初中物理超级课堂19讲实验专题.docx
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初中物理超级课堂19讲实验专题
19讲实验专题
*大事智慧积累
卡文迪许（HenryCavendish,1731.10.10.～1810.3.10.）英国化学家、物理学家。
卡文迪许的才能是多方面的。
1784年左右他研究了空气的组成，发现普通空气中氮占五分之四，氧占五分之一。
他确定了水的成分，肯定了它不是元素而是化合物。
他还发现了硝酸。
在物理学上他最主要的成就是通过扭秤实验验证了牛顿的万有引力定律，确定了引力常数和地球平均密度。
卡文迪许验证万有引力定律的实验采用自己设计的“扭秤”为工具，后人称为著名的“卡文迪许实验”。
推算地球密度：
卡文迪许测量地球的密度是从求牛顿的万有引力定律中的常数着手，再推算出地球密度。
他的指导思想极其简单，用两个大铅球使它们接近两个小球。
从悬挂小球的金属丝的扭转角度，测出这些球之间的相互引力。
根据万有引力定律，可求出常数G。
根据卡文迪许的多次实验，测算出地球的平均密度是水密度的5.481倍（现在的数值为5.517，误差为0.65253%左右），并确定了万有引力常数，计算出了地球的质量。
被誉为第一个称量地球的人。
*考点枝形图解
*全能晋级热身
1．（09江西）如图所示，用A、B两刻度尺测同一木块的边长，就分度值而言，______尺精密些，就使用方法而言，______不正确．
2．（09昆明）请记录下列量具所测物理量的数值：
（1）图中弹簧测力计的示数是___________N。
（2）图中电压表的示数是______________V。
（3）图中温度计的示数是_______℃。
3．（09山东潍坊）．小明同学利用如图所示的电路，探究保持电压不变时，电流跟电阻的关系，得到的数据如下表。
电阻R/Ω
5
6
10
15
20
30
电流I/A
0．6
0．5
0．3
0．2
0．15
0．1
（1）分析表中的数据，可以得出的结论是：
____________________________________。
（2）滑动变阻器R′在此实验中的主要作用是：
___________________________。
*超级培优讲堂
例1．（08襄樊）学习过“影响摩擦力大小的因素”后，小强发现实验室里有如图所示的铁块和木块。
他想比较一下铁块表面和木块表面的粗糙程度，进行了如下实验：
（1）因为要比较两者表面的粗糙程度，所以在同一水平桌面上做实验时，应保持____________不变。
（2）先将木块叠放在铁块上，用弹簧测力计____________拉动它们。
弹簧测力计的示数如图所示，则桌面对物体的摩擦力为____________N。
（3）然后，____________（填两物块的放置情况），重复上述过程，这次测得的摩擦力为2.4N。
通过上述实验现象可知：
____________的表面粗糙程度大一些。
[学找切入点]
（1）影响摩擦力大小的因素有两个①压力的大小②接触面的粗糙程度，实验时，要比较两者表面的粗糙程度，应该控制压力大小，保持压力大小不变。
（2）用弹簧测力计测物体摩擦力，并不是直接测得摩擦力大小，而是根据二力平衡条件，即摩擦力和拉力大小相等而间接测得，因此要测出摩擦力大小，物体应该处于平衡状态。
