北京市中考物理专题复习资料实验设计

北京市中考物理专题复习资料实验设计

实验设计 方法指导 ‎ 实验设计的思路和方法：初中学段需要掌握的设计实验方法主要是“控制变量法”。‎ ‎1.什么是控制变量法 科学探究的类型，按能否控制变量可分为：可以控制变量的实验探究，不能控制变量的实验探究。 可以控制变量的实验探究的基本程序是：控制变量，观察因变量怎样随自变量的改变而改变。‎ 什么是自变量、因变量、控制变量呢？自变量(原因变量)：实验中有目的地改变的变量。 因变量(结果变量、函数)：随自变量的改变而变化的变量。 控制变量： 除自变量外还有其他变量影响因变量，为了研究因变量如何随自变量的改变而变化，自变量改变时需要控制其他变量不变或不影响因变量，这些需要控制的变量叫控制变量。 ‎ ‎2.如何操作各种变量，重点要思考以下四个问题： ‎ A.自变量是怎样改变的；‎ B.自变量是怎样测量的；‎ C.因变量是怎样测量的；‎ D.控制变量是怎样控制的。‎ 结构图如下 ‎3.确定实验所需的材料和设备，设计实验步骤， 设计数据记录表 关于实验数据记录表格的设计：‎ 实验数据记录表由表头和空格组成。表头中的物理量一般包括自变量和因变量，有时自变量或因变量不能直接测量，此时表头中的物理量还要包括为求自变量或因变量而需要测量的中间变量。表头中的每个物理量后都要标注国际单位，格式为：物理量(符号)/单位符号。表格中物理量排列的先后顺序为：自变量的中间变量，自变量，因变量的中间变量，因变量。空格的个数取决于自变量的取值个数。‎ ‎4.根据题目要求选择实验的次数 一般来说，要探究“因变量与自变量有关”，需要至少两次实验；要探究自变量变化，因变量是否也随之变化，在语言描述上是“……越……，……越……”的关系，需要至少三次实验；若要探究因变量与自变量具体的定量关系，需要至少六次实验。从统计的观点来看，实验的次数越多，实验结论越具有说服力。‎ 典例点拨 ‎【例1】 (2016·石景山二模)影响水蒸发快慢的因素有：①水的温度；②水的表面积；③水上方空气流动速度。利用装有水的烧杯、滴管、两块小玻璃片，请选用一个常见的物品设计实验证明：水蒸发的快慢与上方空气流动速度有关，写出实验步骤和实验现象。‎ ‎【思路分析】本题是一道基础的实验设计题，利用身边物品做实验。本题中，三个变量非常直观，“水上方空气流动速度”是自变量，“水蒸发的快慢”是因变量，“水的温度、水的表面积”是控制变量，改变空气流速，观察哪部分水先蒸发完。‎ ‎【自主解答】实验步骤：用滴管在两个玻璃片上分别滴上等量的水，并使每块玻璃片上的水摊开的面积一样，用扇子对一个玻璃片上的水滴扇风。‎ 结论：发现被扇风的玻璃片上的水蒸发得快，得出结论。‎ ‎【例2】 (2015·丰台二模)有两个容积相同的保温杯，设计实验比较哪个杯的保温效果好。‎ ‎(1)需要的实验器材：________。‎ ‎(2)写出实验步骤和判断哪个杯保温效果好的根据。‎ ‎【思路分析】本题的开放程度较大，首先要将“保温杯的保温效果”转化为一个可观测的物理量：即保温杯里水的末温，应该控制的变量是“质量和初温相同的水、相同的环境条件、放置相同的时间”，需要测量的是保温杯里水的末温。‎ ‎【自主解答】(1)温度计，秒表，热水 ‎(2)实验步骤：‎ ‎①在保温杯中装满相同温度的热水，并把两个保温杯放在同一个室内；‎ ‎②经过相同时间后，同时用两支温度计测量两个保温杯中水的温度；‎ ‎③所装水的温度较高的保温杯保温效果较好。‎ 根据：向相同容积的保温杯中加满相同温度的水，水的质量相同，初温相同，根据Q=cmΔt可知：在质量、初温和比热容都相同的情况下，经过相同的时间，末温越高的保温杯向外散失的热量越少，所以末温越高的保温杯的保温效果越好。