
解法注意：
1.猜想不是毫无根据的胡思乱想,猜想是应用现有的经验和知识对问题中的事实寻求可能解释的过程。
2.猜想的结果是后面制定计划的前提,不要将猜想与假设同制定计划割裂开来。
3.猜想和假设只要合乎情理即可,它可能是正确的,也可能是不正确的,有待用实验来检验。
（三）设计实验与制订计划
1.主要考查的角度：给定一组器材,要求设计完成实验步骤。给定一个实验命题,要求设计一个或几个实验方案。
2.解题方法：首先要弄清探究目的(即探究要解决的问题)。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)。由基本原理和方法确定实验器材、设计实验步骤。设计记录实验数据及现象的表格。
3.答题要求：要沿着猜想(假设)的方向来设计探究计划。设计的步骤要具有可操作性。要选取最佳方案,使实验误差最小。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。
（四）进行实验与收集证据
1.主要考查的角度：按照制定的计划连接实验仪器。读取实验数据的示数。3.把测量的实验数据填入表格。
2.解题方法：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。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。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。
（五）分析与论证
1.主要考查的角度：已知实验现象,寻找实验原因。已知实验表格或图象,寻找物理规律。已知实验数据,算出需要的物理量。
2.解题方法：认真分析实验现象或实验数据,找出原因和结果两个因素。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。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。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。
3.答题要求：如果实验过程中用到了控制变量法,要写明这个探究结论的前提条件。若是归纳定性结论,应“由表及里,由具体到抽象,由特殊到一般,由个性到共性”进行抽象概括得出结论。若是归纳定量结论,应注意从“和、差、积(反比)、商(正比)、平方”等方向寻找规律。
（六）评估
1.主要考查的角度：主要从对实验方案、进行实验、收集数据、分析论证、得出结论的评估来命题。
2.解题方法：对探究活动中的行为和收集信息的科学性、可靠性进行评价,注意假设与探究结果之间的差异,能对这种差异及引起这种差异的规律进行分析,发现和提出新的问题,能对探究过程和结果进行评估,提出改进方案的具体方法。
3.答题要求：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。
（七）合作交流
1.主要考查的角度：对实验方案设计合理性进行交流。对进行实验、收集数据是合作融洽程度的交流。对分析论证、得出结论的科学性的交流。
2.解题方法：对探究活动中的合作分工行为和收集信息,以及分析论证得出结论要积极表达交流。对结果进行评估,提出改进方案的具体方法要交流。
3.答题要求：对结论是否具有普遍意义提出自己的观点；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要提出小组或者个人的建议。
中考典型例题解析
【例题1】如图,把装有水的酒杯放在桌上,用湿润的手指摩擦杯口边缘使其发声,改变水量发现发出的声音不同。对此同学们提出四个问题,其中较有价值且可探究的问题是　(　　)

A.手指摩擦为什么能使杯发出不同声音
B.声音是由水振动产生的吗
C.音调为什么会随水量变化而变化
D.音调和水量多少有什么关系
【答案】D
【解析】此题考查声学知识。此题改变水量,然后发现发出的声音不同,因此较有价值的问题是探究音调与水量多少有什么关系,故D正确。
【例题2】（2021江苏扬州）学校开展“我为节能献一计”活动，小明想探究“影响电热水壶电热转化效率的因素”他提出两点猜想，
猜想1：与电热水壶的功率有关；
猜想2：与被加热的水的质量有关；
于是在家中进行实验探究；
（1）关于电热水壶消耗电能的测量，小明提出用电能表直接测量，因为家中只有一只电能表，小亮提出用秒表测出烧水时间，再用额定功率与时间的乘积求得，正确的测量方法是______的方法；
（2）为了探究猜想1，应该保持______一定，选用功率不同的电热水壶，进行实验；
为了探究猜想2，小明设计了2个方案
A方案：用一个电热水壶先后三次加热不同质量的水，直至烧开
B方案：找三个相同的电热水壶同时加热不同质量的水，直至烧开
小亮认A方案可行，但实验时要注意______。
你认为B方案是否可行?并说明理由________。
（3）按照正确的方案进行实验，数据如下表，
实验次数
电热水壶的功率/W
水的质量/kg
水的初温/℃
水的末温/℃
消耗的电能/×J
水吸收的热量/J
电热的转化效率/%
1
800
1
25
99
3.731
3.108
83.3
2
800
0.6
25.5
99.5
2.285
1.865
81.6
3
800
0.3
25
99
1.171
0.932
79.6
4
1000
1
24
99
3.604
3.150
874
5
1200
1
24.5
99
3.354
3.129
93.3
第1、2、3组数据表明：电热水壶的功率相同，水的质量越大，电热转化效率越______；
第1、4、5组数据表明：______；
（4）结合以上结论，请你对电热水壶的使用提出一点建议______。
【答案】 ①见解析 ②被加热的水的质量 ③见解析 ④见解析 ⑤高 ⑥见解析 ⑦见解析
【解析】（1）关闭家中其它用电器，只让电热水壶工作，记录时间t内电能表表盘转动的圈数n，由圈数和电能表的参数N得到消耗的电能

