人教版八年级物理上册同步考点专题训练 专题13 实验综合探究（原卷版+解析版）

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解题方法与技巧


1、验证型实验是指根据要求提出新的研究方案的实验，不受课本实验的限制，要求运用不同于课本实验的方法来证明某一已知物理概念和物理规律。初中阶段经历的探究实验都是是验证型实验。解题时，一般来说，可对比联系已知的相关规律分析解题。
2、教材要求直接或间接测量的物理量有长度、时间、平均速度、温度、凸透镜的焦距、质量、体积和物质的密度等，熟记相关器材的使用方法，理解相关测量的原理与方法，不难解题。其中，读取刻度尺的示数时一定要估读。
3、探索型实验是指根据题目要求，运用科学的实验方法，选择适当的的实验器材，设计并进行实验，通过观察与测量，进行思考、分析、推理、判断和综合，抽象出事物的本质和规律。初中阶段的探索型实验一般都是以身边的现象为载体进行探索，所运运用到的基本方法有控制变量法、转换法、归纳法和比较法等。
典例分析＋变式训练
考点1 运用已知规律完成验证型探究
【典例1-1】在“探究固体熔化时温度的变化规律”实验中，实验装置如图甲所示，将温度计插入试管后，待温度升至50℃左右开始，每隔大约1min记录一次温度，根据记录的数据，在方格纸上以纵轴表示温度，横轴表示时间，描点连线，得到如图乙所示的该物质熔化时温度随时间变化的图象。
（1）实验中采取“水浴法”对试管中的物质加热，这种加热方法的好处是使试管中的物质 ；
（2）由图乙可知，该物质是 （选填“晶体”或“非晶体”）；
（3）图乙中物体在B点时刻的内能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）D点时刻的内能；
（4）比较图乙中的AB段与DE段可知，物质AB段的比热容 （选填“大于”“小于”或“等于”）DE段的比热容；
（5）某同学把试管中的物质换成水，发现无论怎么加热，试管中的水都不会沸腾，请设计一种可以使试管中的水沸腾的方案： （填写一种方案即可）。
【变式1-1】在“探究响度与什么因素有关“的实验中：
（1）如图甲，当用橡皮锤轻敲音叉时，既能听到音叉发出的声音，又能观察到乒乓球弹起一个较小的幅度，乒乓球在实验中起到的作用是将不易观察到的音叉的振动转化为乒乓球的振动。这种方法叫做 （填“控制变量法”、“转换法”）。
（2）实验中若加大敲击音叉的力度，听到音叉发声的响度更大时看到的现象是
。由此可初步得出的结论是：声音的响度随 的增大而增大。
【变式1-2】在“探究光折射时的特点”实验中，让光源发出的一束光从水中以不同的角度射入空气，观察到光束在水中和空气中的径迹如图所示。回答以下问题：
（1）此现象说明 （选填序号）
A．光路可逆 B．光在水面只发生了折射
C．光在水面只发生了反射 D．光在水面既发生了折射又发生了反射
（2）增大这一束光与竖直方向的夹角，发现射入空气的光的径迹与竖直方向的夹角也增大，此现象说明 （选填序号）
A．入射角增大，折射角减小
B．入射角增大，折射角增大
C．折射角的大小与入射角的大小成正比
D．折射角的正弦值与入射角的正弦值成正比
（3）让这一束光垂直于水面射入空气。传播方向 （选填序号）。
A．向右偏 B．向左偏 C．不偏
考点2 运用已知原理完成测量型实验
【典例2-1】（2021秋•扬州月考）走进气象站，可以看到如图1所示的百叶箱，箱内主要的测量仪器有：两支湿度计（绝对湿度计和相对湿度计）和两支温度计（测量并记录一天中最高气温的温度计和最低气温的温度计）。
（1）百叶箱中的温度计，是利用液体的 规律制成的；图2中是某次测量过程中温度计的情景，其读数为 。
