1、重点实验突破重点实验突破 实验一实验一 探究杠杆的平衡条件探究杠杆的平衡条件 【基础练】【基础练】小明做“探究杠杆平衡条件”的实验: 图 1 (1)实验前,杠杆静止时的位置如图 1甲所示,要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 调节. (2)如图乙所示,在杠杆左侧挂 2 个钩码,每个钩码的质量为 50 g,为了让杠杆在水平位置平衡,应在A点挂 个相同的钩码. (3) 取 下A位 置 的 钩 码 , 改 用 弹 簧 测 力 计 拉 杠 杆 , 使 用 弹 簧 测 力 计 时 , 首 先 进 行 的 操 作是 ;在A点沿 向下方向拉动弹簧测力计,直至杠杆在位置平衡.将第一次数据记录在表格中,表中F
2、1为弹簧测力计的示数,F2大小为钩码的重力,l1、l2分别为F1、F2对应的力臂. (4)小明的实验思路是改变F2、l1和l2,测得杠杆平衡时所需的拉力F1,来寻找F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系.接下来,小明又进行了两次实验,将数据填在表中,小明还需进行第 4 次实验,该次实验可在前一次基础上改变F2、l1、l2中的 . 序号 F1/N l1/cm F2/N l2/cm 1 1.5 10.0 1.0 15.0 2 3.0 10.0 2.0 15.0 3 1.5 20.0 2.0 15.0 4 (5)分析归纳出杠杆的平衡条件为 . 【补充练】【补充练】结合上例思考以下问题: (1)某
3、同学在探究前提出猜想:杠杆的平衡条件是“动力+动力臂=阻力+阻力臂”.小明认为该猜想一定是错误的.他判断的依据是: . (2)实验前调节杠杆在水平位置平衡,其目的是 .挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆 (选填“达到”或“没有达到”)平衡状态.实验中要求杠杆在水平位置平1 1 衡,是为了 . (3)有同学根据自己的实验数据,得到如下结论:动力支点到动力作用点的距离=阻力支点到阻力作用点的距离.这个结论与杠杆的平衡条件不符,原因是实验过程中没有 (选填序号). 改变力的大小 改变力的方向 改变力的作用点 (4)如图2(a)所示,小明在C点改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向右上方,杠杆
4、仍然在水平位置平衡,则测力计的读数将 (选填 “变大” “变小” 或 “不变” ),这是因为 . 图 2 (5)小明用图(b)装置进行探究,总是无法得出教材上所给的杠杆平衡条件,其原因是 . (6)小明多次实验收集多组数据,其目的是 (选填“A”或“B”). A.多次实验,取平均值,可以减小实验误差,使得实验结果更加准确 B.多次实验,全面归纳,使得实验结论更具有科学性和普遍性 【拓展练】【拓展练】在“探究杠杆的平衡条件”的实验中: 图 3 (1)某次实验中,用如图 3 甲所示的方式悬挂钩码,杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距),但老师却往往提醒大家不要采用这种方式.这主要是因为 (填字母).