（2）为了探究电热水壶电热转化效率与电热水壶的功率的关系，保持被加热的水的质量一定，选用功率不同的电热水壶，进行实验。
探究电热水壶电热转化效率与被加热的水的质量的关系，保持功率不变，水的质量不同，水的初温和末温相同。
B方案不可行，三个相同的电热水壶同时加热不同质量的水，不好记录加热时间。
（3）由1、2、3组数据可知，电热水壶功率相同，水的质量越大，电热转化效率越高。
由1、4、5组数据可知，水的质量相同，电热水壶的功率越大，电热转化效率越高。
（4）电热水壶的使用过程中，使用功率较大，并且装水的质量较大，这样电热转化效率越高。
【例题3】（2022山西海南模拟）大课间活动，男女同学分组进行篮球投篮比赛，小明发现男、女组的篮球落地后都会反弹，但反弹的高度却不同．篮球由静止开始下落，反弹的高度与哪些因素有关呢？“三人行”研究性学习小组的同学们对这个问题进行了讨论，提出了不同猜想．
猜想l：篮球反弹的高度可能与篮球的型号有关
猜想2：篮球反弹的高度可能与下落的高度有关
猜想3：篮球反弹的高度可能与地面的材料有关
于是，小组同学们用两只充气的#7（标准男子）、#6（标准女子）篮球及刻度尺，在水泥地面和木质地板上进行了实验．通过实验得到的实验数据如表所示，请你参与到研究性学习小组中，一起完成下列问题．
实验序号
球的型号
下落高度/cm
地面材料
反弹高度/cm
1
#7
120
木质
80
2
#7
120
水泥
90
3
#7
150
水泥
110
4
#6
120
木质
80
（1）要验证猜想2，需要选用实验序号为　 　的两组数据进行分析．
（2）分析四组实验数据，得到的结论是：篮球反弹的高度与下落高度和　　 有关，与　 　 无关．
【答案】（1）2、3；（2）地面材料，球的型号．
【解析】（1）要验证猜想2，即篮球反弹高度和下落高度的关系，就要采用控制变量法控制球的型号和地面材料一定，而下落高度不同；采用控制变量法，分析1和2得出篮球反弹高度和地面材料的关系，分析2和3得出篮球反弹高度和下落高度的关系，分析1和4得出篮球反弹高度和篮球型号的关系．
（1）要探究篮球反弹的高度与下落高度的关系，就要保证地面材料和篮球型号相同，让下落高度不同，2和3符合题意；
（2）通过分析1和2可知，在篮球型号、下落高度一定时，地面材料不同，篮球的反弹高度是不同的，说明篮球的反弹高度与地面材料有关；
通过分析2和3可知，在篮球型号、地面材料一定时，下落高度越大，篮球的反弹高度越大，说明篮球的反弹高度与下落高度有关；
通过分析1和4可知，在地面材料、下落高度一定时，篮球型号不同，篮球的反弹高度是相同的，说明篮球的反弹高度与篮球型号无关．
由以上分析可得：篮球反弹的高度与下落高度和地面材料有关，与球的型号无关．
专题问题综合训练
1.人的指甲是不断长长的，但到底是由指甲的哪一部位长长的呢？某同学对此提出假设：“指甲长长可能是由指甲的根部不断长长而形成的”。由此他设计了如下实验方案：①在指甲的中轴线上，按图1所示涂上指甲油(指甲油比较难以擦去，可以在指甲上保持较长时间)。②半个月后，观察、测量并分析。

请回答相关问题：
（1）如果该学生的假设是正确的，则应观察到AB间的距离______(选填“增大”、“不变”或“缩短”)。
（2）对于指甲的生长，你还想研究的问题是_____________。
【答案】增大。指甲的生长状况与身体健康有关吗？
【解析】(1)若“指甲长长可能是由指甲的根部不断长长而形成的”假设正确，那么一段时间后，由于指甲根部不断长长，AB间的距离增大。(2)有关指甲生长的问题有许多，只要有探究意义均可以。如指甲为什么有时很软？灰指甲产生的原因是什么？指甲会不会横向生长？指甲的生长状况与身体健康有关吗？指甲前部为什么会分层？等等。
2.小兰在做早餐时发现，同样情况下，煮沸一锅牛奶比煮沸同样多的水快。这是为什么呢？请你运用所学的物理知识，针对其中的原因，提出一个猜想，并简述验证这个猜想的办法。
（1）你的猜想是____________________。（2）验证猜想的办法是________________。
【答案】猜想1：牛奶的比热容比水小。
验证方法：用同一个锅，分别装质量和初温都相同的水和牛奶，放到同样的火上加热相同时间，测出各自的温度并进行比较，温度较高者，比热容小。
猜想2：牛奶的沸点比水低。
验证方法：将牛奶和都加热到沸腾，用温度计测出牛奶和水沸腾时的温度，并进行比较【解析】本题以学生熟悉的生活情景为背景，要求运用所学的相关物理知识，结合已有的生活经验，分析、比较水和牛奶之间的不同特性。在同样的条件下，煮沸一锅牛奶比煮沸同样多的水快得多。这应该是水和牛奶的某种特性(如比热容、沸点等)不同引起的。根据所学的相关物理知识，结合已有的生活经验，可以提出以下猜想及其验证思路。


