
本專題主要用于熱學和力學的常規(guī)實驗探究類型題的復習備考。
在復習當中,考生們應對每個實驗的實驗原理與實驗方法及操作過程都熟練掌握,在老師的講授和自我做題總結(jié)中記住每個實驗的常考考點。有條件的學校,爭取讓學生把每個實驗都親自動手做一遍,在實踐中理解與掌握考點。
1.小歡和小亮兩位同學互相協(xié)作完成了以下兩個實驗。實驗一:探究水被加熱至沸騰過程溫度隨時間的變化規(guī)律(1)如圖25-1甲所示,應________________(選填“由上至下”或“由下至上”)固定各個儀器。(2)器材安裝好后,為適當縮短實驗時間,小亮同學在燒杯中倒入一些熱水,溫度計示數(shù)如圖25-1乙所示,則溫度計讀數(shù)為___________℃。
分析:要正確解答此題,需要掌握酒精燈與溫度計的使用規(guī)則。要用酒精燈的外焰加熱,溫度計的玻璃泡要完全浸沒在被測液體中,但不能碰到容器壁和容器底;溫度計讀數(shù)時,先確定是零上還是零下,認清分度值,再讀數(shù)。
(3)點燃酒精燈,待水溫升至90 ℃時,小亮同學每隔1 min讀出一次溫度計示數(shù),小歡同學及時記錄在以下表格內(nèi),如此持續(xù)8 min后停止了讀數(shù)。請根據(jù)表格中數(shù)據(jù),在圖25-1丙的坐標系中畫出水在沸騰前后溫度隨時間變化的圖線。由圖表可以看出,水的沸點是__________℃
實驗二:測量某品牌牛奶的密度(1)將天平放在水平桌面上,移動游碼至標尺左端零刻度線處,此時天平指針偏向分度盤左側(cè),小歡同學應將橫梁上的平衡螺母向________(選填“左”或“右”)調(diào)動,才可以使天平橫梁水平平衡。(2)他們進一步實施的操作步驟如下:①測出空燒杯質(zhì)量m1;②將該品牌牛奶倒一部分在燒杯中,測出牛奶和燒杯總質(zhì)量m2;③將燒杯中的牛奶再倒入量筒中,測出牛奶體積為V。他們測得牛奶的質(zhì)量m=____________(用m1、m2表示);求得該品牌牛奶的密度ρ=____________(用m1、m2、V表示)。(3)經(jīng)過分析,兩位同學很快發(fā)現(xiàn)上述實驗操作步驟有不足之處,所測得該品牌牛奶密度數(shù)據(jù)比包裝盒上公布的密度數(shù)據(jù)______(選填“偏大”或“偏小”)。
分析: (1)使用天平測量物體質(zhì)量之前要進行調(diào)平,即先調(diào)節(jié)平衡螺母,使天平橫梁水平平衡,平衡螺母相對于指針的調(diào)節(jié)規(guī)律是“左偏右調(diào),右偏左調(diào)”。(2)牛奶的質(zhì)量為前后兩次的質(zhì)量之差;根據(jù)密度公式求出密度。(3)要判斷測量值是偏大或偏小,需從質(zhì)量m的測量和體積V的測量兩方面進行分析。因為燒杯中的牛奶沒法完全倒入量筒,導致測量體積偏小,即密度偏大。
2.小明在“探究杠桿的平衡條件”實驗中,所用的器材有:杠桿、支架、彈簧測力計、刻度尺、細線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個。(1)實驗前,將杠桿中點置于支架上,調(diào)節(jié)平衡螺母,使杠桿水平平衡;實驗中,使杠桿在水平位置平衡,這樣做的好處是便于在杠桿上直接測量__________。
分析:若杠桿在水平位置平衡,當豎直向下拉杠桿時,力與杠桿剛好垂直,則杠桿上對應的長度就是力臂
(2)實驗過程中,將鉤碼懸掛于圖25-3中A點,保持阻力、阻力臂不變,在支點O右側(cè)不同位置,用彈簧測力計施加豎直向下的拉力(動力),使杠桿水平平衡,測出每一組動力臂l1和對應的動力F1,并記錄在表中。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,當l1為0.5 m時,F(xiàn)1為__________N。
(3)第3次實驗時,彈簧測力計剛好掛在B點,則鉤碼的總重力為__________N。
分析:根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2可以計算出(2)和(3)題
(4)實驗中小明發(fā)現(xiàn),保持杠桿處于水平平衡,當彈簧測力計的拉力方向偏離豎直方向時,彈簧測力計的拉力會變_______(選填“大”或“小”),原因是______________________。
分析:當彈簧測力計偏離豎直方向時,力臂變短,根據(jù)杠桿的平衡條件,此時拉力會增大。
(1)圖25-4甲是小明同學在調(diào)節(jié)天平平衡時的情景,請你指出他在操作上的錯誤:____________________。(2)用天平測出空燒杯的質(zhì)量是50 g。在燒杯中倒入適量的鹽水,用天平測量燒杯與鹽水的總質(zhì)量,天平平衡時砝碼和游碼示數(shù)如圖25-4乙所示,則燒杯中鹽水的質(zhì)量是________g。
