資源簡介

提出問題
例1（2010 湖州）小凌同學在學習了磁知識后，對磁現象很感興趣．一天晚上，她在臺燈下研究磁鐵，偶然發現當磁鐵靠近發光的臺燈時，燈泡內的鎢絲晃動了．讓我們和小凌同學一起來探究：
（1）提出問題： ？
燈泡內的鎢絲為什么會晃動？
（2）建立假設：①可能是磁鐵對鎢有吸引作用；②可能是…
（3）獲得證據：小凌找來同樣的鎢絲，用磁鐵靠近，發現鎢絲不能被吸引．
（4）得出結論：鎢絲晃動并不是磁鐵對鎢有吸引作用，而是 。
思路分析：當磁鐵靠近發光的燈泡時，燈泡內的鎢絲會晃動。造成這一現象的原因可能有兩個：一是磁鐵吸引鎢絲，二是磁鐵對通電的鎢絲有力的作用。小凌找來同樣的鎢絲，用磁鐵靠近，發現鎢絲不能被吸引，第一種可能被排除，因此，只能是第二種原因。我們學過電動機原理，知道通電導體在磁場中受力的作用，燈泡發光是因為燈絲里有電流通過，當磁鐵靠近它時，鎢絲會因受到磁場力的作用而晃動。
答案：（1）燈泡內的鎢絲晃動是因為磁鐵對它有力的作用嗎？（或磁鐵對電流有力的作用嗎？） （4）磁鐵對通電的鎢絲有力的作用（或鎢絲通電后產生了磁場，磁鐵和磁場有相互作用所以 晃動）
例2 （2010黃岡）小明了解到用刻度尺測物體長度時會有一些因素引起測量誤差，其中刻度尺的溫度變化也是引起誤差的原因之一，他想通過實驗研究刻度尺長度隨溫度變化的情況．
（1）小明找來兩把完全相同，長為20cm的鋼尺，一把放在冰箱充分冷凍，一把放在陽光下長時間曝曬，再將兩把鋼尺互相測量，結果發現兩把鋼尺的長度幾乎沒有差異，請寫出造成這種結果的原因（寫出一條即可）： 。
（2）他重新設計了如圖所示的裝置研究物體長度隨溫度變化的情況．裝置中AB是粗細均勻的銅棒，COD是可繞O點轉動的指針，實驗時，A端固定不動，指針C端緊靠在銅棒B端，當用酒精燈給AB加熱時，小明可以通過觀察 分析金屬棒受熱時長度的變化．裝置中指針設計成CO段比OD段短，這對實驗現象起到了
作用．
（3）請你根據小明的實驗提出一個值得探究的問題．
思路分析：絕大多數物體都有熱脹冷縮的性質，尤其是氣體最為顯著，而固體則最不明顯。兩把鋼尺，一把放入冰箱冷凍，另一把放在陽臺上暴曬，由于鋼質隨溫度變化不大，所以兩把鋼尺長度變化很小，簡單的測量工具無法測量出微小的變化。采用圖示裝置可以將AB棒的微小形變放大。
答案： (1)兩把鋼尺長度變化太小，簡單的測量工具無法測量出微小的變化。
(2)指針示數變化(答指針偏轉角度亦可)；放大 (3)物體在溫度變化時，物體的長度變化是否與材料(物體的自身長度、溫度的變化大小等)有關 (其他合理答案亦可)
第2節 猜想與假設
例3（2011宿遷） 逆風騎自行車時，彎著身體，會省力些；雨天，撐傘逆風行走時，風速越大，行走越困難．這是因為受到空氣阻力的作用．物體所受空氣阻力大小與哪些因素有關呢 小明猜想可能與物體的迎風面積和風速有關．為驗證以上猜想，小明選用了如下器材：可調速電風扇（高、中、低三檔）、彈簧測力計、面積不同的塑料擋板三塊、光滑玻璃板、小車．
