2020年浙江中考科学总复习课件：讲义 第三篇 第15课时　物理实验与探究 46页

第 15 课时　物理实验与探究 第三篇 物质科学（物理部分） 类型一　探究光的传播规律 典例 1 [2019 · 盐城 ] 小明做 “ 探究平面镜成像特点 ” 的实验时，将玻璃板竖直立在水平桌面上，在白纸上画出表示玻璃板前后两表面的位置 MM ′ 和 NN ′ 。 图 15 － 1 (1) 如图所示，用刻度尺测量玻璃板的厚度，其读数为 _________ cm 。 (2) 在玻璃板前放棋子 A ，观察到棋子在玻璃板中有两个像，一个较亮、另一个较暗，较亮的像是光线经 _________ ( 选填 “ MM ′ ” 或 “ NN ′ ” ) 面反射形成的。 (3) 为验证 “ 像是虚像 ” 的猜想，小明将一张白卡片放在 _________ 的位置， _________ ( 选填 “ 直接 ” 或 “ 透过玻璃板 ” ) 观察卡片上有无棋子 A 的像。 0.30 MM ′ 像 直接 (4) 将棋子 B ( 图中未画出 ) 放到玻璃板后，使它与较亮的像重合，并测量棋子 A 的右端到 MM ′ 的距离 l A 和棋子 B 的左端到 NN ′ 的距离 l B ，实验数据记录在下表中。 次数 1 2 3 4 l A (cm) 5.40 7.15 9.80 12.50 l B (cm) 5.20 6.96 9.61 12.32 分析数据可得：像到反射面的距离 _________ ( 选填 “ 小于 ” 或 “ 大于 ” ) 物到反射面的距离。 (5) 实验中，像与物到反射面的距离存在差值。小明对此很感兴趣，他想探究影响这一差值大小的因素。请帮小明提出一条有价值且可探究的问题： ______________________________________________________________ 。 小于 像与物到反射面的距离存在差值与玻璃板的厚度有什么关系？ 【 解析 】 (2) 由于像是由光的反射形成的，而玻璃的两面都能反射光，能成两个 像，前面的玻璃 MM ′ 表面反射的光较多，成的像较亮，后面的玻璃 NN ′ 表面由于光的反射后，物体反射的光减弱，故成的像较暗。 (3) 为验证 “ 像是虚像 ” 的猜想，小明将一张白卡片放在像的位置，可以直接观察光屏上是否有棋子 A 的像，如果有，则为实像，否则为虚像。 (4) 根据上述实验数据可知 l B ＜ l A ，即像到反射面的距离小于物到反射面的距离。 (5) 实验中，像与物到反射面的距离存在差值，原因可能是玻璃板有一定的厚度，则问题可以为：像与物到反射面的距离存在差值与玻璃板的厚度有什么关系？ 跟踪训练 1 [2019 · 金华校级模拟 ] 下列对各光学现象的相应解释或描述，正确的是 ( 　　 ) C 图 15 － 2 A ．影子是由于光的反射形成的 B ．蜡烛远离平面镜时，蜡烛的像变小 C ．插在水中的铅笔“折断”了，是因为光的折射 D ．只将 F 板绕 ON 向后转动，还能在 F 板上看到反射光线 类型二　探究能的转化与守恒 典例 2 [2019 · 温州 ] 小明参加科技节 “ 掷飞机 ” 比赛，该项目的规则是：纸飞机掷出后在空中滞留的时间越长成绩越好。查阅资料得知：纸飞机在空中滞留的时间与其形状、质量、出手速度和出手角度有关。小明认为还可能与纸飞机表面的粗糙程度有关。为了验证自己的猜想，小明准备了以下器材进行实验研究： 发射器 ( 如图 ) ；秒表；剪刀；面积、质量大小和 表面粗糙程度不同的两种纸 A 、 B 各若干张 ( 同种 纸正反面粗糙程度相同 ) 。 图 15 － 3 (1) 发射器的弹簧压缩得越短，释放后纸飞机获得的速度越大，其原因是 ____________________________________________________________ _________ 。 (2) 写出本实验的主要步骤。 