1.(2019·朝陽市)小明同學利用實驗室中的器材測量鹽水的密度。
(3)將燒杯中的鹽水全部倒入量筒內(nèi),其示數(shù)如圖25-4丙所示,經(jīng)計算鹽水的密度是__________ kg/m3。小明用此方法測出的鹽水密度比真實值偏________(選填“大”或“小”)。
(4)小明想利用彈簧測力計、水和細線來測量石塊的密度,并設(shè)計了以下實驗步驟。①將石塊用細線系在彈簧測力計下,測出石塊的重力為G。②將石塊浸沒在水中,此時彈簧測力計示數(shù)為F。③石塊的密度表達式:ρ石=________(細線質(zhì)量忽略不計,水的密度用ρ水表示)。
2.(2020·百色市)小明用天平和量筒測量一塊礦石的密度,過程如下:(1)將天平放在水平臺上,把游碼移到標尺左端的零刻度線處,這時天平指針位置如圖25-5甲所示,則應將天平的平衡螺母向________(選填“左”或“右”)調(diào),使指針對準分度盤中央刻度線。
(2)將這塊礦石放在天平左盤,往右盤加減砝碼過程中,加入最小砝碼后,天平指針位置如圖甲所示,將最小砝碼取出,指針位置如圖25-5乙所示,接下來正確的操作是__________________,直至指針對準分度盤中央刻度線;此時右盤中砝碼和游碼位置如圖25-5丙所示,則這塊礦石的質(zhì)量是________g。
(3)把這塊礦石放入裝有20 mL水的量筒后,量筒內(nèi)水面如圖25-5丁所示,正確讀數(shù)視線是________(選填“a”“b”或“c”),這塊礦石的體積是________cm3。(4)這塊礦石的密度是______________g/cm3。實驗中由于礦石吸水,測得的礦石的密度__________(選填“大于”“小于”或“等于”)真實密度。
3.在探究“水沸騰時溫度變化的特點”實驗中:(1)安裝好實驗器材后,為縮短實驗時間,小強在燒杯中倒入熱水,熱水中溫度計的示數(shù)如圖25-6甲所示,此時溫度計的示數(shù)為________。
(2)當水溫接近90 ℃時,每隔1 min記錄一次溫度,并繪制了如圖乙所示水溫隨時間變化的圖象,由圖象可知:水沸騰時的特點是__________________________。水的沸點是________ ℃。從實驗數(shù)據(jù)分析得知此時當?shù)卮髿鈮篲_______(選填“大于”“小于”或“等于”)標準大氣壓。
(3)小強觀察到:沸騰時水中氣泡的情形為如圖丙中_______(選填“A”或“B”)圖。(4)小強同學想提高水的沸點,換用了火力更大的酒精燈加熱,這種做法________(選填“可行”或“不可行”)。
(一)探究固體熔化時溫度的變化規(guī)律1.(2019·云南省)學習小組的同學用如圖25-7甲所示的裝置探究某種晶體熔化時溫度變化的規(guī)律。
(1)如圖25-7甲的器材組裝有一不當之處是____________________________________。實驗中使物體受熱均勻的措施是________________(寫出一條即可)
試管內(nèi)晶體露出水面受熱不均勻
(2)待溫度升高到40 ℃開始,每隔1 min記錄一次溫度計的示數(shù),根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)得到如圖25-7乙的圖象,則該晶體的熔點是______℃,熔化經(jīng)歷了______min,該物質(zhì)在固態(tài)時的比熱容________(選填“大于”“小于”或“等于”)液態(tài)時的比熱容。
(3)另一小組的同學發(fā)現(xiàn),在晶體熔化過程中撤去酒精燈,晶體還會繼續(xù)熔化,原因是___________________________,晶體可以繼續(xù)________(選填“吸收”或“放出”)熱量。
水的溫度高于晶體的熔點
(二)探究水沸騰時的特點2.(2019·撫順市)小志和小麗分別利用如圖25-8甲所示裝置探究“水沸騰時溫度變化的特點”,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制出了如圖25-8乙所示圖象。
(1)某時刻溫度計示數(shù)如圖25-8甲所示,其溫度是________℃。
(2)由圖象可知:①水的沸點低于100 ℃,原因是氣壓________(選填“高于”“低于”或“等于”)1個標準大氣壓。②水沸騰時持續(xù)吸熱,溫度________。③第6 min時________(選填“小志”或“小麗”)的實驗裝置中水分子運動更劇烈。(3)實驗結(jié)束后,小志想到媽媽在煮餃子時加入一些冷水,鍋內(nèi)的水停止沸騰。原因是_____________________ (選填“溫度低于沸點”或“不能繼續(xù)吸熱”)。