3. （2021山东枣庄）学习了电磁感应现象后，小雨同学还想进一步探究感应电流的大小与哪些因素有关。他使用的装置如图所示：铁块E、F上绕有导线并与开关，滑动变阻器、电源、灯泡组成电路。线框abcd与灵敏电流计G相连。（线框abcd在铁块E、F上方，实验过程中线框不扭转）

（猜想与假设）
小雨做出了如下猜想：
A.感应电流的大小与磁场的强弱有关
B.感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关。
（设计与进行实验）
进行多次实验，每次实验
（1）小雨探究猜想A的设计思路如下：改变电磁铁的________保持线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等，观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数；
（2）要探究猜想B，实验时应保持电磁铁________不变，改变线框切割磁感线的速度进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数。实验数据记录如右表所示；
实验次数
切割磁感线的速度
电流计指针偏转格数
1
慢速
1.5格
2
中速
2.5格
3
快速
4格
（3）（分析论证）分析表格数据可得出的结论是：其他条件都相同时，________，闭合电路中产生的感应电流越大；
（4）（交流评估）实验中用电磁铁代替永磁体的好处是：________；
（5）按照小雨的设计思路探究猜想A，实验时在操作上存在的困难是：________。
【答案】 （1）电流大小（2）磁场的强弱（3）导体切割磁感线的速度越快
（4）电磁铁可以改变磁性强弱（5）很难保证每次线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等
【解析】（1）探究猜想A感应电流的大小与磁场的强弱有关，就要保持线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等，改变磁场的强弱，即改变电磁铁的电流大小，电流越大，磁场越强，观察并记录每次实验中灵敏电流计G指针偏转的格数。  
（2）要探究猜想B感应电流的大小与导体切割磁感线的速度有关，实验时应保持电磁铁的磁场的强弱不变，改变线框切割磁感线的速度进行多次实验，分别记下每次实验中灵敏电流计指针偏转的格数。
（3）分析表格数据，导体切割磁感线的速度越快，电流表指针偏转格数越多，可得出的结论是：其他条件都相同时，导体切割磁感线的速度越快，闭合电路中产生的感应电流越大。
（4）实验中用电磁铁代替永磁体的好处是：电磁铁可以改变磁性强弱，永磁体不能改变磁性强弱。
（5）按照小雨的设计思路探究猜想A，实验时在操作上存在的困难是：很难保证每次线框沿竖直向下穿过电磁铁磁场的速度相等。
4. （2021浙江丽水）小科开展了课外探究活动：串联电路中，滑动变阻器的电功率与其接入电路电阻的关系。

【建立猜想】猜想1：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而增大；
猜想2：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大而减小；
猜想3：滑动变阻器的电功率会随其接入电路电阻的增大先增大后减小。
【进行实验】将5欧的定值电阻、“”的滑动变阻器R、电压恒为15伏的电源、数字电流表和电压表、开关、若干导线按如图甲所示电路图连接。
（1）图甲中电压表测______ 两端的电压；
（2）实验中，将滑动变阻器滑片向______ 移动(填“左”或“右”)，电流表示数变小；
（3）实验中，R分别取0欧、1欧欧接入电路，观察记录并处理数据，得到下表，请将表中缺失的数据补充完整；
R阻值/欧
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
电流/安











电压/伏











电功率/瓦











【得出结论】根据实验数据，作出滑动变阻器的电功率随其接入电路电阻变化的曲线（如图乙），小科得出结论：猜想3成立，且当时，滑动变阻器的电功率最大。
【交流评价】
（4）小科只通过上述探究得出实验结论可靠吗？并说明理由______ 。
【答案】滑动变阻器  右  不可靠，只通过一次实验不能探究得出可靠的实验结论，需要多次测量找普遍规律。
【解析】（1）由图知电压表并联在滑动变阻器的两端，所以电压表测量滑动变阻器两端的电压；
（2）由图知电压表并联在滑动变阻器的两端，当电流表的示数减小时，由I=U/R知在电压一定时电路的电阻增大，所以将滑动变阻器滑片向右移动；
（3）表格中第5次的功率值为：
；
（4）只通过一次实验不能探究得出可靠的实验结论，需要多次测量找普遍规律。
5. （2021青海） 某兴趣小组在探究额定电压为2.5V的小灯泡的电阻随温度变化规律时，他们先进行了如下猜想：
猜想一：小灯泡的电阻可能随温度的升高而增大；
猜想二：小灯泡的电阻可能随温度的升高而减小；
猜想三：小灯泡电阻不随温度的变化而变化。接下来他们设计了如图所示的实验电路进行探究，他们具体的探究过程为：

