例 物理學習小組的同學利用圖－1體驗“模擬引力”，提出了如下問題：繩子的拉力大小與什么因素有關呢？并提出了以下三個猜想：
【猜想與假設】
猜想A：與小球的質(zhì)量大小有關；
猜想B：與小球運動的快慢有關；
猜想C：與繩子的長度有關.
【設計與進行實驗】
為了驗證猜想，物理小組進行實驗探究：在一根細繩的一端拴住一個小球，用手抓住繩子的另一端，掄動細繩，讓小球在光滑水平面上沿圓圈做勻速運動，如圖－2所示.實驗中，用手感受繩子的拉力大小.多次實驗后，得到的實驗數(shù)據(jù)記錄如上表：
【分析與論證】
(1)實驗中，在繩子拉力的作用下，小球的運動方向不斷改變.這一現(xiàn)象可說明繩子拉力的作用效果是改變物體的________；若繩子斷了，小球將________(選填“繼續(xù)運動”或“保持靜止”)，這是因為小球________.
(2)分析對比________兩次實驗的數(shù)據(jù)，可以初步驗證猜想A；分析對比2、3兩次實驗的數(shù)據(jù)，可以初步驗證猜想________(選填“A”“B”或“C”).
(3)分析對比3、4兩次實驗的數(shù)據(jù)，可以初步得出的結論是：在小球的質(zhì)量和運動的快慢一定時，繩子受到的拉力大小與________有關.
(4)若將上述器材中的細繩換成有彈性的橡皮繩，橡皮繩相比細繩的優(yōu)點或缺點是什么？_________________________________________________________________.(合理即可)
實戰(zhàn)演練
1.(2022陜西黑白卷)學校最近開展了一項“節(jié)能環(huán)保再利用”活動，某物理興趣小組查閱資料得知：在污水或污泥中插入不同金屬制成的極板，就可以制成一個“微生物電池”.于是，同學們猜想該微生物電池兩端的電壓大小與什么因素有關呢？
【猜想與假設】
猜想一：微生物電池兩端的電壓與極板的材料有關；
猜想二：微生物電池兩端的電壓與極板插入污泥的深度有關.
【設計與進行實驗】
他們選用不同金屬作為極板插入污泥中進行微生物電池實驗，如圖所示，始終保持兩塊極板之間的距離不變，用電壓表直接測量兩塊極板之間的電壓，然后僅改變兩極板插入污泥的深度，記錄兩塊極板之間的電壓；再改變極板材料，重復上述操作，記錄數(shù)據(jù)如表所示.
【分析與論證】
(1)由圖可知，該微生物電池的正極是________(選填“銅片”或“鋅片”).
(2)分析比較實驗序號1、2或3、4，可得出的初步結論是：當兩塊極板之間的距離不變時，__________________________________.分析比較實驗序號________，可得出的初步結論是：微生物電池兩端的電壓與兩塊極板的材料有關.
(3)為使上述實驗結論具有普遍性，還應進行的操作是______________________________________________
__________________________.
(4)根據(jù)題意，你還可以提出的一個猜想是：______________________________________________________
__________________(合理即可).
(5)整個實驗過程中，是將污泥的________能轉化為電能；結合實驗結論，利用實驗______(填實驗序號)的方式處理污水效果更好.
2.(2022陜西真題)如圖1所示，人眼的功能類似于照相機.學習了凸透鏡成像規(guī)律后，小明對人眼和照相機如何成清晰的像，進行了進一步研究.
【猜想與假設】
(1)人眼結構中，視網(wǎng)膜到晶狀體的距離不變，相當于“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗中，________到凸透鏡的距離不變，能否看清遠近不同的物體，可能與晶狀體的焦距有關；使用變焦照相機拍照，能否得到清晰的像，可能同時與焦距和像距有關.于是他用圖2裝置進行探究.
圖1 圖2
【設計與進行實驗】
(2)實驗前，調(diào)節(jié)“F”光源和光屏的中心在凸透鏡的主光軸上，是為了使像呈現(xiàn)在________.
(3)實驗主要步驟：①保持光屏到凸透鏡的距離不變，換上不同焦距的凸透鏡，調(diào)節(jié)“F”光源到凸透鏡的距離，直到光屏上成清晰的像，分別記錄焦距、物距和像的高度.
②保持________到凸透鏡的距離不變，換上不同焦距的凸透鏡，調(diào)節(jié)光屏到凸透鏡的距離，直到光屏上成清晰的像，分別記錄焦距、物距和像的高度.
【分析與論證】
(4)實驗數(shù)據(jù)如下表所示：物體的高度H＝5.0 cm
①分析________三組數(shù)據(jù)可知：當像距不變時，物距變大，要成清晰的像，凸透鏡焦距要變大.
②分析4、5、6三組數(shù)據(jù)可知：當物距不變時，凸透鏡焦距越________，像距越大，像也越大.
根據(jù)以上探究可知：人眼是通過調(diào)節(jié)晶狀體焦距來看清遠近不同物體的；用變焦照相機在同一位置拍攝同一物體時，是通過同時調(diào)節(jié)焦距和像距，使物體成大小不同的清晰的像.