（2）测量最低气温的温度计应采用凝固点较 的液体作为测温物质；测量最高气温的温度计与 （选填“体温计”或“实验室温度计”）的结构是相似的。绝对湿度计测量的绝对湿度是用一定体积内空气中水蒸气的质量来衡量的，当绝对湿度较大时，两支温度计的示数差值较 （选填“大”“小”）。
【典例2-2】（2021•阜新）在探究“凸透镜成像规律”的实验中：
（1）如图是利用太阳光测凸透镜焦距的方法，其中操作最合理的是 。
（2）将焦距为10cm的凸透镜，固定在光具座50cm的刻度处，将蜡烛从如图所示位置，移到光具座20cm刻度处，需将光屏向 移动（选填“左”或“右”），直至在光屏上成清晰的、 的实像（选填“正立”或“倒立”），此成像的特点与 原理相同（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）；这时若将蜡烛和光屏位置互换，光屏上 再次得到烛焰清晰的像（选填“能”或“不能”）。
（3）下面能说明远视眼成像和它矫正方法的原理图是 。
【变式2-1】物理兴趣小组想测量墙角一段水管的横截面周长。
（1）小明的方案是：取一条长纸条紧包住水管，在纸条的重叠处用针戳一个小孔，如图（a）所示。而后将纸条拉直，纸条上就出现两个小孔，用刻度尺测出纸条上两小孔之间的距离，就是水管横截面的周长。如图（b）就是他的测量结果，由图可知水管的周长为
cm（图（b）中所示的是测量图的部分）
（2）小华的方案是：取一条无弹性棉线沿水管紧绕一周，如图（c）所示，在棉线的重叠处做好标记，而后将棉线拉直，用刻度尺测出两标记点间的距离，就是水管的周长。
比较两种方案，你认为哪个同学的方案得出的结果更准确？答： 。另一位同学的测量方案得出的结果不准确，其存在的缺陷是
。
（3）小科的方案：在测量圆柱体周长时，把一张矩形纸条紧紧包在圆柱体外面，纸条的边没有与圆柱体的轴垂直，如图（d），然后在纸的重叠处用针扎个孔，把纸条展开，再用刻度尺测两孔之间的距离，如此测出的圆柱体周长 。
A.因实验方法错误，一定偏大
B.因实验方法错误，一定偏小
C.因实验方法错误，偏大或偏小都有可能
D.实验方法没有错误
【变式2-2】（2021•福建）科学选种是提高粮食产量的关键环节。小华想测量稻谷种子的密度，具体做法如下：
（1）用调好的天平测量适量稻谷种子的总质量m1，天平平衡时右盘砝码质量和游码在标尺上的位置如图甲所示，m1＝ g。
（2）往量筒中加入适量的水，测得其体积V1为300mL，将上述种子放入量筒中，种子全部沉入水中，如图乙所示，此时水和种子的总体积V2＝ mL。
（3）种子的密度ρ＝ g/cm3，与真实值相比ρ偏 ，理由是
。
（4）小华经过反思后改进了实验方案：将量筒中种子倒出，用纸巾吸干种子表面的水后，再次测得种子总质量为m2，则种子密度ρ′＝ 。（用ρ水和测得的物理量符号表示）
考点3 运用物理方法进行探究
【典例3-1】（2021•江西）【探究名称】冰块熔化的快慢与哪些因素有关？
[猜想与假设】
猜想一：可能与隔热的材料有关；
猜想二：可能与隔热材料包裹的厚度有关。
为了探究猜想一，现备有器材：三只相同的塑料杯、报纸、羊毛布料、相同的冰块若干和 。
【设计与进行实验】
（1）在三只相同的塑料杯中装入相同的冰块，分别标上A、B、C；
（2）如图甲所示，用 的隔热材料将A杯和B杯包裹 的厚度（均选填“相同”或“不同”），C杯不包裹，并开始计时；
（3）如图乙所示，当C杯中冰块完全熔化后，再每隔5min小心地揭开一点隔热材料，观察A杯、B杯中冰块是否已经完全熔化，记录A杯、B杯中冰块完全熔化的时间t1、t2。
【分析与论证】若t1≠t2，则冰块熔化的快慢与隔热的材料 。
【评估与交流】