在拉动物体时，应该匀速拉动。
（3）为了保持压力大小不变，且要改变接触面粗糙程度，木块和铁块位置对调即可。
测得的摩擦力越大，接触面越粗糙。
【答案】
（1）压力的大小
（2）匀速3.7N
（3）将铁块叠放在木块上铁块
[培优拓展]1．（08云南）如图所示是表面光滑、斜面倾斜程度可调的实验装置。
小李用其探究“物体由静止沿光滑斜面下滑到底端的速度大小与什么因素有关”。
小李提出如下猜想：
A．速度大小可能与物体质量有关；
B．速度大小可能与斜面倾斜程度有关；
C．速度大小可能与物体下滑起点的高度有关。
可供选用的器材：
质量不同的钢球若干，秒表。
（1）若用此装置探究猜想A，除秒表外，还要选用的器材是________________________。
本题考查汽车的刹车系统，刹车方式一为一般刹车系统，刹车方式二采取的是汽车ABS系统，即防抱死刹车系统。
采用刹车方式一时，汽车在紧急制动时车轮轮胎与地面的滚动摩擦会突然变为滑动摩擦，轮胎的抓地力几乎丧失，此时此刻驾驶者尽管扭动方向盘也会无济于事，车子十分容易产生滑移并发生侧滑，即人们俗称的“甩尾”，这是一种非常容易造成车祸的现象。
采用刹车方式二，即采取汽车ABS系统，紧急制动时，依靠装在各车轮上高灵敏度的车轮转速传感器，一旦发现某个车轮抱死，计算机立即控制压力调节器使该轮的制动分泵泄压，使车轮恢复转动，达到防止车轮抱死的目的。
ABS的工作过程实际上是“抱死—松开—抱死—松开”的循环工作过程，使车辆始终处于临界抱死的间隙滚动状态，有效克服紧急制动时由车轮抱死产生的车辆跑偏现象，防止车身失控等情况的发生。
（2）下表是利用一钢球测得的数据，这是探究猜想______（填序号），实验中还应保持______相同，结论是：
________________________________________________。
斜面倾斜程度
较大
较小
实验次数
1
2
3
1
2
3
小球从P运动到Q的时间t／s
5.1
5.0
5.1
5.1
5.1
5.0
（3）说出实验中产生误差的一种原因：
____________________________________。
例2．（09温州）检测机构为了检测汽车的刹车性能，在同一场地做了如下实验：
（1）某车以不同车速行驶时，测得有关数据如图A所示。
其中反应距离是指司机发现情况，决定刹车到脚踩在刹车踏板上时，车通过的距离；刹车距离是指脚踩在刹车踏板上，使车减速，到车停时车通过的距离。
如果司机以60千米／时的速度驾驶，从发现情况，决定刹车到车停止时，车通过的距离为_______米。
（2）汽车的刹车方式有两种：
方式一：
刹车时，车轮不能滚动，只能滑行，直至车停。
方式二：
刹车时，车轮仍保持滚动，但滚动减慢，直至车停。
图B反映的是以方式一和方式二刹车所产生的刹车距离的比较。
从图中可知，在车速相同时，采用哪种刹车方式刹车后，刹车距离较短?
_________________________。
（3）检测中，相同的甲、乙两车均以v1速度行驶，甲车采取方式一刹车，乙车采取方式二刹车，刹车时车与障碍物的距离相等（距离小于S1，如图），则撞击时哪辆车对障碍物的破坏程度更大?