（1）完成电路连接，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到最______（填“左”或“右”）端；
（2）闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，移动滑动变阻器的滑片时，电流表的示数发生变化，则故障原因可能是小灯泡______（填“断路”或“短路”）；
（3）故障排除后，进行实验并记录了前4组数据如下表所示，第5次实验的电流值如图所示，则电流大小为______A；

次数
1
2
3
4
5
电压（U/V）
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流（I/A）
0.18
0.30
0.38
0.44

（4）根据上表记录的实验数据，在如图所示的坐标中绘出小灯泡的电流随电压变化的大致图像______。通过图像分析可知，小灯泡的电阻随温度的升高而______（填“增大”“不变”或“减小”）。

【答案】 （1）左 （2）短路 （3）048
（4） 增大
【解析】（1）完成电路连接，闭合开关前，为了电路中各个元件的安全，滑动变阻器应滑到最大值，即滑动变阻器的滑片应移到最左端。
(2)因为电流表有示数，说明电路是通路，但电压表无示数，说明电压表被短路，则故障原因可能是，小灯泡短路。
电流表选小量程，分度值为0.02A，则电流大小为0.48A。
（4）根据上表记录的实验数据，在如图所示的坐标中绘出图表中的每个点，然后把每个点连成平滑的线即可，如图.
通过图像分析可知，随灯泡电压U变大，灯丝电阻变大，可得到的结论是：灯丝的电阻随温度升高而变大。
6.科学探究活动通常包括以下要素：提出问题，猜想与假设，设计实验与制订计划，进行实验与收集证据，分析与论证，评估，交流与合作．某班物理课外学习小组在进行《探究--摩擦力的大小与什么有关》的课题研究时，同学们提出“滑动摩擦力大小可能与接触面间的压力有关”

（1）这属于科学探究活动的______要素．
（2）他们用如图1所示的实验装置来探究木块A受到的滑动摩擦力与压力的关系，已测得木块A的质量为100g，测定木板B在拉力作用下发生相对于木块A运动时弹簧测力计的示数F，得到一组F与相应的放在木块A上的砝码重力G的数据（如表）．请在表格中的空格内填上合理的数据，并根据表中的数据在如图2所示的方格坐标纸中作出滑动摩擦力Ff与压力FN的关系图象． （ g取10N/Kg）

（3）根据你作出的图象所得出的结论判断：当放在木块A上的砝码重力G为3.00N，木板B在拉力作用下发生相对于木块A运动时，木块A所受滑动摩擦力应为______N．
【答案】（1）猜想与假设．
（1）如下表：

（2）图象如图：

（3）1.2．
【解析】（1）科学探究的七个环节依次是：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与搜集数据、分析与论证、评估、交流与合作．同学们提出“滑动摩擦力大小可能与接触面间的压力有关”属于七个环节中的猜想与假设环节．
（2）木块A的质量为100g，则木块A的重力GA=mg=0.1kg×10N/kg=1N．木块A对木块B的压力等于钩码重力和物体A的重力之和，即FN=GA+G，就可以分别计算出表中压力的大小．本题中摩擦力的大小是通过弹簧测力计拉力的大小体现的，无论木块B是否做匀速直线运动，弹簧测力计的示数都等于摩擦力的大小．
（3）由记录的数据和图象可以看出，摩擦力与压力大小成正比，并且满足Ff=0.3FN；当放在木块A上的砝码重力G为3.00N，木块A对B的压力为FN=1N+3.00N=4N，因此木块A所受滑动摩擦力Ff=0.3FN=0.3×4N=1.2N．
7.小林做“碘的升华”实验时,用酒精灯直接对放有少量固态碘的碘升华管加热,如图所示。发现碘升华管内出现紫色的碘蒸气,小林认为碘从固态变成了气态,是升华现象。小红查阅资料发现:常压下,碘的熔点为113.60℃,碘的沸点为184.25℃,酒精灯火焰的温度约400℃。根据这些资料,小红认为小林所做的实验中,碘可能经历了由固态到液态再到气态的变化过程,小林的实验并不能得出碘升华的结论。请针对小红的质疑,设计一个实验,证明碘能从固态直接变为气态。可以选用上述器材或补充必要的辅助器材。写出实验方案并简要说明。