（1）本实验是通过比较冰块完全熔化的 来反映冰块熔化的快慢。
（2）炎热的夏天，冰棒更容易熔化。据此你认为冰块熔化的快慢还可能与 有关。
【拓展】要比较冰块熔化的快慢，还可以在相同的时间里比较冰块熔化的多少。我们所学过的物理量中，类似于这种表示“快慢”的物理量有 （写出一个）。
【变式3-1】我们已知光在空气和水分界面发生折射时的规律，光在其他透明介质的分界面发生折射时有什么规律呢？为了研究这个问题，小明做了如下实验：让一激光手电筒射出的光束从水斜射入玻璃，再从玻璃依次斜射入冰、空气中，其光路如图甲所示。然后老师又告诉他光在一些透明介质中的传播速度，如下表：
（1）针对小明提出的问题，仔细观察图甲中的光路，对照表格中的数据进行分析，可以得出结论：光从传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质，折射角 入射角；光从传播速度小的介质斜射入传播速度大的介质，折射角 入射角；
（2）根据你得出的结论，请在图乙中画出光由玻璃斜射入酒精时，折射光线的大致位置。
（3）物理老师在实验室用某种方法在长方形玻璃缸内配制了一些白糖水。两天后，同学们来到实验室上课，一位同学用激光笔从玻璃缸的外侧将光线斜向上射入白糖水，发现了一个奇特的现象：白糖水中的光路不是直线，而是一条向下弯曲的曲线，如图丙所示。关于对这个现象的解释，同学们提出了以下猜想，其中能合理解释该现象的猜想是 。
A．玻璃缸的折射作用
B．激光笔发出的光线不绝对平行
C．白糖水的密度不是均匀的，越深密度越大
D．激光笔发出的各种颜色的光发生了色散。
【变式3-2】在探究“影响声音传播速度大小因素”的实验中，所列出的一些介质中的声速，回答下列问题
（1）声音在同温度的不同介质中，传播的速度是 的。（填“相同”或“不相同”）
（2）从物质固、液、气体的角度来看，声在 中传播速度最大，在 中传播速度最小。
（3）对于液体和气体来说，在同种介质中，声音的传播速度还跟介质的 有关。
根据表中的数据得出声音在空气中传播速度随温度的升高而 。（选填“增大”或“减小”）
能力提升训练
一、实验题。
1．小明想测量无锡地铁的运行速度。他测得地铁从堰桥站出发到达锡北运河站时间为2min，在手机中用“百度地图”截取了一段地图（如图所示）。用刻度尺测得地图上两站间的距离为 cm，若地图上1cm等于实际1km，则地铁在两站之间的平均速度为 km/h，合 m/s。
2．小华设计如下方案研究凸面镜成的像：
①器材：透明弧形（球冠形）玻璃、光屏、长短不同的多支蜡烛、光具座。
②步骤：在光具座上，在透明弧形玻璃前某位置放一支点燃的蜡烛，先用光屏进行像的承接；然后再选择另一支与这个像长短 的蜡烛，放在玻璃后面，与像的位置 。改变蜡烛的位置做多次实验。
③实验记录如表所示。
④小华得出的结论是：凸面镜只能成 、 的 像。
3．物理活动课上，张老师做了一个有趣的实验：将一个黄色的乒乓球和一个玻璃球全部埋入装有米的大烧杯中，摇晃烧杯一段时间，乒乓球从米中“跑”了出来，看到这个现象，同学们十分惊讶：为什么乒乓球能“跑”出来，而玻璃球不能“跑”出来呢？针对这个问题同学们提出下列猜想：
猜想1 因为乒乓球体积比玻璃球大；猜想2 因为乒乓球质量比玻璃球小。
为了验证猜想是否正确，两天后，同学们准备了一些器材进行实验探究。
a．取三个空塑料瓶A、B、C，在A、B、C瓶中装入质量不等的沙子，盖好瓶盖，分别测出它们的质量和体积。
b．把三个瓶子分别埋入盛有米的容器中，摇晃容器，观察现象。
c．实验数据及实验现象记录如下表：（米的密度约为1.37g/cm3）
（1）分析上述实验数据及现象后回答：猜想1 （选填“正确”、“错误”），猜想2 （选填“正确”、“错误”）．你认为乒乓球能从米中“跑”出来的原因是 。