‎ ‎【例3】 (2014·东城一模)当前我国的标准化考试中，计算机只能识读2B铅笔笔迹，笔迹过浓或过淡都会造成计算机识读的失败或错误。铅笔芯是由石墨和黏土按一定比例混合制成的，不同类型的铅笔的笔芯软硬程度不同，其中6H的铅笔芯最硬，6B的铅笔芯最软，HB的铅笔芯软硬居中。实验室可以提供多种类型的铅笔芯、电流表、一节干电池、导线和开关。请利用这些实验器材，设计一个“铅笔芯的电阻与其软硬度是否有关？”的实验。画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表。‎ ‎【思路分析】“铅笔芯的软硬程度”是自变量，“铅笔芯的电阻”是因变量，“电源电压”是控制变量，虽然电压不影响电阻，但影响电流表的示数，本题是通过电流表的示数来判断电阻大小的。所以，在电压不变的情况下，改变铅笔芯的软硬程度，通过观察电流表判断铅笔芯的电阻。‎ ‎【自主解答】 (1)实验电路图如图专2.3-1所示。‎ 图专2.3-1‎ ‎(2)选取长度和横截面积都相同的两种类型的铅笔芯(例如： 2B和2H)各一个。‎ ‎(3)先将2B铅笔芯接入电路中，检查电路连接正确后，根据试触时电流表指针偏转情况选取合适的量程，闭合开关S，在表格中记录电流表的示数。(4)断开开关S，取下2B铅笔芯，换上2H铅笔芯，仿照步骤(3)重复实验。‎ ‎(5)根据两次实验中电流表的大小判断铅笔芯电阻大小，并记录在表格中。‎ 实验数据记录表如下所示：‎ 铅笔芯软硬度 ‎2B ‎2H 电流表示数I/A 铅笔芯电阻 ‎【例4】 (2014·北京中考)实验桌上有三个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等的煤油、型号相同的温度计和阻值相等且不变的电阻丝R，如图专2.3-2所示。另外，还有满足实验要求的电源、滑动变阻器和开关各一个，电流表和停表各一块，导线若干。请利用上述实验器材，设计一个实验证明：“保持电阻阻值不变，在相同时间内通过电阻的电流越大，电流通过电阻产生的热量越多”。实验设计中可用煤油升高的温度Δt的大小表示电流通过电阻丝R产生热量的多少。请画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表格。‎ ‎ ‎ 图专2.3-2‎ ‎【思路分析】本题中“电阻阻值”“通电时间”是控制变量，“电流”是自变量，“电热”是因变量。需要用滑动变阻器改变通过电阻的电流，将电热转化为“温度计示数的变化量”来描述。‎ ‎【自主解答】实验电路图如图专2.3-3所示。‎ 图专2.3-3‎ 实验步骤：‎ ‎(1)按电路图将装置甲、滑动变阻器、电流表等串联接入电路中，将滑动变阻器的滑片调到阻值最大的位置，观察并记录装置甲中温度计的示数。‎ ‎(2)闭合开关S的同时按下停表开始计时，观察并记录电流表的示数I，通电3 min，停止计时的同时观察并记录温度计的示数t，断开开关S。‎ ‎(3)用装置乙替换电路中的装置甲，改变滑动变阻器滑片的位置，观察并记录装置乙中温度计的示数。仿照步骤(2)，做一次实验。‎ ‎(4)用装置丙替换电路中的装置乙，再次改变滑动变阻器滑片的位置，观察并记录装置丙中温度计的示数。仿照步骤(2)，再做一次实验。‎ 实验数据记录表：‎ 实验序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ I/A /℃‎ t/℃‎ Δt/℃‎ ‎【例5】 (2016·石景山二模)实验桌上有满足实验需要的如下器材：弹簧测力计、体积不同的铝块若干、细线、大烧杯、量筒、水。小英利用上述器材设计实验证明：浸在水中的物体所受的浮力大小跟物体排开水的体积成正比。请你完成下列部分实验步骤：‎ ‎(1)用细线将一个铝块系挂在调节好的弹簧测力计下端，测出________并记在实验数据记录表中。