请结合图B中曲线说明理由。
____________________。
[学找切入点]
（1）决定刹车到车停止时，车通过的距离包括两部分，一部分为反应距离，另一部分为为刹车距离，由A图中有关数据可知，60km/h行驶时，反应距离为15m，刹车距离为20m。
（2）由图B“距离—车速”函数图像可知刹车方式一刹车距离较大，刹车方式而刹车距离较小，因此采用刹车方式二刹车距离较短。
（3）在图B中，过S1作一条垂直于距离轴的直线，分别交刹车方式一和刹车方式二两曲线为A、B两点，对应的刹车方式一和刹车方式二的速度分别为VA和VB，由图可知刹车距离为S1时VA＜VB，速度大的物体，动能大，撞击时对障碍物的破坏程度更大，因此采用刹车方式二的乙车对障碍物的破坏程度更大。
【答案】
（1）35
（2）刹车方式二
（3）乙车造成的破坏程度更大，因为此时车的动能（速度）较大。
[培优拓展]2．（09台州）如图甲所示，A是木块，B是长木板，C是弹簧测力计，另有砝码、棉布、毛巾等物。
若匀速拉动弹簧测力计，可测出木块受到的摩擦力。
（1）此实验的目的是：
研究________________________。
（2）在操作过程中，一定要保持弹簧测力计匀速拉动木块，此时，弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的摩擦力是一对____________力。
（3）在图乙中，D是一个电动装置，可带动木板匀速运动。
该装置相对图甲所示装置更具优势，请指出其中一点。
________________________
内接法和外接法
外接法和内接法的具体连接见图
电流表外接时，电压表的读数与R两端电压相等。
但由于电压表内阻RV≠∞，而具有分流作用，使得电流表的读数大于流过R的电流，因此由算得的电阻偏小。
电流表内接时，电流表的读数与R中的电流相等。
但由于电流表的内阻RA≠0，而具有分压作用，使电压表读数大于R两端电压，因此，算得的电阻偏大
若待测电阻R的阻值较小，采用外接法测出的阻值较为准确，误差较小；若待测电阻R阻值较大，采用内接法测出的阻值较为准确。
例3．（08荆州）现有两个电压表、一个电源、一个已知阻值为R0的电阻、一个开关和一些导线，要用以上器材测出未知阻值的电阻Rx要求：
⑴在下面虚线框内分别画出两种不同方法的电路图；
⑵如果实验中电压表V1、V2的读数分别为U1、U2，请在横线写上对应的电阻Rx的表达式。
方法一：
方法二：
方法一的Rx＝__________________方法二的Rx＝________________
[学找切入点]
（1）根据题干提供的信息，要测出电阻值，必须通过测量电流和电压值才能得到。
而给出的实验器材中，只有两个电压表，没有电流表，因此，将电压表改装成电流表才能达到实验目的。
将其中电压表
并联在已知阻值的电阻R0两端，通过电压表
可以读出电阻R0的电压U2，算出通过电阻R0的电流U2/R0，这样，可以将电阻R0和电压表
作为一个整体当作电流表来使用。
测电阻时，可以采用“外接法”和“内接法”两种方法，所用方法的电路图见下面答案
（2）方法一采用内接法，如图甲，I=U2/R0，Rx两端的电压为U1-U2,因此
；方法二采用外接法，如图乙，同理可以得出
（甲）
（乙）
〖答案〗
方法一：
方法二：
方法一的
方法二的
[培优拓展]3．（湖州第一届“诺贝尔杯”八年级科学竞赛）为了测出某种液体的密度ρ2；给你一只粗细均匀的圆柱形平底试管、一些小铁砂粒、两个烧杯，一个烧杯盛有水，一个盛有待测液体。
如图所示（水的密度ρl已知）：
（1）要测出待测液体的密度，还需要的实验仪器是________________________________。
（2）写出简要的实验步骤______________________________________________________
（3）根据测得的结果（用字母符号代表），求出液体的密度__________________________