（2）运用这个现象所隐含的物理知识，能解决生活中的什么问题？试举一例或说出你的一个设想。 。
4．在学习吉他演奏的过程中，小华发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的。他决定对此进行研究，经过和同学们讨论，提出了以下猜想：
猜想一：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关
猜想二：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关
猜想三：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关
为了验证上述猜想是否正确，他们找到了表中所列9种规格的琴弦，因为音调的高低取决于声源振动的顺序，于是小华又借来一个能够测量声源振动频率的仪器进行实验。
（1）为了验证猜想一，应选用编号为 、 、 的琴进行实验。
（2）为了验证猜想二，应选用编号为 、 、 的琴进行实验。
（3）表中有的材料规格还没填全，为了验证猜想三，则所填数据分别为 、 。
（4）随着实验的进行，小华又觉得琴弦音调的高低，可能还与琴弦的松紧程度有关，为了验证这一猜想，必须进行的操作是：
。
（5）该探究实验采用的物理研究方法是 。
5．（2021•荆州）为完成“探究平面镜成像特点”实验，小芳选择了如图所示的实验装置。

（1）小芳用玻璃板代替平面镜的目的是 ；
（2）小芳把点燃的蜡烛A放在玻璃板前，还要在玻璃板的后面放一支外形相同但没有点燃的蜡烛B，小芳应在 （选填“A”或“B”）蜡烛一侧观察玻璃板中的像；
（3）当把蜡烛靠近玻璃板时，蜡烛在玻璃板所成像的大小将 （选填“变大”“不变”或“变小”）；
（4）移去蜡烛B，在其原位置放置一块光屏，光屏上不能得到蜡烛A的像，说明平面镜所成的像是 （选填“实像”或“虚像”）；
（5）实验中，发现在水平桌面上无论怎样移动蜡烛B，都与蜡烛A的像无法完全重合，你认为原因可能是 ；
（6）如图所示，仅将玻璃板由图中甲的位置水平向右平移至乙的位置时，蜡烛A的成像情况是 （选填字母代号）。
A.蜡烛成像仍在B处 B.蜡烛成像在B处右侧 C.蜡烛无法通过玻璃板成像
6．（2021•深圳）（一）测量平均速度
某同学跑八百米，使用电子表计时，刚开始起跑时示数如图甲，跑到400m处示数如图乙，跑完800m时示数如图丙。
（1）该实验的原理是 ；
（2）他前400m的平均速度是 ；
（3）他前400m的平均速度 后400m的平均速度（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
（二）在探究“凸透镜成像规律”的实验中
（1）当透镜移至如图甲所示位置时，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则该凸透镜的焦距是 cm；
（2）若蜡烛、光屏和透镜如图乙所示，想得到一个倒立等大的实像，那么需要将光源向
移动（选填“左”或“右”），除了要将光源移动以外，还需要将光屏 凸透镜（选填“靠近”或“远离”）。
7．在科学实验中需要100g水，小明设计了如下实验步骤：
A.再在右盘中加100g砝码。
B.将游码移到零刻度线。
C.在左盘空烧杯中加入水直到横梁平衡。
D.将天平放在水平桌面上。
E.在左盘中放入空烧杯，在右盘中加砝码使天平平衡。
F. （填缺少的步骤）。
（1）请将上述实验步骤补充完整。
（2）按正确的实验顺序将实验步骤排序： 。