‎ ‎(2)在量筒中注入适量的水，读出________，将系挂在弹簧测力计下端的铝块浸没在量筒内的水中，此时量筒中水面对应的刻度值用表示，并读出此时弹簧测力计的示数为，将、、的数据记在实验数据记录表中。‎ ‎(3)用细线将另一铝块系挂在调节好的弹簧测力计下，测出重力为，并记在实验数据记录表中；将铝块浸没在量筒内的水中，此时量筒中水面对应的刻度值用表示，并读出此时弹簧测力计的示数为，将、的数据记在实验数据记录表中。‎ ‎(4)仿照步骤(3)再做4次实验，依次读出~ ，~ ，~ ，并将数据记在实验数据记录表中。 ‎ ‎(5)根据＝________，＝________分别计算出6次的和的数据，并分别记在实验数据记录表中。‎ ‎(6)画出实验数据记录表：‎ ‎【思路分析】本题是比较简单的定量实验探究题，三个变量容易识别，“液体密度”是控制变量，“排开液体的体积”是自变量，“浮力”‎ 是因变量，选择体积不同的铝块浸没水中改变排开液体的体积，用测力计法测量浮力，需要至少测量六组，题目形式采取填空的方式，引导规范表达。‎ ‎【答案】实验步骤：‎ ‎(1)其重力 ‎(2)此时水的体积，‎ -F ‎(6)实验数据记录表 实验序号 ‎1‎ G/N F/N /N ‎【例6】 (2016·北京中考)在串联电路中，流入第一个灯泡的电流用表示，流出第二个灯泡的电流用表示。请自选实验器材证明：在串联电路中，等于。‎ ‎(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。‎ ‎【思路分析】本题电路连接方式已知，要注意电流表的位置，一个测流入第一个灯泡的电流，一个测流出第二个灯泡的电流。自变量是，因变量是，可以通过串联滑动变阻器、改变电源电压、更换灯泡等方式改变，至少六组。‎ ‎【自主解答】 (1)电路图如图专2.3-4所示 图专2.3-4‎ ‎(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、的示数，分别用和表示，并将和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、的示数和，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、的示数和记在表格中。‎ ‎(3)实验数据记录表：‎ 实验序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ /A /A ‎【例7】 (2015·朝阳一模)实验台上有如下实验器材：一个带支架且有刻度的杠杆如图专2.3-5所示，一个量程为0～5 N的弹簧测力计、十个质量均为100 g的钩码和两段细绳。请利用上述实验器材设计一个实验，证明“当杠杆在水平位置平衡时，如果阻力和阻力臂保持不变，则动力与动力臂成反比”。‎ 图专2.3-5‎ ‎(1)本实验需要控制的不变量是________；‎ ‎(2)本实验中的自变量是________，改变自变量的方法是________；‎ ‎(3)画出记录实验数据的表格。‎ ‎ 【自主解答】(1)阻力和阻力臂 ‎(2)动力臂改变动力作用线到支点的距离 实验序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ L/m F/N ‎ 【例8】 (2015·顺义二模)小明发现，在一个盛水的容器中放入一个木块，木块会受到浮力，放入木块后容器底部受到的水的压力也增大了，他想探究物体受到的浮力大小与容器底部增加的液体压力的关系。为此他选择了如下器材：符合实验要求的弹簧测力计一个、底面积已知的大烧杯一个(盛有适量的水)、完全相同的钩码6个、刻度尺一个、记号笔一支、铁架台一个。