例4．（09威海）下面是小方设计的“测食用油密度”的实验方案：
用天平测出空烧杯的质量m1，向烧杯内倒入适量食用油，再测出烧杯和食用油的总质量m2，然后把烧杯内的食用油全部倒入量筒内，读出量筒内食用油的体积为V1，根据他的设计，回答下面的问题：
误差
在物理实验中，由于测量对象、测量仪器、实验方法、测量环境、观测者等因素的作用，测量结果与真值之间总存在一定的差值。
根据引起误差的主要因素的不同，一般可将误差分为系统误差、随机误差和疏失误差三大类。
本题中因为烧杯上始终会沾有倒不下来的油，测量时产生的误差属于系统误差，减小系统误差需要改变测量方法。
（1）按该实验方案进行测量，食用油密度的表达式是________，上述实验方案存在的问题是误差较大，试分析产生误差较大的主要原因________________________________________________。
（2）请你将上述实验方案进行改进并补充填写实验内容于下表，并将图中实验的数据及测量结果填入表中对应的下一行。
烧杯和食用油的总质量/g
33.3
[学找切入点]
（1）由题意知，油的质量为m2-m1，量筒测得油的体积为V1，因此油的密度为（m2-m1）/V1，但因为大量油附着在烧杯上，使实验误差过大。
（2）若要减少误差，可以不必将烧杯中的油倒光，只需要测出倒出的油的体积和质量即可，通过测量倒之前和倒之后示数差可知倒出油的质量，倒出的油全在量筒中，可以量出其体积。
由图中天平的读数可知，烧杯和剩余油的总质量为17.3g，因此倒出油的质量为16g；由量筒可知倒出油的体积为20ml，由
可得油的密度为0.8g/cm3
答案：
（1）ρ＝（m2-m1）/V1；实验中未能将所有液体倒入到量筒中，导致所测油的体积偏小而使误差偏大
（2）如下表
烧杯和食用油的总质量/g
烧杯和剩余油的总质量/g
倒出油的质量/g
倒出油的体积/cm3
油的密度g/cm3
33.3
17.3
16
20
0.8
本题属于评价型实验题，在解答时，要求能指出误差或故障的现象，判断误差或故障的原因，根据实验数据，推断出研究的规律。
解题时应当遵循“现象明显、操作方便、程序合理、数据准确”的原则
[培优拓展]4．（08江西）做物理实验要遵循实事求是的原则。
芳芳同学按照图所示装置对动滑轮特点进行了探究，记录的数据如下表：
通过分析数据。
她觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。
你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题：
（1）该实验中出现这样结果的主要原因是什么？
除此之外还应满足什么条件时“使用动滑轮能省一半的力”？
（2）分析表中数据你还发现该装置的机械效率随物重的增大怎样变化？
测量方法——机械放大法
机械放大法是把物体振动的机械放大，机械放大是我们物理学中最简单的一种放大方法，它是一种空间放大的方法。
比如音叉弹性形变小，乒乓球质量小,摆得远，可以通过乒乓球的弹起放大音叉的振动。
我们常用的游标卡尺、螺旋测微器就是应用机械放大的方法。
还有像杠杠对力和位移的放大、测量纸张厚度用的累积放大等都是有效应用机械放大的方法。
本例采用的就是机械放大法，将玻璃板的微小振动，通过玻璃球来放大，玻璃球被弹开的距离远近可以反映玻璃板振动的大小。
测量方法还有时间放大法，光放大法等。
例5．（09温州）教室的窗玻璃是双层的。
课间，同学在窗外敲玻璃时，小明感觉双层玻璃与单层玻璃的振动情况不一样。
于是他想探究“受敲击时，双层玻璃和单层玻璃的振动强弱情况”。
为此，小明进行了以下实验：
①将单层玻璃板固定在有一定倾角的斜面上，把玻璃球靠在玻璃板的右侧，把橡胶球悬挂在支架上靠在玻璃板的左侧（如右图）。
②随意拉开橡胶球，放手后让其敲击玻璃板，玻璃球被弹开，记下玻璃球被弹出的距离。
共做10次。
③换成双层玻璃板重复上述实验。
（1）实验后，发现玻璃球被弹开距离的数据比较杂乱，这与实验中的哪一操作不当有关?