（1）小明設計了如圖所示實驗，用電風扇向小車及擋板吹風，模擬小車運動時受到的空氣阻力．根據 的知識，通過彈簧測力計即可測出小車受到的空氣阻力．
（2）小明在探究風速對小車所受空氣阻力的影響時，保持迎風面積一定，測得數據如下：
風速 低 中 高
小車受到的空氣阻力/N 0.8 2.2 3.8
通過對表中數據分析，可得出的結論是： ．
（3）小明還想探究迎風面積對小車所受空氣阻力的影響，請你幫他設計出主要的實驗步驟： ．
（4）你認為影響物體所受空氣阻力大小的因素可能還有 （寫出一個）．
思路分析：小車在彈簧測力計的拉力和空氣阻力的作用下處于平衡狀態，所以根據二力平衡知識通過彈簧測力計即可測出小車受到的空氣阻力。（2）（3）問要注意控制變量法的應用。影響物體所受空氣阻力大小的因素除了與風速、迎風面積有關外，還與物體的形狀等有關。
答案：（1）二力平衡
（2）在迎風面積相同時，風速越大，阻力越大（或風速越大，阻力越大），只答阻力與風速有關不得分
（3）保持電風扇風速不變，在小車上放置面積不同的塑料擋板，分別測出小車所受到的空氣阻力
（4）物體的形狀（或物體表面光滑程度或空氣密度等等只要合理即可得分）
第3節 制定計劃與設計實驗
例4．（2011·廣東清遠）在探究“浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗時，一組同學根據生活經驗提出了如下猜想：
A．浸在液體里的物體受到的浮力大小可能跟深度有關；
B．浸在液體里的物體受到的浮力大小可能跟排開液體的體積有關；
C．浸在液體里的物體受到的浮力大小可能跟液體的密度有關．
實驗桌上有如下器材：量程符合實驗要求的彈簧測力計一個，一個大水槽里盛有足夠深的水，體積相同的若干鉤碼．該組同學所做的實驗過程如圖18所示．
（1）鉤碼浸沒在水中時受到的浮力是 N；
（2）比較 ，可知猜想A是錯誤的；
（3）比較b、c、d，可知猜想 是正確的；
（4）完成該實驗后，該組同學在此實驗的基礎上，設計了一個實驗來證明：“浸在液體中的物體所受的浮力大小與它排開液體的體積成正比”．請你根據現有器材寫出主要的實驗步驟．
解析：（1）a測量的是鉤碼的重力G=0.5N，d或e測量的是鉤碼浸沒在水中時鉤碼受到的豎直向上的拉力，F拉=0.3N，此時鉤碼受到的浮力為F浮=G-F拉=0.5N-0.3N=0.2N。
（2）猜想A認為，浸在液體里的物體受到的浮力大小可能跟深度有關，那就需要把鉤碼浸入同種液體中，改變鉤碼在液體中的深度，然后比較彈簧測力計的讀數，如題中d、e，實驗發現，深度不同，測力計讀數相同，即浮力相同，這說明猜想A錯誤。
（3）比較b、c、d可知，浸在液體里的物體受到的浮力大小跟排開液體的體積有關，猜想B是正確的.