5、A.一个人无法独立操作 B.需要使用太多的钩码 C.力臂与杠杆不重合 D.力和力臂数目过多 (2)某同学想利用杠杆的平衡条件来测量刻度尺的质量. 将刻度尺平放在支座上,左右移动刻度尺,找出能够使刻度尺在水平位置保持平衡的支点位置,记下这个位置,它就是刻度尺的重心. 如图乙所示,将质量为M的物体挂在刻度尺左边某一位置,向 (选填“左”或“右”)移动刻度尺,直到刻度尺能够在支座上重新保持水平平衡.记录物体悬挂点到支座的距离l1和刻度尺的 到支座的距离l2. 根据杠杆的平衡条件,可以计算出刻度尺的质量m= (用题目中所给物理量表示). 实验二实验二 测量机械装置的机械效率测量机械装置的机械效率 【基
6、础练】【基础练】某实验小组在测量滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示,实验装置如图 4 所示. 实验次数 1 2 3 4 钩码重G/N 4 4 6 4 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.2 绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4 1.8 绳端移动距离s/m 0.3 0.4 0.6 机械效率 74.1% 62.5% 图 4 (1)实验中应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计,从而使钩码上升. (2)通过表中数据可分析出第 2 次实验是用图 (选填“甲”或“乙”)所示装置做的实验. (3)通过第 1 次实验和第 2 次实验的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮
7、的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率 (选填“越高” “不变”或“越低”). (4)该组同学再用第 1 次实验中使用的装置做第 3 次实验,表中第 3 次实验中空缺的数据:绳端移动距离s= m,机械效率= . (5)比较第 1 次实验和第 3 次实验可得出结论:使用同一滑轮组, . 【补充练】【补充练】结合上例思考以下问题: (1)小组同学再用第 1 次实验中使用的装置做第 4 次实验,表中机械效率= .分析第 1 次和2 2 第 4 次实验数据可以得出:同一滑轮组的机械效率与物体上升的高度 (选填“有”或“无”)关. (2)实验中如果缺少刻度尺, (选填“能”或“不能”)将该实验
8、完成. (3)若该小组同学为方便测力计读数,选择在测力计不动时读取示数,则此时测力计示数与匀速拉动钩码上升时相比将 ,测量出的机械效率将 .(均选填“变大” “变小”或“不变”) (4)某次实验中,若该小组同学将测力计改为沿斜向上的方向匀速拉动,使钩码上升,则此时测力计示数与竖直向上拉动时相比将 ,测量出的机械效率将 .(均选填“变大” “变小”或“不变”) (5)我们在生活中经常给各种机械加润滑油,是为了 (选填 “提高” 或 “降低” )它的机械效率. 【拓展练】【拓展练】(1)用如图 5 所示装置探究“斜面机械效率”,实验记录如下表. 图 5 实验 次数 物体 种类 物重 G/N 斜面高
9、 h/cm 沿斜面的 拉力F/N 斜面 长s/cm 机械 效率 1 木块 4 15 1.1 90 60.6% 2 小车 4 15 90 沿斜面拉动物体时,应使其做 运动. 根据图示测力计的示数可知,拉力为 N,第 2 次实验的机械效率为 %.由实验可得初步结论:斜面倾斜程度相同时, 越小,机械效率越高. 第 1 次实验中,木块所受摩擦力为 N. (2)小明用如图 6 所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”.实验时,将总重力为G=10 N 的钩码挂在杠杆上的A点,用竖直向上、 大小为 5 N 的力拉弹簧测力计,使钩码上升 0.2 m,弹簧测力计移动的距离为 0.5 m,则杠杆的机械效率= . 图
10、6 若仅增加钩码的重力,重复实验,杠杆转轴处摩擦忽略不计,则测力计的示数将 ,杠杆的机械效率将 .(均选填“变大” “变小”或“不变”) 若钩码的重力不变,将钩码悬挂位置移动到B点,仍将钩码匀速提升相同的高度,杠杆转轴处摩擦忽略不计,则测力计的示数将 ,杠杆的机械效率将 .(均选填“变大” “变小”或“不变”) 若钩码的重力和悬挂位置不变,将测力计移动到B点竖直向上拉,仍将钩码匀速提升相同的高度,杠杆转轴处摩擦忽略不计,则测力计的示数将 ,杠杆的机械效率将 .(均选填“变大” “变小”或“不变”) 为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关,小华同学用图 6 所示实验装置,先后将钩码挂在A、B