【 答案 】 答题要点：自变量的设计 ( 纸飞机表面的粗糙程度 ) 、无关变量的控制 ( 质量、弹簧压缩程度、发射角度、选择无风的环境 ) 、因变量的观测 ( 空中滞留时间的测量 ) 、控制实验误差 ( 多次实验求平均值 ) 、实验结果的比较与分析。 弹簧压缩得越短，弹性势能越大，纸飞机获得动能越大，纸飞机的速度越大 满分示例： ①用剪刀将 A 、 B 两种纸裁成形状、面积大小相同的纸各若干张； ②将 1 张 A 纸叠放在 1 张 B 纸上，制作一只纸飞机；将 1 张 B 纸叠放在 1 张 A 纸上，按相同的折法制作另一只纸飞机； ③选择无风的环境，将两只纸飞机分别放在发射器上，压缩弹簧到相同的位置，以相同的角度进行发射； ④用秒表记录两只纸飞机滞空时间； ⑤多次重复实验； ⑥分别计算两只纸飞机的平均滞空时间，进行比较得出结论。 (1) 实验中可通过观察 __________ _________ 来判断物体重力势能的大小。 (2) 要探究重力势能大小与高度的关系应选择 _________ ( 选填编号 ) 进行分析比较。 (3) 分析比较图甲和图乙的实验结果可探究 ___________________________________________ 。 泡沫的下降高度 甲、丙 高度相同时，重力势能的大小与质量的关系 【 质疑 1】 小科认为：摆球质量越大，惯性也越大，所以相同条件下摆动会越慢，周期会越长。 【 探究 1】 选择不同的小球作为摆球进行实验：①测摆球的直径 D 和质量 m ，计算出摆球的密度 ρ ；②组装摆；③调节摆长 l ，使摆长为 800.0mm ；④在 θ <5° 时，让摆球从 A 点静止释放后摆动，测出摆动 30 次的时间 T 30 ；⑤计算周期 T ；⑥用不同的摆球重复上述实验。 减小实验误差 无关 【 质疑 2】 为什么资料中要求用密度较大的小球做摆球呢？ 【 探究 2】 小科用 D ＝ 39.86mm 、 ρ ＝ 0.08g/cm 3 的乒乓球按上述实验方法测出 T ＝ 2.023s 。 【 思考 2】 摆长一定时，用乒乓球做实验测得的 T 明显变大。其实，当摆球密度很小时，空气对摆周期的影响不可以忽略，因为摆球受到的外力 —— _________________________ 不可忽略了。 空气阻力 ( 或空气浮力 ) 【 解析 】 【 思考 1】(1) 一个周期太短，起始点和终止点很难精准把握，测量多个周期总时间求平均值，便于减小测量误差，属于累积法在科学测量中的应用。 (2) 分析四组数据，发现即使物体质量不等，摆的周期 T 几乎相等，在实验误差范围内。因此，摆长一定时，摆的周期与质量无关。 【 思考 2】 物体在液体或气体中运动时，受到的阻碍物体运动的力，叫做流体阻力。摆球在空气中运动会受到空气阻力。摆球在空气中也会受到空气浮力的作用。 跟踪训练 3 [2019 · 杭州上城区一模 ] 公园里小朋友在玩游戏，起初她紧紧环抱杆子悬空静止着，随着慢慢松手开始沿杆下滑，小金将其简化为模型来研究，如图甲。若 F 随时间变化的规律如图乙所示，有关小朋友在 0 ～ t 1 时间段所受摩擦力说法正确的是 ( 　　 ) A ．一直减小，到 t 1 时为零 B ．一直减小，到 t 1 时不为零 C ．先不变后减小，到 t 1 时为零 D ．先不变后减小，到 t 1 时不为零 C 图 15 － 6 类型四　探究浮力大小的影响因素 典例 4 [2019 · 杭州校级模拟 ] 某课外兴趣小组同学利用弹簧测力计和量筒研究 “ 浮力大小与排开液体多少的关系 ” ，设计了如下实验步骤和数据记录表格： ①在量筒中加入水，读出量筒内水面位置的刻度。 ②把系有细线的铁块挂在弹簧测力计的挂钩上，测出铁块的重力。 ③把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在盛有水的量筒里，再次读出弹 簧测力计的示数。 ④读出量筒内水面位置升高后的刻度。 ⑤计算铁块排开水的体积。求出铁块排开的水受到的重力。 　图 15 － 7 铁块的重力 (N) 实验后，该组同学进行了反思： (1) 量筒中不能加入太多的水，否则无法直接测出 ____________________________ ，从而不能得出实验结论。 (2) 通过以上实验得出结论不可靠，理由是 _________ 。 A ．没有进行多次重复实验 B ．没有换用其他液体进行实验 C ．没有进行物体部分浸入水中时的实验 水和铁块的总体积 ( 或水的体积 ) ABC 【 解析 】 根据阿基米德原理 F 浮 ＝ G 排 和根据称量法 F 浮 ＝ G － F 测量浮力，需要用弹簧测力计测量物体的重力和水中弹簧测力计的拉力，故表格中缺少 “ 铁块的重力 (N) ” 。 (1) 向量筒中加入 “ 适量的水 ” ，不能太少，否则不能把固体完全浸没， 也不能加入太多的水，否则在放入物体后超过量筒的量程不能测量出排开水的体积，从而不能得出实验结论。 (2) 为得到普遍性的规律，应换用不同液体进行多次重复实验以及进行物体部分浸入水中时的实验，多测几组数据进行分析，从而得出结论。 跟踪训练 4 [2019· 杭州校级模拟 ] 如图所示，溢水杯中装入一定质量的水 ( 水的密度用 ρ 表示 ) ，将小玻璃杯放入水中，小玻璃杯漂浮，当溢水杯中的水不再溢出，将烧杯放在溢水口下方 ( 如图甲 ) ，然后将物体 A 轻轻放入小玻璃杯中，使其和小玻璃杯一起漂浮在水面上 ( 如图乙 ) ，用量筒测出小烧杯中的水的体积为 V 1 ，再将物体 A 从小玻璃杯中取出，往溢水杯中补充适量水至如图甲所示状态，再将物体 A 轻轻放入水中，物体 A 沉入溢水杯底部，用量筒再次测出此时小烧杯中的水的体积为 V 2 ，则 V 2 _____ V 1 ( 选填“ >”“<” 或“＝” ) ，物体 A 受到的重力表达式为 ________ ，物体 A 的密度表达式为 _________ 。 ＜ ρgV 1 ρV 1 / V 2 图 15 － 8 类型五　探究电流、电压、电阻的关系 典例 5 [2019 · 连云港 ] 某实验小组利用如图所示电路探究 “ 导体中电流和电压的关系 ” ，提供的实验器材有：电源 (6V) 、电流表、电压表、定值电阻 (10Ω) 、滑动变阻器 (40Ω 　 0.5A) 、开关和导线若干。 (1) 请用笔画线代替导线，将图中实物电路连接完整。 图 15 － 9 (2) 闭合开关前，应该将滑片 P 置于 _________ 端 ( 选填“ A ” 或“ B ”) 。 (3) 小明同学进行了正确的实验操作，某次电流表的示数为 0.2A ，此时定值电阻消耗的功率为 _________ W ，变阻器接入电路的阻值为 _________ Ω 。 (4) 同组的小红同学想要探究“导体中电流和电阻的关系”，她又找来了两个阻值分别为 5Ω 和 20Ω 的电阻，用图示电路，为完成三次实验，则定值电阻两端电压的最小预设值是 _________ V 。 A 0.4 20 2 A ．要获得 3 组实验数据，电压预设值范围可以为 1.5 ～ 5V B ．要获得 3 组实验数据，电压预设值范围可以为 1 ～ 4V C ．若电压预设值为 4V ，滑动变阻器阻值调节范围 2.5 ～ 15Ω D ．实验电压预设值为 2V ，要获得 3 组实验数据，要更换最 大阻值大于 40Ω 的滑动变阻器 D 图 15 － 10 (1) 连接好电路，闭合开关，小灯泡发光，但电压表示数为 0 ，经检查，图中 a 、 b 、 c 、 d 四根导线有一根断了，则该导线是 _________ 。 (2) 在将滑动变阻器的滑片从一端缓慢移到另一端的过程中，发现电压表示数 U 与滑片移动距离 x 的关系如图乙所示，电压调节非常不方便，这是由于选用了 _________ 。 A ．滑动变阻器 A ( 阻值范围 0 ～ 500Ω ，滑片行程 10cm) B ．滑动变阻器 B ( 阻值范围 0 ～ 50Ω ，滑片行程 10cm) (3) 换用了另一个滑动变阻器并接通电路后，移动滑片位置，当小灯泡正常发光 时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为 _________ W 。 