（4）參考下面答案部分。
參考答案：（1）0.2 （2） d、e （3）B
（4）寫出主要的實驗步驟：①把三個鉤碼掛在一起，然后掛在調節好的彈簧測力計下，測出它們的總重為G，記錄在表格中。②用彈簧測力計吊著三個鉤碼，使最下方的鉤碼浸沒在水槽里的水中，讀出此時彈簧測力計的示數為F，記錄在表格中。③依次增加鉤碼浸沒在水中的個數，仿照步驟②分別讀出彈簧測力計的示數，直至三個鉤碼全部浸沒在水中，記錄每次彈簧測力計的示數。 ④利用計算出各次鉤碼所受的浮力，記錄在表格中．
例5．（2011·阜新）物理實驗課上，老師讓同學們自選器材測量物體的密度。小雨選擇了天平、量筒、水和細線，測量橡皮泥的密度。實驗操作過程如下圖所示：
（1）上圖中合理的操作順序是 (填序號)。
（2）由圖可知，橡皮泥的質量m= g，橡皮泥的體積V= cm3，則橡皮泥的密度ρ= kg／m3。
（3）測量完密度后，小雨還想知道浮力的大小與物體所受的重力大小是否有關，再給你一只彈簧測力計，請你幫他設計一個實驗驗證他的猜想。(簡要寫出實驗過程及分析論證)
思路分析：用天平和量程來測量固體的密度時，要先測量固體的質量，再利用量筒和水測量固體的體積，順序不能顛倒，否則固體上沾有水，測量的質量不準確，給實驗帶來誤差．
根據砝碼和游碼對應的刻度值計算物體的質量，讀出物體浸沒水前后水面到達的刻度，求出物體的體積，根據密度公式計算物體的密度．
浮力大小跟液體的密度和物體排開液體的體積有關，在探究浮力和重力是關系時，采用控制變量法，保證液體的密度和排開液體的體積相同，采用水做實驗保證液體密度相同，采用橡皮泥浸入前后水面到達的刻度相同保證橡皮泥排開水的體積相同，把橡皮泥分成重力大小不同兩塊，分別測量重力和在水中時彈簧測力計的示數，求出浮力，比較浮力和重力，得出結論．
（1）首先測量橡皮泥的質量，然后量筒內倒入適量的水，讀出水的體積，再把橡皮泥用細線拴好，浸沒在水中，讀出水面到達的刻度．
（2）游碼對應的刻度值，標尺每一個大格代表1g，每一個小格代表0.2g，游碼對應的刻度值是4.4g，物體的質量=砝碼的質量+游碼對應的刻度值=20g+4.4g=24.4g，物體的體積=V﹣V'=80ml﹣60ml=20ml=20cm3，ρ===1.22g/cm3=1.22×103kg/m3．
（3）實驗過程：①將橡皮泥分成大小不等的兩塊，將小塊橡皮泥用細線系好掛在彈簧測力計下，測出小塊橡皮泥受重力為G1，再將小塊橡皮泥浸入裝有適量水的量筒中記下水面到達的刻度V，并記下彈簧測力計示數F1．
②取出小塊橡皮泥，用同樣方法測出大塊橡皮泥受重力為G2，將大塊橡皮泥浸入量筒中使水面到達刻度V，記下彈簧測力計示數F2．
分析論證：分別求出小塊、大塊橡皮泥所受浮力F浮1=G1﹣F1，F浮2=G2﹣F2，比較F浮1與F浮2，若F浮1=F浮2，說明浮力大小與物體重力無關；若F浮1≠F浮2，說明浮力大小與物體重力有關．
答案：（1）CAB(或ACB) （2）24.4；20；實驗過程和分析論證見解析。
第4節 進行實驗與收集證據
例6（2011·山東臨沂）在測量額定電壓為2.5V的小燈泡工作時的電阻實驗中：
（1）在連接電路時開關應　　　　　。
（2）曉明同學連接完電路后，閉合開關，發現電壓表向右偏轉，而電流表指針向零刻度的左邊偏轉，造成這一現象的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）曉明同學排除故障后連接成了如圖所示的電路，閉合開關，發現燈泡較暗，為了讓小燈泡正常發光，應將滑動變阻器的滑片向　　　　　　端（選填“左”或“右”）移動。
（4）當小燈泡正常發光時，電流表指針如圖乙所示，則通過燈泡的電流是　　　　A，小燈泡正常工作時的電阻是　　　　　　Ω。（結果保留一位小數）