(1)在兩燒杯中分別裝入初溫度相同且__________相等的沙子和水。
(三)探究不同物質(zhì)的吸熱能力3.利用如圖25-9甲所示的實驗裝置探究“沙子和水的吸熱能力的不同”。操作如下:
(2)用相同的酒精燈火焰加熱,并用玻璃棒不斷攪拌,每隔相同的時間記錄一次溫度,其中某時刻的溫度如圖25-9乙所示,其示數(shù)為________℃。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制成溫度與時間的關(guān)系圖象,如圖25-9丙所示。(3)實驗中,是通過比較______________來間接反映沙子和水吸收的熱量。
(4)分析圖25-9丙圖象可知,對于質(zhì)量相等的沙子和水,升溫較快的是________;若使兩者升高相同的溫度,則_______吸收的熱量較多,由此可見,_______的比熱容較大。
(一)測量固體和液體物質(zhì)的密度4.小王同學到宜賓翠屏山玩耍時,在去哪吒洞的路上撿到一個形狀奇特且不溶于水的物體,他想知道這個不明物體是由什么材料構(gòu)成,于是在實驗室進行了如下操作:
(1)已知空玻璃杯的質(zhì)量為53.8 g。(2)將該物體放入裝有適量水的透明玻璃杯中,發(fā)現(xiàn)物體下沉至杯底,如圖25-10甲,說明該物體的密度____________(選填“大于”“小于”或“等于”,下同)水的密度,物體對杯底的壓力_________其重力。(3)往杯中逐漸加入食鹽并攪拌,直至觀察到物體懸浮如圖25-10乙。
(4)取出物體,用調(diào)好的天平測玻璃杯和鹽水的總質(zhì)量,如圖25-10丙,總質(zhì)量為__________g。(5)將玻璃杯中的鹽水全部倒入量程為100 mL的量筒,如圖25-10丁,體積為________mL。
(6)通過以上實驗,可以得到物體的密度為_________kg/m3,根據(jù)表中的材料信息,這個物體可能是由____________構(gòu)成的。
(二)測量平均速度5.(2020·棗莊市)某實驗小組在“測量物體運動的平均速度”實驗中,讓小球從斜面A點由靜止開始滾下,頻閃照相機記錄了小球在相同時間內(nèi)通過的路程,照片如圖25-11所示。(1)依據(jù)照片可判斷,小球在做________(選填“加速”“減速”或“勻速”)運動;(2)如果頻閃照相機每隔0.2 s拍攝一次,并測得sAB=5 cm,sBC=15 cm,則小球在BC段的平均速度為_______m/s,小球在AC段的平均速度為________m/s;
(3)圖25-12中,能說明小球在斜面上運動情況的圖象是________; A B C D(4)小球在AD段運動過程中,經(jīng)過時間tAD中點時的速度為v1,經(jīng)過路程sAD中點時的速度為v2,則v1________v2(選填“>”“<”或“=”)。
(三)探究影響摩擦力大小的因素6.(2020·葫蘆島市)下面是岳岳探究“滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”的實驗。(1)如圖25-13甲所示,將一個木塊放在長木板上,用彈簧測力計沿水平方向________拉動,根據(jù)__________原理可以測出木塊受到的滑動摩擦力為________N。(2)如圖25-13乙所示,在木塊上放一個重物,重復上面的操作,比較甲、乙兩圖中彈簧測力計的示數(shù)可探究滑動摩擦力大小與____________的關(guān)系。
(三)探究影響摩擦力大小的因素6.(2020·葫蘆島市)下面是岳岳探究“滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”的實驗。(3)為了操作方便,岳岳對實驗進行了如圖25-13丙所示的改進,將彈簧測力計固定,拉動木塊下的毛巾,木塊相對地面保持靜止,這樣改進后________(選填“需要”或“不需要”)勻速拉動毛巾。比較甲、丙兩圖可得出:壓力相同時,__________________,滑動摩擦力越大。
7.(2020·煙臺市)在“探究液體壓強與哪些因素有關(guān)”的實驗中:(1)實驗前,小明利用U形管、軟管、扎緊橡皮膜的探頭等組裝成壓強計后,發(fā)現(xiàn)U形管兩側(cè)液面不相平,如圖25-14甲所示,他應做的調(diào)節(jié)是________(選填字母)。A.取下軟管重新安裝B.將右側(cè)管中高出的液體倒出