c A 1.9 变大 (2) 实验中测得的小灯泡相关数据记录在表中，则小灯泡正常发光时的电阻为 _________ Ω( 结果保留一位小数 ) 。 (3) 三次实验所求得的电阻值不同，其变化规律是 ____________________________ __ _________ _______ ，请根据所学知识解释其中原因： __________________________________________________________________________________________________ 。 8.3 随着小灯泡两端电压增大， 其电阻也增大 小灯泡两端电压升高、电流也增大时，灯丝温度升高，而灯丝的电阻会随着温度的升高而增大 C D (1) 如图甲所示，将弹簧测力计挂在铁架台上，用棉线将重物挂在弹簧测力计下 方，测出其重力为 7.6N ，将数据记录在表格中。 (2) 如图乙所示，将铁棒固定在铁架台上，将棉线在铁棒上绕 1 圈，读出弹簧测力计的示数为 2.9N ，老师告诉同学们，用重力减去弹簧测力计的示数，就可以算出棉线和铁棒之间的摩擦力，随后同学们算出此时的摩擦力为 4.7N 。 (3) 逐渐增加棉线绕在铁棒上的圈数重复实验，直至弹簧测力计的示数接近于 0 ，并将有关数据记录在表格中。 0.5 静摩擦 7.1 (5) 分析实验数据，在弹簧测力计的示数接近 0 之前，关于摩擦力与绳子缠绕圈数之间关系的探究结论是： ______________________________________________________________ _______ 。 【 解析 】 (4) 棉线与铁棒之间相对静止，它们之间的摩擦力是静摩擦力。因为用重力减去弹簧测力计的示数，就可以算出棉线和铁棒之间的摩擦力，所以摩擦力 f ＝ 7.6N － 0.5N ＝ 7.1N 。 (5)1 圈时摩擦力是 4.7N ， 2 圈时摩擦力是 6.5N ， 3 圈时摩擦力是 7.1N ， 4 圈时摩擦力是 7.4N ， 5 圈时摩擦力是 7.5N ，可见圈数越多摩擦力越大，摩擦力和圈数的比值不是定值，所以摩擦力和圈数不是成正比的关系。 绕绳的圈数越多，绳和铁棒间的摩擦力越大，但摩擦力和绕绳的圈数不成正比 4 ． [2019 · 衢州一模 ] 在探究 “ 通过导体的电流与电阻的关系 ” 时，小科选用的电源电压恒定为 4.5V ，电阻阻值分别为 5Ω 、 10Ω 、 15Ω 、 20Ω ，滑动变阻器 “ 50Ω 1A ” 。 (1) 小科连接了如图实验电路，闭合开关后，调节滑动变阻器，电流表、电压表均有示数，但电压表的示数保持不变，经检查，小科发现只要改动一根导线即可进行实验，请在需要改动的导线上打 “ × ” ，并用笔画线代替导线将电路修改正确。 U ＝ 2V 次数 电阻 (Ω) 电流 (A) 1 5 0.4 2 10 0.2 3 15 0.14 4 20 0.1 图 15 － 14 (2) 分析表格中的实验数据，可得出结论： ___________________________________________________ 。 (3) 小科发现家里有一只标有 “ 220V 　？ W ” 的白炽灯，他提出一个测定白炽灯额定功率的方法：用该白炽灯替换图中的定值电阻接入电路，刚闭合开关时白炽灯不发光，但测得如下图所示一组数据。于是，他求得此时灯丝的电阻为 35Ω 。小科再根据公式 P ＝ U 2 / R 求得该白炽灯的额定功率。你认为他的测量方法是否合理，并说明理由？ ___________________________________________________________________________________________ 。 电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比 不合理，该电阻值不是灯泡正常发光时的电阻 ( 或灯丝电阻会随温度升高而增大等 ) 图 15 － 15