【交流與合作】
(5)實驗結束后，小明和同學們進行了如下交流：
①人長時間看近處物體，眼睛容易疲勞.學習較長時間后，建議同學們適當遠眺，使睫狀體放松，晶狀體變________(選填“厚”或“薄”) ，焦距變大，舒緩眼疲勞，保護眼睛.
②用變焦相機拍完西安鐘樓的全景后，要在原地把鐘樓上的鐘拍得更大一些，應該把照相機的鏡頭________(選填“向前伸”或“往后縮”)同時增大焦距.
3. (2022陜西預測卷)小明同學做“比較兩種材料保溫性能的好壞”的實驗，他?、倥菽芰?、②衛(wèi)生紙兩種材料作保溫材料，其他實驗器材有：兩根相同的溫度計，兩個相同的大玻璃燒杯，鐘表和熱開水，以及細線、硬紙片、剪刀.他用硬紙片做了兩個相同的硬紙盒，把兩個盛有熱水的燒杯放入兩個硬紙盒中，將泡沫塑料和衛(wèi)生紙分別塞滿兩個硬紙盒，裝置如圖所示.自然冷卻，實驗過程中室溫基本不變，測得的實驗數(shù)據(jù)如下表所示.
【設計與進行實驗】
(1)在實驗操作過程中，除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和衛(wèi)生紙外，還應保持水的________和________相同.
【分析與論證】
(2)兩種材料保溫性能的好壞可以通過降低相同溫度時，比較____________來判斷.分析表中數(shù)據(jù)可知：第1組實驗中的熱水從80 ℃降到24 ℃約用時110 min，第2組用時________min，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知，在這兩種材料中，保溫效果比較好的是____________.
(3)分析表中數(shù)據(jù)，你還有什么新發(fā)現(xiàn)：________________________________.(寫出一條即可)
(4)小明夏天到集市上買菜，看到賣魚攤位上，都有一些泡沫塑料盒子，里面放著冰塊和魚，請你解釋一下使用泡沫塑料盒子的原因：________________________________________________________________.
參考答案
典例精講
例 (1)運動狀態(tài) 繼續(xù)運動 具有慣性 (2)1、2 B (3)繩子的長度 (4)優(yōu)點是繩子拉力大小可通過繩子形變體現(xiàn)出來(或缺點是不易控制小球做勻速圓周運動等)
【解析】(1)實驗中，在繩子拉力的作用下，小球的運動方向不斷改變.這一現(xiàn)象可說明繩子拉力的作用效果是改變物體的運動狀態(tài)；若繩子斷了，因為小球具有慣性，將會沿繩斷時刻的運動方向繼續(xù)運動；
(2)要驗證猜想A，繩子的拉力與小球質(zhì)量的關系，應控制其他條件不變，只改變小球的質(zhì)量，比較繩子拉力的大小，因此應比較1、2兩組數(shù)據(jù)；分析對比2、3兩次實驗的數(shù)據(jù)，小球的質(zhì)量和繩子的長度均相同，小球運動的快慢不同，繩子的拉力大小也不同，因此可得出繩子的拉力與小球運動的快慢有關，即可驗證猜想B；
(3)分析對比3、4兩次實驗的數(shù)據(jù)，小球的質(zhì)量與運動快慢均相同，繩子的長度不同，繩子的拉力也不同，因此可初步得出結論：在小球的質(zhì)量和運動的快慢一定時，繩子受到的拉力大小與繩子的長度有關；
(4)將細繩換成有彈性的橡皮繩，優(yōu)點是繩子拉力大小可通過繩子形變體現(xiàn)出來，缺點是不易控制小球做勻速圓周運動等.
實戰(zhàn)演練
1.(1)銅片 (2)兩塊極板材料一定，極板插入污泥的深度越深，微生物電池兩端的電壓越大 1、3(或2、4) (3)更換不同材料的電極進行多次實驗(或改變電極插入污泥的深度多次實驗) (4)微生物電池兩端的電壓與兩極板之間的距離有關(或微生物電池兩端的電壓與污泥所含物質(zhì)種類有關) (5)化學 2
【解析】(1)由圖可知，銅片與電壓表正接線柱相連，所以該微生物電池的正極為銅片；
(2)分析比較實驗序號1、2或3、4，可得出的初步結論是：當兩塊極板之間的距離不變時，兩塊極板材料一定，極板插入污泥的深度越深，電壓表示數(shù)越大，即微生物電池兩端的電壓越大；分析比較實驗序號1、3或2、4，當兩塊極板之間的距離不變時，極板插入污泥的深度相同，兩塊極板材料改變，電壓表示數(shù)不同，從而可得出的初步結論是：微生物電池兩端的電壓與兩塊極板的材料有關；
(3)實驗中電極材料僅有2種情況，且插入污泥的深度也只有2種情況，所以為使實驗結論具有普遍性，可以更換極板材料或者改變極板插入污泥的深度進行多次實驗；
(4)根據(jù)題意，完成猜想一、二時，始終保持兩極板間的距離不變，所以微生物電池的電壓可能與兩極板間的距離有關；污泥所含物質(zhì)種類不同，會影響污泥的導電性，所以微生物電池的電壓也可能與污泥所含物質(zhì)種類有關；
(5)根據(jù)題意，微生物電池是將污泥的化學能轉化為電能；電壓表示數(shù)越大，說明處理污水效果越好，從表格數(shù)據(jù)可知，實驗2電壓表示數(shù)較大，說明用實驗2的方式處理污水效果更好.