(2)調(diào)整好壓強計后,小明按圖25-14乙所示開始實驗,實驗記錄的數(shù)據(jù)如表:a.比較序號①②③三組數(shù)據(jù),探究的問題是___________________________________________________。b.比較序號____________三組數(shù)據(jù),可以得出結(jié)論:同種液體中,深度越大,液體的壓強越大。c.比較序號⑤⑥兩組數(shù)據(jù),可得出的結(jié)論是_____________________________________________________。
在同一深度,液體向各個方向的壓強是否相等
深度相同時,密度越大,液體的壓強越大
(3)1648年,物理學家帕斯卡做了著名的“帕斯卡裂桶實驗”,如圖25-14丙所示。實驗中帕斯卡只用了幾杯水就讓裝滿水的木桶向四周裂開,這個實驗現(xiàn)象能夠驗證液體壓強的哪些特點?________________________________________________________________________。
液體壓強隨著深度的增加而增大;液體內(nèi)部向各個方向都有壓強
8.在探究“壓力的作用效果跟什么因素有關(guān)”的實驗中,小明同學用一塊海綿、一張小桌子和一個砝碼,做了如圖25-15所示的一系列實驗,請注意觀察、分析,并回答下列問題。(1)實驗中小明是通過觀察海綿的______________來比較壓力作用效果的大小。
(2)分析比較甲、乙的實驗現(xiàn)象,乙中小桌子上加砝碼的目的是為了________(選填“增大”或“減小”)壓力;可得出結(jié)論:當____________相同時,壓力越大,壓力的作用效果越明顯。(3)分析比較乙、丙的實驗現(xiàn)象,丙中小桌子倒放的目的是為了________(選填“增大”或“減小”)受力面積;可得出結(jié)論:當________相同時,受力面積越小,壓力的作用效果越明顯。
(4)將該小桌和砝碼放在如圖25-15丁所示的木板上,比較圖丙中海綿受到的壓強p丙和圖丁中木板受到的壓強p丁的大小關(guān)系為p丙________p丁(選填“>”“<”或“=”)。
(五)探究影響浮力大小的因素9.在語文課本上學習了“死海不死”的文章后,小敏想探究“浮力的大小與哪些因素有關(guān)”,她提出了如下猜想:猜想一:可能與液體的密度有關(guān)。猜想二:可能與物體排開液體的體積有關(guān)。猜想三:可能與物體浸沒在液體中的深度有關(guān)。為了驗證上述猜想,她按照圖25-16中字母順序做了如下實驗:
(1)分析比較實驗步驟A、C、D,可以驗證猜想_____是錯誤的,浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度________關(guān)。(2)分析比較實驗步驟A、B、C,可以驗證猜想_____是正確的,并由此聯(lián)想到,輪船的滿載排水量越____(選填“大”或“小”),它的承載能力就越強。
(3)分析比較實驗步驟____________,可以驗證猜想一是正確的。分析圖中提供的信息,可知圖E中物體所受的浮力大小為________N,計算可知鹽水的密度是__________kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
(4)實驗中采用了______________的研究方法,下列問題的研究中,也用到這種方法的是________。A.將乒乓球靠近發(fā)聲的音叉,通過乒乓球被彈開顯 示音叉在振動B.在研究磁場時,引入“磁感線”的概念C.探究電流與電壓、電阻的關(guān)系D.伏安法測電阻
(六)探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系10.(2020·綏化市)小紅設(shè)計了如圖25-17所示的實驗來探究“浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系”。(1)實驗的最佳順序是________(選填字母)。A.甲、乙、丙、丁B.丁、甲、乙、丙C.乙、甲、丁、丙(2)圖乙中物體受到的浮力是________N。通過實驗可得到的結(jié)論是:浸在液體中的物體,受到的浮力大小等于它_______________________________。
(3)以下情況會影響結(jié)論的是________(選填字母)。A.圖乙中水面未到達溢水杯的溢水口 B.圖乙中物體未全部浸沒在水中(4)將圖乙中的水換成酒精(ρ酒精=0.8×103 kg/m3),物體受到的浮力________(選填“變大”“變小”或“不變”)。(5)小紅利用上述實驗中的器材和木塊,探究“漂浮在液面上的物體所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”,實驗過程中________(選填“甲”“乙”“丙”或“丁”)步驟不需要彈簧測力計。