‎ ‎(1)小明设计了如下实验步骤：‎ ‎①将弹簧测力计挂在铁架台上，测出一个钩码的重力为G，并记录在表格中；‎ ‎②______________________________ ；‎ ‎③弹簧测力计下挂一个钩码，将钩码没入大烧杯里的水中，读出弹簧测力计的示数F，并记录在表格中；‎ ‎④______________________________ ；‎ ‎⑤弹簧测力计下挂不同数量的钩码，仿照步骤③、④再测五组数据，并记录在表格中；‎ ‎⑥根据公式________分别计算出六次实验钩码所受到的浮力和容器底部所增加的液体压力，并记录在表格中。‎ ‎(2)画出实验数据记录表格。‎ ‎【思路分析】本题是定量探究题，“容器底部增加的液体压力”是自变量，考虑如何改变，如何测量，可以通过改变浸入水中钩码的个数来改变液体的深度，从而改变液体对容器底的压力，求出增加的压力；“物体受到的浮力大小”是因变量，用测力计法测量即可。‎ ‎ 【自主解答】(1)②用记号笔在烧杯上标记水面位置④再次用记号笔在烧杯上标记水面位置，用刻度尺测出此时的水面变化h，并记录在表格中⑥=G-F和 ‎(2)‎ 实验序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ G/N F/N h/m /N /N ‎ 【例9】 (2015·丰台一模)学习了弹力知识后，小萱发现：对弹簧施加拉力，当拉力越大时，弹簧的伸长量就越大。于是小萱提出猜想：弹簧的伸长量跟所受拉力成正比。实验桌上已经备有如下器材：一个满足实验要求的弹簧，一个铁架台，一个刻度尺，六个质量均为50 g的钩码。请你利用上述实验器材，设计一个实验探究：“在弹性范围内，弹簧的伸长量(ΔL)跟所受拉力(F)是否成正比”。请写出主要实验步骤(可画示意图辅助说明)。‎ ‎【思路分析】“弹簧所受拉力(F)”是自变量，可以通过挂不同个数的钩码来改变，“弹簧的伸长量(ΔL)”是因变量，可以通过刻度尺测量原长和伸长后的长度，最后计算出伸长量。‎ ‎【自主解答】实验步骤：‎ ‎(1)将弹簧悬挂在铁架台的支架上，用刻度尺测量弹簧的长度，将数据记录在表格中。‎ ‎(2)将一个钩码挂在弹簧下面的挂钩上，用刻度尺测量弹簧此时的长度L，将钩码的质量m和弹簧的长度L记录在表格中。‎ ‎(3)仿照步骤(2)，依次在弹簧下面挂2个、3个、4个、5个、6个钩码，每次用刻度尺测量弹簧的长度L，并将每次钩码的总质量m和相应的弹簧长度L记录在表格中。‎ ‎(4)利用公式F＝G＝mg，分别计算出6次弹簧所受拉力F，分别记录在表格中。‎ 利用公式ΔL＝，分别计算出6次弹簧的伸长量ΔL，分别记录在表格中。‎ ‎【例10】 (2016·石景山二模)实验桌上有以下实验器材：6个形状相同、但质量和表面粗糙程度都不同的长方体(两端有挂钩)，弹簧测力计，固定在水平桌面上的长木板(一端装有定滑轮)，细线。请使用上述器材设计实验证明：接触面的粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力大小成正比。要求写出实验步骤，并设计记录数据表格。‎ ‎【思路分析】本题要注意控制“接触面的粗糙程度”相同，与长木板接触的长方体木块不能变化，改变放在其上面的木块，测量两个木块总的重力，才是自变量“压力”。‎ ‎ 【自主解答】实验步骤 ‎(1)用已调节好的弹簧测力计测出1个长方体(记为长方体A)受到的重力G，将其记录到表格中。‎ ‎(2)将长方体A放在长木板上，用细线将长方体A经过定滑轮与弹簧测力计相连，弹簧测力计竖直向上匀速拉动，长方体A沿水平方向匀速运动，将弹簧测力计的示数F记录到表格中。‎ ‎(3)用弹簧测力计测出A和另一个长方体受到的总重力G，将其记录到表格中。