________________。
小明改进后，重做了实验，获得了如下数据：
（2）受到橡胶球的敲击时，玻璃板振动的强弱是通过________________来反映的。
（3）根据上表中的实验数据分析，可以得出的结论是________________。
[学找切入点]此实验装置是用橡胶球敲击玻璃板，玻璃板振动，用玻璃球弹开的距离反应振动情况。
橡胶球拉开的距离越大，橡胶球储存的势能越大，下落时速度越快，对玻璃板的打击力度越大。
为了比较双层和单层玻璃的振动强弱，提供的敲击力度应该相同，因此橡胶球拉开的距离因该相同。
玻璃板受敲击时，发生震振动，玻璃板振动时，将玻璃球弹起，玻璃板振动越强，玻璃球被弹得越开，因此可以通过比较玻璃球弹开的距离来比较玻璃板振动的强弱。
〖答案〗
（1）随意拉开橡胶球
（2）玻璃球被摊开的距离
（3）在收到相同的敲击时，双层玻璃的振动比单层要弱。
[培优拓展]5．（09济南）下雨天，小颖站在窗前看到对面人字形屋面上雨水在不停地流淌。
他想，雨水在屋面流淌的时间与哪些因素有关呢？
他提出了两种猜想：
（1）雨水流淌的时间可能与雨水的质量有关；
（2）雨水流淌的时间可能与屋面的倾角有关。
猜想是否正确呢？
为此，他设计了一个如下图1所示的装置（斜面光滑且较长，倾角a可调），用小球模拟雨滴进行了如下探究：
质量m/g
3
6
8
12
20
时间t/s
1.7
1.7
1.7
1.7
1.7
表一
表二
倾角a/0
15
30
45
60
75
时间t/s
1.9
1.6
1.2
1.6
1.9
（1）保持斜面倾角a不变，换用不同质量的小球，让它们分别从斜面的顶端由静止释放，测出小球下滑的时间如表一，小颖经过分析得出如下结论：
______________________
（2）不改变底边的长度，多次改变倾角a，让同一小球从斜面的顶端由静止释放（如图2）测出每次下滑的时间如表二，小颖对上述数据进行了归纳分析，得出的结论是______________________。
根据实验可知，为了减小雨水在屋面上流淌的时间，在建造人字形屋面时，屋面的倾角应该以__________为宜。
但实际建造房屋是，屋面倾角通常小于这个角度，其原因之一可能是：
________________________________________。
*学力轻松亮剑
培优训练
1．（09广州）如图是利用透明玻璃板探究平面镜成像特点的实验示意图，下列说法正确的是（）
A．像的大小与蜡烛到玻璃板的距离有关
B．蜡烛远离玻璃板过程中，蜡烛的像始终与蜡烛等大
C．把光屏放在玻璃板后像所在的位置，像会成在光屏上
D．用玻璃板代替平面镜是为了能在玻璃板后成一实像
2．（08太原）在探究凸透镜成像规律的实验中，当两支点燃的蜡烛、凸透镜和光屏分别置于图所示的位置时，光屏上C、D两处会得到清晰____________（选填“缩小”、“等大”或“放大”）的烛焰的像，生活中的光学器件______________就是利用这一成像规律工作的。
用一厚纸板挡住A处的烛焰，在光屏上______________（选填“C”或“D”）处仍能得到一个清晰的像。
3．（09绵阳）小军同学在探究“浮力的大小等于什么”时，用弹簧秤、塑料块、烧杯、小桶等进行实验操作测量，如图a、b、c是其中的三个步骤示意图，还差一个步骤图d，才能完成探究任务，则d是测量____________________的。
设四个图中弹簧秤的读数分别是F1、F2、F3、F4。
由四个图中__________两个图的弹簧秤的读数可以求出塑料块受到的浮力；被排开液体的重力为__________；如果关系式__________成立，就可以得到著名的阿基米德原理。
4．（08徐州）图是小华同学探究杠杆平衡条件的实验装置。
（1）请你在图中画出钩码受到重力G的示意图和此时杠杆受到动力F1的力臂l1；
（2）现在小华同学想使杠杆在水平位置平衡，以便测量力臂，她可以采取的做法是：
________________________________________________（写出一条即可）；
（3）右表是小华得到的一组实验数据，由此她得出
动力F1/N
动力臂l1／cm
阻力F2/N
阻力臂l2／cm
3
4
4
3
“动力+动力臂=阻力+阻力臂”的结论。
你认为她的实验结论是否正确?
如果不正确，造成错误的原因是什么?