2.(1)光屏 (2)光屏中央 (3)②“F”光源 (4)①1、2、3 ②大(或長)
(5)①薄 ②向前伸
【解析】(1)人眼結構中，視網(wǎng)膜相當于光屏，晶狀體相當于凸透鏡，所以視網(wǎng)膜到晶狀體的距離不變，就相當于“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗中光屏到凸透鏡的距離不變，即像距不變；(2)實驗前，調(diào)節(jié)“F”光源和光屏中心在凸透鏡主光軸上，就是為了使光源、凸透鏡、光屏三者中心在同樣的高度上，這是為了使像呈現(xiàn)在光屏中央；
(3)①保持光屏到凸透鏡的距離不變，即保持像距不變，改變焦距，探究的是像距不變、焦距改變時凸透鏡的成像規(guī)律；②要探究物距不變、焦距改變時凸透鏡的成像規(guī)律，因此應該保持“F”光源到凸透鏡的距離不變；
(4)①探究像距不變時物距和焦距的關系，要保持像距不變，改變焦距、調(diào)節(jié)物距，所以要分析1、2、3三組數(shù)據(jù)，得到的結論是：當像距不變時，物距變大，要成清晰的像，凸透鏡的焦距要更大些，同時成像更??；②探究物距不變時，像距和焦距的關系，分析4、5、6三組數(shù)據(jù)可得：物距不變時，凸透鏡焦距越大，像距越大，對應的像也越大；
(5)①睫狀體放松時，晶狀體變薄，焦距變大，可以舒緩眼疲勞，有利于預防近視；②拍攝全景后要把鐘樓上的鐘拍大些，即在不改變物距的條件下使像變大，而物距不變時凸透鏡焦距越大、像距越大、對應的像也越大，所以要增大凸透鏡的焦距同時增大像距，即把鏡頭向前伸.
3. (1)質(zhì)量 初溫 (2)降溫時間 65 泡沫塑料 (3)高溫物體降溫速度先快后慢(或水與環(huán)境的溫度差越大，溫度降低的速度越快，或實驗時的室溫約為20 ℃) (4)因為泡沫塑料盒的保溫性能好，夏天用泡沫塑料盒裝魚使魚保持低溫，從而不易變質(zhì)
【解析】(1)在實驗時，還需要控制水的質(zhì)量和初溫相同；
(2)實驗中可以使水降低相同的溫度，比較降溫時間來比較保溫性能的好壞；根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知塞泡沫塑料的紙盒中的水從80 ℃降到24 ℃用了110 min，而塞衛(wèi)生紙的紙盒中的水從80 ℃降到24 ℃用了65 min，所以降低相同的溫度，泡沫塑料所用時間長，衛(wèi)生紙所用時間短，這說明泡沫塑料的保溫性能好；
(3)由表中數(shù)據(jù)可知，同一材料中隨著時間的增加，熱水的降溫規(guī)律是先快后慢，水與環(huán)境的溫度差越大，溫度降低的速度越快，水的溫度達到20 ℃后基本上不再變化，跟室溫差不多，所以實驗時的室溫約為20 ℃；
(4)因為塑料泡沫的保溫效果好，所以夏季用泡沫塑料包裹冰塊和魚，能保持低溫，不易使魚變質(zhì).
實驗次數(shù)
小球質(zhì)量/g
運動快慢
繩子的長度/cm
繩子的拉力
1
15
慢
10
很小
2
20
慢
10
小
3
20
快
10
大
4
20
快
15
很大
序號
極板材料
極板插入污泥的深度/cm
電壓表示數(shù)/V
1
銅片—鋅片
2
0.6
2
銅片—鋅片
6
0.8
3
鐵片—銅片
2
0.4
4
鐵片—銅片
6
0.5
實驗序號
物距u/cm
像距v/cm
焦距f/cm
像的高度h/cm
1
17.1
15.0
8.0
4.4
2
30.0
15.0
10.0
2.5
3
60.0
15.0
12.0
1.3
4
25.0
11.8
8.0
2.4
5
25.0
16.7
10.0
3.3
6
25.0
23.1
12.0
4.6
材料
t/min
0
5
10
15
20
25
35
45
55
65
80
95
110
125
140
155
170
195
泡沫塑料
T1/℃
80
72
64
59
54
49
45
41
37
33
29
26
24
22
21
20
20
20
衛(wèi)生紙
T2/℃
80
65
56
48
42
37
32
28
26
24
22
22
21
21
20
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