(七)探究物體的動能大小與物體的質(zhì)量、速度的關(guān)系11.(2020·溫州市)在做“探究動能大小與質(zhì)量關(guān)系”的實驗時,小明想:小球從相同高度滾下,若小球材質(zhì)和斜面傾角不同,到達水平位置時的速度會相同嗎?(1)圖25-18是用擋板控制大小不同的兩個小球在斜面上起始位置的兩種方案,小明實驗時選擇A方案而 不能選擇B方案的原因是____________________________________________________________________。
B方案中兩球從起始位置到水平位置的高度差不同
(2)小明選擇大鋼球、小鋼球、木球以及可調(diào)整傾角的斜面進行實驗。分別讓球從斜面同一高度由靜止開始釋放,利用測速儀測出球到達水平位置時的速度如表所示。分析表中數(shù)據(jù)可知:要使球到達水平位置時的速度與球是鋼質(zhì)或木質(zhì)無關(guān),則斜面傾角不可能是________(選填字母)。A.15° B.25° C.35° D.45°
(3)小明利用圖25-19裝置做“探究動能大小與質(zhì)量關(guān)系”的實驗時,通過觀察球撞擊相同塑料軟片的數(shù)目來比較球的動能大小(圖中未畫出固定塑料軟片的裝置)。老師指出此裝置不適合體積不同的兩個球做實驗,原因是___________________________________________________________________________。
塑料軟片對不同體積的小球的阻力不同
(八)探究杠桿的平衡條件12.(2019·阜新市)在“探究杠桿平衡條件”的實驗中。(1)如圖25-20甲,把質(zhì)量分布均勻的杠桿中點O作為支點,其目的是消除____________對實驗的影響。為了方便直接測出力臂,實驗前應先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡,當在A處掛上鉤碼后杠桿轉(zhuǎn)動,說明力能改變物體的____________。
(2)圖25-20乙中杠桿恰好處于水平位置平衡,若在A處下方再掛一個相同的鉤碼,為使杠桿保持水平平衡,需將掛在B處的鉤碼向右移動________格。當杠桿平衡、鉤碼靜止時,掛在A處的鉤碼所受重力和鉤碼所受拉力是一對________力。
(3)如圖25-20丙,小明取下B處鉤碼,改用彈簧測力計鉤在C處,使杠桿再次在水平位置平衡,彈簧測計示數(shù)________(選填“大于”“小于”或“等于”)1 N,如果豎直向上拉動彈簧測力計,它是________(選填“省力”“費力”或“等臂”)杠桿。(每個鉤碼重0.5 N)(4)小明經(jīng)過多次實驗,分析實驗數(shù)據(jù)后得出了杠桿平衡條件:____________________________________________________________。
F1l1=F2l2(或 動力×動力臂=阻力×阻力臂)
(九)斜面和滑輪組的機械效率13.(2020·湘潭市)測量如圖25-21所示滑輪組的機械效率,部分實驗數(shù)據(jù)如下表。
(1)實驗過程中,應緩慢拉動彈簧測力計,使鉤碼豎直向上做________運動。第1次實驗時,彈簧測力計示數(shù)如圖25-21所示,為________N。(2)第2次實驗時所做的有用功為__________J,滑輪組的機械效率是________。
(3)分析1、2、3次實驗的數(shù)據(jù)可知,使用同一滑輪組提升重物時,重物重力越________(選填“大”或“小”),滑輪組的機械效率越高;分析3、4次實驗的數(shù)據(jù)可知,滑輪組的機械效率與鉤碼上升的高度________(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。(4)結(jié)合生產(chǎn)生活實際,用滑輪組提升重物時,下列選項中也可提高機械效率的是________(選填字母)。A.增大繩重 B.減輕動滑輪重 C.加快物體提升的速度
14.(2020·河北省)斜面是一種簡單機械,在生活和生產(chǎn)中使用斜面的好處是可以省力,如盤山公路。那么斜面的省力情況與哪些因素有關(guān)呢?(使用斜面的省力情況可以通過比較沿斜面拉力F與物體重力G的比值大小來判定,比值越小,越省力)小明做了如下猜想:猜想1:與斜面的表面材料有關(guān);猜想2:與斜面的傾斜程度有關(guān);猜想3:與物體受到的重力大小有關(guān)。
小明為驗證上述猜想,利用如圖25-22所示的裝置進行了實驗。實驗中所用的物塊材料及其表面粗糙程度相同,在沿斜面拉力的作用下,在斜面上做勻速直線運動。實驗中相關(guān)的記錄如表。
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