8．（2021•通辽）在探究“固体熔化时温度变化规律”的实验中，取两个相同的试管A、B，在A试管中放入蜂蜡，在B试管中放入冰，已知蜂蜡是非晶体，冰是晶体，且蜂蜡的沸点高于水的沸点。如图甲所示两个试管放入同一杯水中加热，请你完成下面的探究实验：

（1）开始实验后，某一时刻B试管中温度计的示数如图所示，温度为 ℃。
（2）两种物质熔化前后温度随时间变化关系的图象如图乙所示，通过分析图象可知，晶体熔化特点是持续吸热， 。
（3）22min时B试管中的水 （填“能”或“不能”）沸腾。从12min到第16min，蜂蜡的内能 （填“增加”或“不变”）。
9．（2022•武进区二模）小明在教室的窗户上看到了屋内电灯的像，为了探究此像与屋内灯的大小关系做了如图甲的实验。

（1）用透明玻璃板代替平面镜的目的是：应选择 （薄/厚/薄厚都可以）玻璃板进行实验；
（2）为了使像看起来更清晰，最好在 （较亮/较暗）的环境中进行。
（3）如图乙所示，在竖直的玻璃板前点燃蜡烛A，再拿一支外形相同且 （未点燃/点燃）的蜡烛B在玻璃板后面移动，人眼一直在 （a/b/c）位置观察，直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合。
（4）小明对着玻璃板既可看到前面蜡烛A在玻璃板后所成的像，同时又可看到放在玻璃板后的蜡烛B。则下列说法中正确的是 。
A.两者都是光的反射形成的像
B.前者是光的折射形成的像，后者是光的反射形成的像
C.两者都是光的折射形成的像
D.前者是光的反射形成的像，后者是光的折射形成的像
10．下表是某些介质中的声速数据。
（1）分析表格数据，推断声速大小可能跟哪些因素有关？依据是什么？（写出两种）
①声速的大小可能与 有关，依据是
。
②声速的大小可能与 有关，依据是
。
（2）初春在湖水中用超声测距仪向湖底垂直发射声波，经过等待时间t0后收到回波，当时水中声速为v0，湖水深度h＝ （写出字母表达式）。在夏天再做该实验，等待时间t′ （小于/等于/大于）t0。
（3）声音 （能/不能）在真空中传播。
11．某同学在做“探究光折射时的特点”的实验，如图是光从空气射入水中时的光路。
（1）实验中发现，入射光线、折射光线和法线在 ，折射光线和入射光线分别位于 。通过实验还得到如下数据：
（2）分析表中数据，可得出结论：
①光从空气斜射到水面时，将同时发生 和 现象。
②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的增大而 ，且折射角 （选填“大于”“等于”或“小于”）入射角。当光从空气垂直射到水面时，折射角大小等于 ，即传播方向 。
（3）该同学根据上述实验中的发现和结论②总结出了光的折射特点：光从一种介质斜射入另一种介质时，折射光线将偏向法线。请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价。结论是否存在不足？答： 是 （选填“是”或“否”）；请简要说明理由：
。
（4）如果让入射光线沿着CO方向从水中向空气中入射，则折射光线将会沿着 方向，这说明了折射光路是 的。
（5）根据表中实验数据，可以判断：当光从水中斜射入空气中时，折射角将 （选填“大于”“小于”或“于”）入射角。
（6）为了提高光在水中传播径迹的可见度，可采取的措施有：
① ；② 。

12．（2022•砚山县一模）如图甲是探究冰熔化时温度变化规律的实验装置。

（1）在组装如图甲所示的器材时应按照 （选填“自上而下”或“自下而上”）的顺序；实验中为了使冰受热均匀，将装有冰的试管放入烧杯中加热，这种实验方法叫做 。
（2）由图乙所示图象可知，冰熔化过程中持续吸热，温度 （选填“升高”、“降低”、“不变”），第7min时冰处于 （选填“固”、“液”、“固液共存”）态。