【答案】补充器材:大烧杯、水、石棉网、铁架台。向大烧杯中注入适量的水并固定在铁架台上,利用酒精灯隔石棉网加热至烧杯中的水沸腾,对固态碘进行水浴加热,发现碘升华管内出现紫色碘蒸气,而并未出现液态碘。
常温常压下,水沸腾时温度为100摄氏度,低于固态碘熔点,证明紫色碘蒸气是从固态直接变化而来。说明小红观点错误。
【解析】为了避免固态碘发生熔化现象,必须控制碘在升华时的温度低于熔点。由于水沸腾时持续吸热但温度保持100摄氏度不变,故水浴加热法是非常理想的一种控制温度的方法。
8.小敏、小颖和小青在玩荡秋千时，感到秋千往返摆动时间有规律。于是对“哪些因素决定秋千往返摆动的时间”提出下列猜想，小敏猜想：可能由秋千的绳长决定；小颖猜想：可能由人与秋千坐垫的总质量决定；小青猜想：可能由秋千摆动幅度（摆动中人离开中心的最大距离）决定。于是进行了如图实验，一细绳一端拴一小球，一端固定，让小球自由往返摆动，并记录数据如表。
实验
序号
小球到固定点
距离l（摆长）/米
小球质
量/克
摆动幅
度/米
小球往返摆
动20次的时间/秒
小球往返摆动
一次的时间/秒
1
0.7
20
0.05
33.2
1.7
2
1.0
20
0.08
39.7
2.0
3
1.0
30
0.05
39.8
2.0
4
1.0
30
0.08
39.7
2.0
5
1.3
20
0.05
45，3
2.3
请回答下列问题：
（1）要完成上述实验，除如图器材外，还必需的实验器材是：天平、　 　；
（2）从本次实验可以得到的结论是：小球往返摆动一次的时间由　 　决定；
（3）实验发现，小球只能摆动一段时间。你认为造成小球停下来的原因可能是　 　；
（4）摆钟是利用本实验的原理制成的。某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长
调　　（选填“长”或“短”）。

【答案】（1）秒表、刻度尺；（2）摆长；（3）受空气的阻力；（4）短。
【解析】由表中数据知，要测量时间和长度，据此分析；由表中数据分析；小球在摆动过程中，受空气阻力，结合能量守恒定律进行分析解答。由表中数据，摆长越长（短），小球往返摆动1次的时间越长（短）。
（1）由表中数据知，要测量时间和长度，故用到秒表和刻度尺；
（2）由表格数据可知，只要摆长不变，无认摆长和摆动幅度如何变化，小球往返摆动1次的时间都不变；
只有摆长变化时，小球往返摆动一次的时间才会变化，因此小球往返摆动一次的时间由摆长决定；
（3）小球在摆动过程中，受空气阻力，小球克服摩擦做功，将它的机械能转化为内能散失，造成小球停下来；
（4）由表中数据，摆长越短，小球往返摆动1次的时间越短，故一摆钟变慢了，如果要变快，那么就得让摆动时间变短，由实验可知，需要把摆长调短。
9.在串联电路中,流入第一个灯泡的电流用IA表示,流出第二个灯泡的电流用IB表示。请自选实验器材证明:在串联电路中,IB等于IA。
(1)画出实验电路图。(2)写出实验步骤。(3)画出实验数据记录表格。
【答案】(1)电路图如图所示

【解析】本题考查了电路、实验步骤、数据表格的设计,电流表和滑动变阻器的使用。
本题要求分别测两个灯泡的电流,可选用两只电流表同时分别测量。又因为要多次测量寻找普遍规律,可在电路中串联一个滑动变阻器来改变电路中的电流,每移动一次滑片,则得出一组电流值。
(2)实验步骤:
①按照电路图连接电路。
②闭合开关,调节滑动变阻器滑片P到适当位置,观察电流表A1、A2的示数,分别用IA和IB表示,并将IA和IB的数据记录在表格中。
③改变滑动变阻器滑片P的位置,读出电流表A1、A2的示数IA和IB,并记录在表格中。
④仿照步骤③,再改变四次滑动变阻器滑片P的位置,并将对应的电流表A1、A2的示数IA和IB记在表格中。
实验数据记录表:
IA/A






IB/B






10.小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有，刻度均匀的杠杆，支架，弹簧测力计，刻度尺，细线和质量相同的0.5N重的钩码若干个。