‎ ‎(4)保持长方体A与长木板的接触面不变，将另一长方体放在长方体A上，用弹簧测力计继续竖直匀速拉动，使长方体A沿水平方向匀速运动，并保持两个长方体相对静止，将弹簧测力计的示数F记录到表格中。‎ ‎(5)分别将不同质量的长方体放在长方体A上，仿照步骤(3)(4)再做4次实验，将各次测得的长方体A和放在A上的长方体受到的总重力G以及匀速拉动长方体A时弹簧测力计的示数F分别记录到表格中。‎ ‎(6)根据接触面受到的压力N=G、摩擦力f=F，分别计算出每次接触面受到的压力N和摩擦力f，并记录到表格中。‎ 实验序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ G/N F/N N/N f/N 同步训练 ‎1.在认识汽化现象时，老师在小试管内滴入几滴儿酒精，在试管口紧套一个气球，如图专2.3-6甲所示；将其压入热水中，发现气球很快鼓了起来，如图乙所示。将其取出并放在阴凉处或凉水中，发现气球又慢慢地瘪了。‎ 对于此现象，大部分同学认同：压在热水中，气球鼓了起来，是因为液态酒精汽化为气态的酒精；将其取出并放在阴凉处或凉水中，气球又瘪了，是因为气态的酒精又液化成了液态的酒精。但是，小东认为“气球鼓了起来”也可能只是因为空气的热胀冷缩。请你利用上述器材设计实验证明酒精的汽化是气球鼓起来的主要原因。请你简述实验步骤和实验现象。‎ ‎ ‎ 甲 乙 图专2.3-6‎ 答案：(1)小试管中不放酒精，压瘪气球并将其套在小试管口，压入热水中，观察气球的膨胀程度；‎ ‎(2)小试管中放几滴酒精，压瘪气球并将其套在小试管口，放入热水中，静置相同时间，观察气球的膨胀程度。‎ 实验现象是第二次气球膨胀程度明显大，说明酒精的汽化是气球鼓起来的主要原因。‎ ‎2.(2014·怀柔二模)请你利用已调零的弹簧测力计、两个分别装有适量盐水和酒精的烧杯、细线和小石块，设计一个实验证明：浮力的大小与液体的密度有关。请你写出实验步骤和实验现象。‎ 答案：(1)用弹簧测力计测出小石块的重力G，将G记录在实验数据表格中； ‎ ‎(2)将挂在弹簧测力计下的小石块浸没在装有适量盐水的烧杯中，读出弹簧测力计对小石块的拉力，将记录在实验数据表格中；‎ ‎(3)将挂在弹簧测力计下的小石块浸没在装有适量酒精的烧杯中，读出弹簧测力计对小石块的拉力，将记录在实验数据表格中；‎ ‎(4)发现，所以浮力的大小与液体的密度有关。‎ ‎3.(2016·丰台一模)人们把冰箱、洗衣机等这一类家电叫“白色家电”，这是因为这类家电表面一般都是浅颜色的。小明却发现家里的冰箱外表面是白色的，但冰箱后面却有一大片黑色的细管，为什么冰箱后面的细管是黑色的呢？爸爸告诉他：冰箱白色的外表面是为了减少对外界辐射热的吸收，后面黑色的细管(冷凝器)是有利于将内部的热量以热辐射的形式散发出去。小明猜想：物体吸热、放热的本领可能与物体颜色的深浅有关。‎ 图专2.3-7‎ 小明找来两个可密封的相同烧瓶、两支完全相同温度计、一台家用电暖器等器材，将烧瓶外表面分别涂成黑、白两种颜色(如图专2.3-7所示)，将温度计插入密封烧瓶的瓶内。‎ ‎(1)请你帮小明设计实验步骤和数据表格；‎ ‎(2)在现有器材的基础上，你可以增加一种器材进一步探究：物体放热本领与颜色深浅的关系，简述你的实验过程。‎ 答案：(1)实验步骤 ‎①记录2个密闭瓶口温度计的示数到数据表格中；‎ ‎②将2个密闭烧瓶等距离放到正常工作的电暖器旁边，5分钟(其他时间也可，但不要太长)后记录2支温度计的示数到数据表格中；‎ ‎③利用Δt= - 计算2个烧瓶的温度变化量。‎ 数据表格 烧瓶颜色 /℃‎ /℃‎ Δt/℃‎ ‎(2)将烧瓶中装满等温度的热水，置于同一实验室内，冷却30分钟(其他时间也可，但不要太长)，记录烧瓶口的温度计的示数，比较它们的温度变化情况。