【思路分析】本題考查的是電學的綜合知識，涉及的面較廣。（1）從培養學生良好的實驗習慣及保護電路的角度出發，開始連接電路時，開關應該是斷開的，滑動變阻器應該達到最大值，使電路中的電流最小，起到保護電路的作用。（2）閉合電路后，電流表向零刻度的左邊偏轉，說明電流表正負接線柱接反了（3）閉合開關，發現燈泡較暗，是因為燈泡實際功率小，通過它的電流太小。要增加燈泡電流，可以減小電路中的電阻，這可通過向左調節滑動變阻器調節滑片實現。(4)燈泡正常發光，，則電壓應為2.5V，由圖可知，量程為0～0.6A則讀數為0.26A，則由歐姆定律得：R= = =9.6Ω．
【答案】（1）斷開?。?）電流表接線柱接反了　（3）左?。?）0.26；9.6
【點評】本題考查伏安法測電阻的實驗原理、電流表的接法要求及數據的分析，這些是該實驗的基礎內容，應理解并能應用，難度中等。
第五節 分析與論證
例7（2011銅仁）某同學在“探究浮力大小與什么因素有關”時，做了如下圖所示的實驗。根據要求完成下列探究過程。
（1）石塊的重力G= N。
（2）石塊浸沒在水中后測力計的示數G′= N，由此可得石塊所受浮力F浮= N。
（3）石塊排開水所受到的重力G排= N。
（4）比較F浮和G排的大小，可以發現：F浮 G排。
解析：本題重點是彈簧測力的讀數，關鍵是認清分度值和指針所指示的刻度；物體在液體中受到的浮力等于在空氣中時彈簧測力計的示數減去物體浸沒在在液體中的時彈簧測力計的示數．
（1）彈簧測力計的分度值為0.2N，指針指在3N刻度上，所以在空氣中石塊的重力為3N；
（2）石塊浸入水中后，彈簧測力計的指針指在1N下面第3個小格上，示數為1N+0.2N×3=1.6N，石塊在水中所受浮力F浮=G﹣G′=3N﹣1.6N=1.4N；
（3）空桶的重力為0.4N，空桶和石塊排開的水總重力為1.8N，所以石塊排開水所受的重力G排=1.8N﹣0.4N=1.4N；
（4）比較浮力和排開的水的重力發現，二者大小相等，浮力的大小等于排開的水所受的重力．
答案：（1）3.0 （2）1.6；1.4 （3）1.4 （4）=
點評：浸在液體中的物體受到浮力的作用，浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力，由本實驗可以得出著名的阿基米德原理。
例8（2011·江蘇南京）在綜合實踐活動中，某興趣小組的同學利用紙錐和小金屬球來研究“空氣阻力和速度的關系”．取三個相同的紙錐，每個紙錐的質量為m，并編號為甲、乙、丙，其中在乙紙錐內固定質量為3m的小金屬球，在丙紙錐內固定質量為8m的小金屬球．讓它們從不同高度分別自由落下，并以豎直磚墻為背景，當進入豎直磚墻的區域時，用照相機通過每隔相等的時間曝光一次的方法記錄紙錐的運動過程，如圖是其中一段的示意圖．請根據圖示回答下列問題：
(1)對于圖中的這段運動過程，下列說法正確的是 ；
A．只有甲做勻速直線運動
B．只有乙做勻速直線運動
C．只有丙做勻速直線運動
D．甲、乙、丙都做勻速直線運動
(2)對于圖中的這段運動過程，甲、乙、丙三個紙錐的速度之比是 ；它們所受的空氣阻力之比是 ；由此可以得出的實驗結論是 ．
【思路分析】（1）由圖分析可知甲乙丙在各自相同的時間內，通過的路程都相同，故甲、乙、丙都做勻速直線運動。（2）相同時間內，各自通過的路程之比，即為速度之比。由于做的是勻速直線運動，即阻力和物體的重力是一對平衡力，阻力的大小等于重力，阻力之比即是其各重力之比。最后根據其速度之間的關系、阻力之間的關系，可以推出下落時所受空氣阻力與速度之間的關系。
【答案】(1)D (2)1∶2∶3 1∶4∶9 形狀相同的紙錐，下落時所受空氣阻力與速度的平方成正比
【點評】本題重點考查了學生的科學探究能力，分析問題的能力。試題難度較大。
評估
例9（2011連云港市）某實驗小組做“伏安法測量電阻”的實驗，所用的器材有：電壓為3V的電源，待測電阻Rx ，以及符合實驗要求的滑動變阻器、電流表、電壓表、導線和開關。圖（甲）是沒有連接完整的實物電路。