（1）如图A所示，实验前，杠杆左侧下沉，则应将左端的平衡螺母向　 　（选填“左”或”右”）调节，直到杠杆在　 　位置平衡，目的是便于测量　 　，支点在杠杆的中点是为了消除杠杆　 　对平衡的影响。
（2）小明同学所在实验小组完成某次操作后，实验象如图B所示，他们记录的数据为动力F1=1.5N，动力臂L1=0.1m，阻力F2=1N，则阻力臂L2=　 　m。
（3）甲同学测出了一组数据后就得出了”动力×动力臂=阻力×阻力臂”的结论，乙同学认为他的做法不合理，理由是　 　。
（4）丙同学通过对数据分析后得出的结论是：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离，与小组同学交流后，乙同学为了证明丙同学的结论是错误的，他做了如图C的实验，此实验　 　（选填“能”或”不能”）说明该结论是错误的，图C实验中，已知杠杆上每个小格长度为5cm，每个钩码重0.5N，当弹簧测力计在A点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，动力×动力臂　 　（选填“等于”或“不等于”）阻力×阻力臂”。
【答案】（1）右；水平；力臂；自重；（2）0.15；（3）一组实验数据太少，具有偶然性，不便找出普遍规律；（4）能；等于。
【解析】（1）调节杠杆在水平位置平衡，杠杆右端偏高，左端的平衡螺母应向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；
（2）杠杆平衡条件为：F1L1=F2L2。由杠杆平衡条件得：1.5N×0.1m=1N×L2，得：L2=0.15m；
（3）只有一次实验得出杠杆平衡的条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂。这种结论很具有偶然性，不合理。要进行多次实验，总结杠杆平衡条件。
（4）丙同学通过对数据分析后得出的结论是：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离，与小组同学交流后，乙同学为了证明丙同学的结论是错误的，他做了如图C的实验，此实验能得到“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”，这个结论是不正确的；当动力臂不等于支点到动力作用点的距离时，看实验结论是否成立，所以利用图C进行验证；杠杆平衡条件为：F1L1=F2L2。由杠杆平衡条件得：4×0.5N×3×5cm=3N××4×5cm，左右相等，杠杆在水平位置平衡时，动力×动力臂 等于阻力×阻力臂”。
11.在做测量盐水密度的实验中,小芳第一个完成了实验。请完成下列问题:
(1)她的主要实验步骤如下:
A.用调好的天平称量出空烧杯的质量为10g;
B.将烧杯中倒入适量的盐水,用天平称出盐水和烧杯的总质量,天平平衡时,右盘中砝码的质量及游码的位置如图甲所示,则盐水和烧杯的总质量为________g;
C.将烧杯中的盐水倒入量筒中,当量筒内液面静止时,液面位置如图乙所示,则盐水的体积为________cm3。

(2)小芳根据实验中的测量数据得出盐水的密度ρ=______g/cm3。
(3)小芳同学的实验会带来很大误差,你认为测量结果______(选填“偏大”或“偏小”)。另一个同学很快想到:不需要增加器材,也不需要增加额外的步骤,只要将小芳同学主要实验步骤的顺序稍加调整,就会大大减小上述误差。这位同学调整后的主要实验步骤是______(只填写实验步骤前的代号即可)。
【答案】(1)26.4　15　(2)1.1　(3)偏大　BCA
【解析】本题考查液体密度的测量。
(1)图甲中天平的分度值为0.2g,则盐水和烧杯的质量为20g+5g+1.4g=26.4g;图乙中量筒的分度值为1cm3,量筒中液体的体积为V=15cm3 。
(2)量筒中盐水的质量m=26.4g-10g=16.4g,盐水的密度ρ=m/v=16.4g/15cm3 =1.1g/cm3。
(3)在步骤C中,由于有盐水附着在烧杯上,使盐水减少,从而使盐水体积偏小,而盐水的质量m不变,由ρ=m/v知,测得的盐水密度偏大。适当调整实验步骤,使量筒所测盐水的体积V1就是天平所测质量为m1的盐水的体积,由题意知正确步骤为BCA。
12.在测定额定电压为“2.5V”小灯泡电功率(正常发光时电阻约为8Ω)的实验中,电源为两节新干电池。


(1)连接电路时,开关应________。请用笔画线将图乙电路连接完整,要求滑片P向左滑动时,接入电阻变小。
(2)电路连接后,闭合开关,移动滑片(未达到最小阻值),发现灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,则故障可能是____________。
(3)排除故障后,为了测量小灯泡的额定功率,调节滑片使电压表的示数为________V,此时电流表的示数如图丙所示,则小灯泡额定功率是________W。
(4)若实验中电流表坏了,为了测量小灯泡的额定功率,小明选用一个R0=5Ω的电阻,设计了如图丁的电路及实验方案:
①调节滑片使电压表的示数为额定电压;
②保持滑片位置不变,只将电压表的a点接线改接到c点,测出R0两端的电压U0,通过计算得到小灯泡的额定功率。
指出他的设计方案中存在的两个问题:
问题一:________________________________;
问题二:________________________________。
【答案】(1)断开。如图所示。