‎ ‎4.(2016·石景山一模)实验桌上有如下实验器材：满足实验要求的电源、阻值已知的定值电阻各一个，电阻箱(符号)一个，已调零的电流表两块，开关一个，导线若干。请选用上述实验器材，设计实验证明“两个电阻与并联时，保持电阻不变，干路电流I与支路电流的关系为：+b(b为常量)”。请画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表。‎ 答案：电路图如图专2.3-8所示。‎ 图专2.3-8‎ 实验步骤：‎ ‎(1)按电路图将已调好的各电路元件连入电路。‎ ‎(2)闭合开关，调节电阻箱的阻值，用电流表测量通过干路的电流I，用电流表测量通过电阻箱的电流,并记录I和。‎ ‎(3)仿照步骤(2)，分别改变5次电阻箱的阻值，用电流表测量通过干路的电流I，用电流表测量通过电阻箱的电流，并分别将测量数据记录在实验数据记录表中。‎ 实验数据记录表：‎ 实验序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ /A I/A ‎5.(2016·朝阳二模)实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源一个、已调好的电流表和电压表各一只、开关一个、各种阻值已知的定值电阻和导线若干。请设计一个实验证明：“在串联电路中，电阻消耗的电功率与该电阻的阻值成正比”。‎ ‎(1)画出实验电路图。‎ ‎(2)写出实验步骤并画出实验数据记录表格。‎ 答案：(1)电路图如图专2.3-9所示。‎ 图专2.3-9‎ ‎(2)实验步骤：‎ ‎①按照电路图连接电路，将六个电阻的阻值R记录在表格中。‎ ‎②闭合开关，读出电流表示数I和电压表的示数U，记录在表格中。‎ ‎③断开开关，将电压表并联在两端，闭合开关，读出电压表的示数U，记录在表格中。‎ ‎④仿照步骤③，再做四组实验。‎ ‎⑤根据公式P＝UI计算出各电阻的功率值并记录在表格中。‎ 实验数据记录表格 实验序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ R/Ω I/A U/V P/W ‎6.物理课上老师讲到导体电阻的大小与横截面积有关，小邹同学想导体的电阻大小与横截面积究竟有什么关系呢？小邹用自己家8弦古筝(古筝弦为铁铬铝合金丝，长都为1 m，古筝弦的横截面积近似圆形，直径分别为0.25 mm、0.30 mm、0.40 mm、0.45 mm、0.50 mm、0.55 mm、0.70 mm、0.90 mm)自制了一个实验板，在实验板两端分别有接线柱与合金丝导通。物理实验室还为小邹提供了：符合实验要求的电源、导线、开关、电流表、电压表。请你选用上述器材，设计一个实验证明“当导体的材料、长度和温度一定时，导体电阻大小与导体横截面积成反比”。‎ 请你：(1)画出实验电路图；(2)写出实验步骤；(3)画出实验数据表格。‎ 答案： (1)实验电路图如图专2.3-10所示。‎ 图专2.3-10‎ ‎(2)实验步骤：‎ ‎①按电路图把古筝的一根琴弦当作电阻R连入电路；‎ ‎②闭合开关，滑动滑动变阻器的滑片到合适位置，记录电压表、电流表的示数和琴弦直径到数据表格；‎ ‎③换根琴弦接入电路，滑动滑片到合适位置，记录电压表、电流表的示数和琴弦直径到数据表格；‎ ‎④仿照步骤③重复4次；‎ ‎⑤利用S=π计算6根不同琴弦的横截面积S，利用R=计算6根不同琴弦的电阻值。