（1）請你用筆畫線代替導線將實物電路連接完整。
（2）連好電路閉合開關前，應將滑動變阻器滑片P置于_________端（選填“最左”或“最右”）。
（3）實驗中，閉合開關，移動滑片．電流表、電壓表均無示數。為了檢查電路故障，他們借助一根檢測導線進行檢測，當該導線兩端分別接不同點時．對應的現象如下表所示。由此可以判斷電路發生的故障是________________________。
（4）排除故障后進行實驗，當電壓表示數為2.4V時電流表的 示數如圖（乙）所示，這時電流為_____A，他們利用此 組數據即得出該待測電阻Rx的阻值，結束了實驗。你 認為他們這種做法有何不妥？答___________________。
【思路分析】（1）測量電阻實驗的原理是歐姆定律，要測量電阻的大小，必須測量出通過電阻的電流和電阻兩端的電壓，所以電流表要串聯在電路里，電壓表要并聯在被測電阻的兩端，電路連接如圖。（2）為了保護開始實驗時不燒壞電阻，滑動變阻器要調節到最大值。（3）用電線接ab時電壓表、電流表均無示數，說明電路是開路的，用電線接ac時電壓表、電流表均無示數，說明電路是開路的，用電線接ad時電壓表、電流表有示數，說明cd之間是開路的，用電線接cd時電壓表、電流表有示數，說明cd 之間的電路是開路的。（4）為了減小誤差應該多次測量，求出電阻的平均值。
【答案】（1）
（2）最左 （3）c、d間導線斷路 （4）0.3 沒有多次測量取平均值
【點評】本題應用了電路、電流表、電壓表、滑動變阻器、歐姆定律等知識，容易在判斷電路故障中出現錯誤，連接電路時電流表、電壓表量程選錯，正負接線柱接錯，難度較難。

交流與合作
例10某物理興趣小組的同學為探究導體電阻與導體長度和橫截面積之間的定量關系，設計了如圖甲所示的電路．實驗時他們將所選的兩種金屬絲接入電路１和２的位置，通過比較電壓表的示數來比較電阻絲的大?。F有幾根康銅合金絲和鎳鉻合金絲，其規格如下表所示：
編號 材料 長度(m) 橫截面積（mm2）
A 鎳鉻合金 0.3 0.5
B 鎳鉻合金 0.6 0.5
C 鎳鉻合金 0.3 1.0
D 康銅絲 0.3 0.5
E 康銅絲 0.3 1.0
F 康銅絲 0.8 0.8
（1）在探究導體電阻與導體長度之間的定量關系時，他們將編號為　　　　兩根金屬絲對應接入電路１和２的位置，當發現電壓表示數U1:U2接近 時，可以初步判定：在導體的材料和橫截面積相同的條件下，導體的電阻與其長度成正比．
（2）在探究過程中，如果將編號為A和C兩根金屬絲接入電路１和２的位置，則他們想探究的是導體電阻與　　　　　　之間的定量關系．
（3）在“交流與合作”時，有位同學提出：用如圖乙所示的電路，將所選的金屬絲分別接入電路M、N之間，讀出電流，然后利用電流跟電阻之間的反比關系，也能探究導體電阻與導體長度和橫截面積之間的定量關系．你認為他的實驗方法合理嗎？請說明理由．
思路分析：道題的電阻受材料、長度和橫截面積的影響，在研究導體的電阻與導體長度之間的定量關系時，應控制材料、橫截面積相同，可選編號為A和B的兩根金屬絲。根據串聯分壓原理，導體兩端的電壓與導體的電阻成正比，通過比較串聯電路中兩電阻的電壓大小，可知兩電阻值大小的關系。編號為A和C的兩根金屬絲的材料、長度均相同，而橫截面積不同，故選擇他們時，探究的是電阻與橫截面積之間的關系。要使通過導體的電流跟電阻成反比，則要使電壓保持不變，不同的金屬絲電阻不同，若將其接入電路M\N之間，M\N兩端的電壓會發生變化，因此這種實驗方法不合理。
答案：見思路分析。
第28題圖
可調速電風扇
彈簧測力計
塑料擋板
光滑玻璃板
圖18
甲 乙 丙

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