（3）冰完全熔化为水后，加热足够长时间，试管内的水 （选填“会”、“不会”）沸腾。
（4）在探究液体沸腾的实验中，某实验小组用相同的加热器对初温相同的A（200g水）、B（300g水）、C（200g煤油）三个相同的烧杯中的液体进行加热，直至沸腾。实验后小组同学依据实验数据绘制了它们的温度随时间变化的曲线（如图丙），由图象可知，加热初期，相同时间内A、B两杯液体温度升高不同，是因为它们的 不同；加热初期，相同时间内A、C两杯液体的温度升高不同是因为它们的 不同。
13．小华学习了使用天平后，课余时间进行了如下实验：
（1）把天平放在水平桌面上，将游码移到标尺的零刻度线处，发现指针静止时如图甲所示，此时应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使天平平衡。
（2）将待测物体放在天平左盘中，用 向右盘中加减砝码，在加减砝码过程中，他发现：当放入质量最小的砝码时，指针偏右；若将这个砝码取出，指针偏左。则要测出物体的质量，该同学下一步的正确操作是：取出质量最小的砝码， ，直到横梁恢复平衡，放在右盘中的砝码和游码的位置如图乙所示。则待测物体的质量是 g。
14．（2022•天津模拟）对此进行研究，经过和同学们的讨论提出了以下几种猜想：
猜想一：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关
猜想二：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关
猜想三：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦是材料有关
为了验证上述猜想是否正确，他和同学们找到了表中所列4种规格的琴弦，进行实验。
（1）为了验证猜想一，应选编号A和 的两种规格的琴弦进行实验。
（2）在验证猜想三时，小明发现粗心的同学没有把表中的数据填全，表中①的位置所缺数据是 。
（3）小明在这个探究实验中，采用的研究方法是 。
物质
其中光速/（m•s﹣1）
水
2.25×108
玻璃
2.0×108
冰
2.35×108
空气
3.0×108
酒精
2.2×108
介质
声速/m•S﹣1
介质
声速/m•S﹣1
空气（0℃）
331
水（常温）
1500
空气（15℃）
340
海水（25℃）
1531
空气（25℃）
346
铜（棒）
3750
煤油（25℃）
1324
铁（棒）
5200
蜡烛离弧形玻璃的距离
光屏上的像
玻璃后的像
很近
无
缩小
正立
较远
无
缩小
正立
很远
无
缩小
正立
瓶子编号
体积/cm3
质量/g
现 象
A
22
14.4
“跑”出米面
B
28
48.6
未“跑”出米面
C
144
60.2
“跑”出米面
编号
A
B
C
D
E
F
G
H
I
材料
铜
铜
铜
铜
铜
铜
铁
尼龙
尼龙
长度（ cm）
60
60
60
80
100
80
80
100
横截面积（ mm2）
0.76
0.89
1.02
0.76
0.76
1.02
1.02
0.89
介质
v（m/s）
介质
v（m/s）
水（5℃）
1450
冰
3230
水（15℃）
1470
常温橡胶
45
水（20℃）
1480
软木
500
海水（25℃）
1531
铁
5200
入射角α
0°
15°
30°
45°
60°
反射角β
0°
15°
30°
45°
60°
折射角γ
0°
11.2°
22.1°
32.1°
40.6°
编号
规格
材料
长度（cm）
横截面积（mm2）
A
尼龙
55
1
B
尼龙
55
0.5
C
尼龙
80
1
D
镍合金
①
0.5