‎ ‎(3)数据表格 实验序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ U/V I/A D/m R/Ω ‎7. (2015·通州一模)实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源，滑动变阻器、电流表各一个，装有适量煤油的保温容器一个(容器内部封装有电阻不变的加热电阻丝 )，通过导线与接线柱相连，容器盖上安装有温度计(如图专2.3-11所示)，开关一个，秒表一个，导线若干。使用上述器材，设计实验证明：“在煤油沸腾之前，当煤油的质量和加热电阻丝的电阻一定时，在相同时间内，煤油升高的温度Δt与通过加热电阻丝电流的二次方成正比”。‎ 图专2.3-11‎ ‎ (1)在虚框中画出实验电路图(在电路图中，整个保温容器只需画出其中的加热电阻丝，用电阻符号代替)。‎ ‎(2)写出实验步骤。‎ ‎(3)设计实验数据记录表格。‎ 答案：(1)实验电路图如图专2.3-12所示。‎ 图专2.3-12‎ ‎(2)实验步骤：‎ ‎①将电流表调零，按图连接电路，移动滑动变阻器滑片使变阻器接入电路的阻值最大。‎ ‎②闭合开关，读出电流表的示数I。用温度计测量容器内煤油温度，同时用秒表开始计时；经过1 min停止计时，同时读出温度计的示数t。断开开关，将I、和t的值分别记录到表格中。‎ ‎③改变滑片的位置，闭合开关，读出电流表的示数I。用温度计测量容器内煤油温度，同时用秒表开始计时；经过1 min停止计时，同时读出温度计的示数t。断开开关，将I、和t的值分别记录到表格中。‎ ‎④仿照步骤③再进行四次实验。‎ ‎⑤计算电流的二次方，用计算煤油升高的温度，将结果记录到表格中。‎ ‎(3)实验数据记录表格 实验序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ I/A /℃‎ t/℃‎ Δt/℃‎ ‎8.(2015·通州二模)实验桌上有底面积已知为S的柱形容器一个，足量的水，细线若干，不同体积的石块六个，刻度尺和弹簧测力计各一。请你利用以上器材设计实验证明：“‎ 水对容器底部压力的变化量等于物体浸没时受到的浮力”。‎ ‎(1)写出简要的实验步骤。‎ ‎(2)画出实验数据记录表。‎ 答案：(1)实验步骤：‎ ‎①将弹簧测力计调零，把六个石块分别用细线系好，向柱形容器中注入适量水。‎ ‎②用刻度尺测出柱形容器内的水深。取一石块，挂在弹簧测力计下，测出石块重G，将石块浸没到容器内水中静止，且石块不接触容器，读出此时测力计的示数F，用刻度尺测量此时的水深h，将G、F、、h的数值记入表格。‎ ‎③更换不同的石块仿照步骤②再做5次实验。‎ ‎④用=G-F和分别计算出石块所受的浮力和容器底部压力的变化量。‎ ‎(2)表格 实验序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ G/N F/N /N /m h/m ΔF/N ‎9. (2014·海淀一模)实验桌上有符合实验要求的橡皮筋一根、已调好的弹簧测力计一个、刻度尺一把、细线若干。现将一块贴有白纸的木板竖直固定在一支架上，将一根两端带有调平衡螺母的杠杆安装在垂直于木板平面的转轴O上，并可绕转轴O在平行于木板的竖直平面内自由转动，杠杆上有间距相等的刻度线，如图专2.3-13所示。请你在如图所示装置的基础上，选用上述实验器材设计一个实验证明：“在杠杆平衡时，如果动力臂和阻力臂保持不变，则动力跟阻力成正比”。‎ 图专2.3-13‎ 请你写出实验步骤(可画示意图辅助说明)，画出实验数据记录表格。‎ 答案：实验步骤：‎ ‎(1)用细线做两个绳套，分别固定在杠杆转轴两侧的A点和B点处。调节杠杆两端的调平衡螺母使其水平平衡。把橡皮筋的一端用A点绳套固定，B点绳套挂在弹簧测力计的挂钩上。‎ ‎(2)竖直向上拉动弹簧测力计，同时用力竖直向上将橡皮筋的另一端C拉到D点，使杠杆水平平衡，标记D点的位置，用刻度尺测出此时橡皮筋的长度L，把弹簧测力计的示数记录在表格中。