(2)小灯泡短路　(3)2.5　0.75　(4)电压表的正负接线柱接反了R0阻值偏大,电压表示数无法调到2.5V
【解析】本题考查测量小灯泡的电功率。
（1）为保护电路,连接电路时,开关应断开;将变阻器串联在电路中,滑片P向左滑动时,接入电阻变小,则应选用变阻器的左下接线柱。
（2）灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,故障原因可能是与电压表并联的灯泡短路,造成无电流通过灯泡和电压表。
(3)要测量灯泡的额定功率,应使灯泡两端的电压等于其额定电压,则应调节滑片使电压表的示数为2.5V;由图丙知,电流表选择0～0.6A的量程,示数为0.3A;灯泡的额定电功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W。
(4)由题意知,电源电压为3V,灯泡正常发光时电阻约为8Ω,灯泡正常发光时的电流约为0.31 A;电路中串联接入R0,当变阻器电阻为零时,电路中电流此时无论怎样调节滑动变阻器,通过灯泡的电流都不能达到其正常工作电流(灯泡两端的电压达不到其额定电压),无法测量灯泡的额定功率;并且只将电压表的a点接线改接到c点,电压表的正负接线柱接反,无法测出R0两端的电压。
13.在探究热电偶电路中电流的大小与哪些因素有关的实验中，老师先给出阅读信息学习材料，再按照要求完成探究任务。
把两种不同材料的导线（如铁丝和铜丝）组成图所示的闭合电路，当AB两端存在温度差时（B端加热、A端放在冰水混合物中），电路中就会有电流通过，这就是塞贝克效应，这种电路叫热电偶。实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关；跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，电路中的电流越大。

（1）请您猜想：若其他条件不变，将图中的铁丝换成铜丝，则电路中电流将_________；猜想的依据是_________。
（2）请您继续猜想：若其他条件不变，将图杯中的冰水混合物换为沸水，则电路中电流将_________；猜想的依据是_________。
（3）推理：图中的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由_________转化而来的。推理的依据是_________。
（4）实际应用：热电偶信号可以把温度信号转换成电信号，利用这种性质可以把热电偶做成___________。（写出它的一种应用）
【答案】（1）变为零；热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关。
（2）变小；跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，电路中的电流越大。
（3）内能；（4）温度计。
【解析】（1）热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关，材料不相同，闭合电路有电流。材料相同，闭合电路没有电流。
（2）跟接点A和B间的温度差的大小有关，温度差越大，电路中的电流越大。当温度差减小时，电路中的电流减小。
（3）电源是提供电能的装置，这个电能是由于接点A和B间的温度差不同而得到的，温度变化内能改变，所以电能是由内能转化的。
（4）接点A和B间的温度差不同，电流表读数不同，通过观察电流表读数就可以知道接点A和B间的温度差变化情况，所以利用这个装置原理可以制作温度计。
14.（2019湖南郴州）我市风能资源丰富，现各地陆续安装了风力发电机。风力发电机的原理是利用自然风吹动发电机风叶转动，带动内部发电机组发电。某兴趣小组提出了一个问题：风力发电机的发电功率大小可能与哪些因素有关？他们针对这个问题提出如下猜想：
猜想一：风力发电机的发电功率大小可能与风速大小有关
猜想二：风力发电机的发电功率大小可能与风叶长度有关
猜想三：风力发电机的发电功率大小可能与风叶个数有关
猜想四：……
针对以上猜想一和猜想二，该兴趣小组设计了实验方案，准备了以下主要实验器材：小型风力发电机（含形状相同长度分别为10cm、15cm、20cm的风叶共三组）、电吹风、电压表、导线若干。
实验过程中，先将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况。用电吹风吹出的风模拟自然风，正对发电机风叶吹风，进行多次实验，实验数据记录如下：
实验序号
风叶长度/cm
电吹风档位
风叶个数
电压表示数/v
1
10
弱
3
0.5
2
10
中
3
0.8
3
10
强
3
1.2
4
15
中
3
1.3
5
20
中
3
1.8
根据以上实验回答下列问题：
（1）本实验是通过　 　来反映发电机发电功率大小的；
（2）比较实验序号为　 　（填上表中实验序号）三次实验所得数据，可验证猜想　 　（选填“一”或“二”），结论是：其他条件都相同时，风速越大，风力发电机的发电功率越大。
（3）比较实验序号为2、4、5三次实验所得数据，可验证猜想　 　（选填“一”或“二”），结论是：　 　。
【答案】（1）电压表示数；
（2）1、2、3；一；
（3）二；其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。
【解析】（1）由“将电压表连接在小型发电机输出电路两端，电压表示数可反映发电机的发电情况”知，本实验是通过电压表示数的变化来反映发电机发电功率大小的：示数越大，发电功率越大；
（2）从实验结论可以看出，实验探究的是发电功率大小与风速的关系，所以要保持风叶长度和风叶个数相同，改变风速，因此选择的是实验序号的1、2、3；
（3）在2、4、5三次实验过程中，电吹风档位相同，也就是风速相同，风叶个数相同，但风叶长度不同，并且发现：风叶长度越大，电压表示数越大，说明发电功率与风叶长度有关。所以结论为：其他条件都相同时，风叶长度越大，风力发电机的发电功率越大。