____________________________________________________________。
5．（09河南）是小松同学测定滑轮组机械效率的实验装置，小松同学实验中测量的有关数据如右表所示：
次数
钩码重G／N
钩码上升的高度h／m
拉力F／N
细线自由端移动的距离s／m
机械效率η/%
1
2.0
0.03
1.6
0.06
2
3.0
0.05
0.1
75
⑴请你根据表中数据在图中画出实验时滑轮组的绕线情况，并填好表中的空格。
⑵若提升的钩码重增加到6N，则该滑轮组的机械效率将__________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
⑶小松在实验过程中，应当__________向下拉动弹簧测力计，才能通过弹簧测力计准确读出拉力的大小。
6．（09广州）用左图的实验装置探究烧杯内的某种物质熔化时温度的变化规律（烧杯内物质在相同时间内吸收的热量相同）
（1）某时刻温度计示数如图，此刻杯内物质温度是_______。
（2）根据实验数据描出加热过程中杯内物质的温度随时间变化图象如图23，该物质的熔点是_______。
（3）t2时刻，该物质处于_______态（选填“固”、“液”、“固、液混合”）
（4）t2与t3相比，哪一时刻杯内物体内能较大？
_______，理由是_______
（5）已知0～t1与t5～t6的时间相等，从图乙可知两段时间内温度升高不同，由此可以做出：
“这种物质固态时的比热容小于液态时的比热容”的判断。
请写出做出此判断的依据
7．（09金华）小明同学探究“通过导体的电流与电压的关系”时，电路图与实物图如图所示。
已知电源电压和电阻R1的阻值均恒定，电流表A的量程为0～0．6安，电压表V1的量程为0～3伏，电压裘V2的量程为0～15伏，滑动变阻器R2上标有“50Ω1A”的字样。
（1）小明按电路图将实物连接起来，闭合开关前滑动变阻器的滑片应放在端（填“左”或“右”）。
闭合开关，发现电流表A与电压表V1的示数为零，电压表V2的示数不为零，若是电路中的电阻R1或滑动变阻器R2发生故障．则故障是________________________________。
（2）排除故障后，继续进行实验，记录电流表A与电压表V1的示数，得到一组实验数据，如下表所示。
分析表中实验数据可得结论：
当导体的阻值不变时，通过导体的电流与电压成________比。
（3）实验中，记录电流表A与电压表V2的示数，得到一组实验数据，根据实验数据作出U-I图线（实线部分），如图所示。
则该实验中，在保证实验器材安全的前提下，电路中允许通过的最大电流
为________安。
8．（09湖州）张林同学设计了一个风速仪，图甲是它的原理示意图。
定值电阻Ro=10欧，Rl是压力传感器（其电阻值会随所受压力大小变化而变化，变化关系如图乙），电源电压恒为3伏，电流表的量程为0－0.6安，风压板是一块长方形的轻质塑料板，它的面积为0.4米2。
（1）在电路中连入R0的目的是________________________
（2）闭合开关后电流表的读数为0.15A，风压板上所受到的压力是多少？
此时的风速为多少？
（3）你认为此风速仪存在的不足之处是________________（写出一点即可）。
竞赛训练
9．（08年全国物理知识竞赛）医院里的护士使用如图所示的装置给患者输液。
小雨发现照这样做法，护士为患者多次更换药瓶比较麻烦，于是就设计了图乙所示的三瓶串接的方案。
请分析回答：
（1）图甲中药液为何会匀速滴下？
（2）图乙中哪个药瓶中的药液先流完？
为什么？
（3）根据病房的现有条件，如果要估测出输液过程中的一滴药液的质量，需要收集哪些数据，请写出表达式，并简要说明估测中作了哪些近似处理。
10．（上海市第十八届初中物理竞赛（复赛）试题）如图所示，一根长2米的细铜棒放在水平的支架上，右端紧靠固定的竖起挡板。
在细铜棒的左端，有一根可以绕c点转动的指针，指针的ac段始终靠在细铜棒的左端。
如果只考虑细铜棒的热胀冷缩的作用，则当细铜棒的温度发生变化
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