‎ ‎(3)将橡皮筋的C端直接挂在弹簧测力计上，竖直向上拉动弹簧测力计，使橡皮筋的长度仍为L，记录此时弹簧测力计的示数T。根据等效替代的思想，步骤(2)中橡皮筋C端拉到D点时对杠杆的拉力=T，将T和记录在表格中。‎ ‎(4)仿照步骤(2)(3)，不改变橡皮筋和弹簧测力计对杠杆所施拉力的作用点和方向，改变5次橡皮筋C端所拉到的位置点，同时改变弹簧测力计的拉力大小，使杠杆保持水平平衡，并记录相应的、T和。‎ 实验数据记录表：‎ 实验序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ T/N /N /N ‎10.(2014·东城二模)利用一个弹簧、一个带横杆的铁架台、一把刻度尺，设计一个实验，证明：力能使物体发生形变。请你写出实验步骤和实验现象(可画示意图辅助说明)。‎ 答案：把弹簧的一端(上端)固定在铁架台的横杆上，让弹簧自然下垂，用刻度尺记录此时弹簧的长度(或记录弹簧下端的位置O)，用力轻拉弹簧，使弹簧伸长，并用刻度尺记录此时弹簧的长度为，松手后弹簧回复到原来长度(弹簧下端回到O点)；再用较小的力轻拉弹簧，使弹簧伸长，用刻度尺记录此时弹簧的长度为；小于。这说明力的作用使弹簧发生了形变。‎ ‎11.(2014·朝阳二模)实验桌上有如下器材：足量的水、量杯、系有细线的3个体积不同的不溶于水的物体(其密度均大于水的密度，且物体能放入量杯中)、弹簧测力计。请利用上述器材设计实验证明：液体的密度保持不变时，物体浸入液体受到的浮力与物体排开液体的体积成正比。‎ 要求：(1)写出实验步骤；(2)画出实验数据记录表格。‎ 答案：(1)将弹簧测力计调零，在量杯中倒入适量的水。‎ ‎(2)读出量杯中水的体积，将物体挂在弹簧测力计下，测出物体所受重力为G。‎ 然后将物体的一部分浸入水中，读出弹簧测力计的示数，读出量杯中水的体积，将、G、、的值记录在表格中。‎ ‎(3)将物体浸没在水中，读出弹簧测力计的示数为，量杯中水的体积，将、的值记录在表格中。‎ ‎(4)分别将另两个物体挂在弹簧测力计下，仿照步骤(2)和(3)再做4次实验，将将、G、和记录在表格中。‎ ‎(5)根据公式＝计算出浸在水中物体所受的浮力，根据公式＝ 计算出，记录在表格中。‎ ‎(2)实验记录表：‎ 实验序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ G/N F/N /N ‎12.(2014·通州二模)实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源一个、已调零的电流表和电压表各一只、滑动变阻器一个、电阻箱一个、开关一个、导线若干。请你选用上述器材，设计一个实验证明“当通过导体的电流保持不变时，导体消耗的电功率与电阻的关系为P = kR(k为常量)”。请：‎ ‎(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。‎ 答案：(1)实验电路图：如图专2.3-14所示。‎ 图专2.3-14‎ ‎(2)实验步骤：‎ ‎①按电路图连接电路，电阻箱和滑动变阻器调到适当阻值，闭合开关。‎ ‎②读出电阻箱的数值R，电流表的示数I及电压表的示数U，并将R、I、U的数值记录在实验记录表中。‎ ‎③断开开关，调节电阻箱的数值，闭合开关，调节滑动变阻器，使得电流表的数值仍为I。重复步骤②。‎ ‎④仿照步骤③重做4次。‎ ‎⑤利用公式P=UI，计算出6次电阻箱R消耗的电功率P的数值，并记录在实验记录表中。‎ ‎(3)实验数据记录表：‎ 实验序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ R/Ω I/A U/V P/W