15.（2020山东青岛）探究电流与电阻的关系：
小明连接的实验电路如图甲所示。

实验次数
1
2
电阻R/Ω
5
10
电流I/A
0.40
0.20





(1)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最______端。
(2)闭合开关后，发现电流表示数为零，电压表的示数如图乙所示，为______V；改变滑动变阻器滑片的位置，两电表指针的位置不变电路中有一处故障，可能是______（选填序号）。
①电流表短路 ②电压表短路 ③导线a断路 ④导线b断路
(3)排除电路故障后，小明先后用5Ω、10Ω的定值电阻进行实验。实验中，通过______控制定值电阻两端的电压不变，得到的实验数据如表。小明据此得出结论：电流与电阻成反比。请指出实验存在的问题或需要改进的地方______（写出一条即可）。
【答案】 (1)右 (2)2.9 ③ (3)调节滑动变阻器 换不同的定值电阻多次实验
【解析】(1)为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，即最右端。
(2)如图乙所示，电压表接在0——3V上，示数为2.9V。
闭合开关后，发现电流表示数为零，电压表的示数接近电源电压，改变滑动变阻器滑片的位置，两电表指针的位置不变，故障可能为电阻R或导线a断路。
(3)探究电流与电阻的关系，那么定值电阻R的电压就不能改变，滑动变阻器与定值电阻串联，串联分压，因此可通过调节滑动变阻器，控制定值电阻两端的电压不变。
为了寻找普遍规律，实验的次数至少3次，或多次实验，因此本实验还需换不同的定值电阻进行多次测量，验证实验结果的正确性。
16．（2020山西）我国乒乓球制造企业已经研制生产出了无缝乒乓球。据厂家宣传，与有缝乒乓球相比无缝乒乓球弹性更强。小明选择同一厂家生产的材料、大小相同的有缝和无缝乒乓球各一个，在同一个台面上，探究其弹性的强弱。实验数据记录如下表。
由静止释放高度
有缝乒乓球弹起高度
无缝乒乓球弹起高度
20
12
13
30
19
20
40
23
26
50
31
32
（1）当释放高度相同时，可根据　　比较两种乒乓球的弹性。对比两组实验数据，可知　　（选填“有缝”或“无缝” 乒乓球弹性更强。
（2）请根据无缝乒乓球的实验数据，在如图的坐标系中描点作出图象。分析图象可以得出结论：　　。

【答案】（1）乒乓球弹起的高度；无缝；（2）见上图；在同一台面上，同一无缝乒乓球弹起的高度与由静止释放的高度成正比。
【解析】（1）当释放高度相同时，可根据乒乓球弹起的高度判断出两种乒乓球的弹性，这用到了转换法；对比两组实验数据，当释放高度相同时，无缝乒乓球弹起高度更高，说明无缝乒乓球的弹性更强；
（2）请根据无缝乒乓球的实验数据描点画出图象，如下图所示：

由图象知在同一台面上，同一无缝乒乓球弹起的高度与由静止释放的高度成正比。
17．（2020山西）为了保障学生安全，交警在育才中学校门前的街道，设置了限速的标志牌。有家长反映，经常有车辆超速。在没有安装测速仪的情况下，请你设计实验方案，测量校门前行驶车辆的平均速度是否超速。
（1）实验器材：　 　；
（2）实验步骤：　 　；
（3）实验结论：　 　。
【答案】（1）停表、刻度尺；（2）：①在校门口前的街道边标识、两点，用刻度尺测出两点间的路程；②让一名同学站在点，另一名同学站在点；③汽车车头行驶至点时，点处的同学举手示意，同时点处的同学用停表开始计时，汽车车头行驶至点时，点处同学停止计时，记录汽车从点到点行驶的时间；④算出汽车的平均速度；（3）若则超速，若则不超速。
【解析】（1）根据知，要测量平均速度需要用停表测量时间，用刻度尺测量路程，所以需要停表和刻度尺；
（2）实验步骤：
①在校门口前的街道边标识、两点，用刻度尺测出两点间的路程；
②让一名同学站在点，另一名同学站在点；
③汽车车头行驶至点时，点处的同学举手示意，同时点处的同学用停表开始计时，汽车车头行驶至点时，点处同学停止计时，记录汽车从点到点行驶的时间；
④算出汽车的平均速度；
（3）实验结论：若则超速，若则不超速。