11、两点,测量并计算得到下表所示的两组数据: 次数 钩码 悬挂点 钩码总重 G/N 钩码移动 距离h/m 拉力 F/N 测力计移动 距离s/m 机械 效率 1 A点 1.5 0.10 0.7 0.30 71.4% 2 B点 2.0 0.15 1.2 0.30 83.3% 根据表中数据,能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重力有关,钩码的重力越大,杠杆的机械效率越高”的结论?答: ;请简要说明两条理由:a. ;b. . 实验三实验三 探究动能大小与哪些因素有关探究动能大小与哪些因素有关 【基础练】【基础练】小明使用如图 7 所示装置探究动能大小的影响因素. 图 7 (1)本实验的研究对象是 (选填
12、“小车” 或 “木块” ), “动能” 是指它在碰撞 (选填 “前”或“后”)的动能. (2)该实验是通过观察 的大小,从而判断出 (选填“小车”或“木块”)具有的动能大小的.该动能是由 能转化而来的. (3)小明让同一小车从斜面的不同高度由静止下滑,撞击同一木块,木块两次分别移动了一段距离.则该操作的目的是研究动能大小与 (选填“质量” “高度”或“速度”)的关系. (4)由图中所给的器材可以得出的结论是: . (5)为达成整个实验目的,除了图示器材外,小明还需增加一个 (选填“砝码”或“秒表”),该器材的作用是改变小车的 ,以便探究动能大小与 (选填“质量” “高度”或“速度”)的关系.实
13、验中控制小车到达水平面的速度相同的具体操作方法是: . 【补充练】【补充练】结合上例思考以下问题: 3 3 (1)实验中,运用的科学方法有 法和 法. (2)若在实验中,由于木板较短,木块被碰后滑出木板,为了保证实验顺利进行,下列方法一定不可行的是 . A.降低小车开始在斜面上的高度 B.在斜面上辅上一块毛巾 C.增大木块的质量 D.增大砝码的质量 (3)如果不使用小木块,直接比较小车在水平面继续前进的距离,则该实验 得出动能与速度的关系, 得出动能与质量的关系.(均选填“能”或“不能”) (4)如果放置木块的水平面是光滑的,实验效果会更好吗? (选填“会”或“不会”),理由是: . (5)拿
14、走木块,改变水平面的粗糙程度,还可完成的实验是: . (6)在进行实验前, (选填“需要”或“不需要”)将木块放回原位置,同时小明认为在探究动能与质量的关系时,木块还应该尽量靠近斜面底部,小华认为不需要,你认为 说的有道理,理由是: . 图 8 【拓展练】【拓展练】某同学设计了如图 8 所示装置探究“物体动能的大小与质量和速度的关系”.将钢球从某一高度由静止释放,钢球摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞出一段距离. (1)本实验使钢球获得动能的操作方法是 . (2)实验中 (选填“需要”或“不需要”)确保木块的初始位置相同;钢球动能的大小是通过观察 来判断的. (3)利用如图所示两根
15、细绳悬挂钢球,而不用一根细绳,其好处是 . (4)从表中数据可以看出,他们让质量不同的钢球从相同高度摆下,使钢球到达竖直位置时的 相同,从而探究动能与 的关系. 实验次数 质量/g 钢球摆下高度/cm 木块滑行距离/cm 1 20 20 20 2 40 20 58 3 60 20 (5)在第 3 次实验中,木块被撞后滑出木板,需要重做第 3 次实验,甲同学建议换用同样较长的木板,乙同学建议换一个较大的木块,丙同学建议降低钢球摆下的高度.你认为应当采用 同学的建议. (6)由上述实验数据和现象可得出结论: . (7)有同学将实验装置改进成如图 9 所示,在水平桌面上用同一小球将同一弹簧压缩不同程
16、度后由静止释放,撞击同一木块,比较木块被撞后移动的距离,可以研究小球的动能大小与 (选填 “质量”或 “速度”)的关系.该同学还想用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放,撞击同一木块,探究小球的动能大小与质量的关系.这个设计方案 (选填“可行”或“不可行”),如果照此方案操作,将观察到的现象是 . 图 9 实验四实验四 探究不同物质吸热升温的现象探究不同物质吸热升温的现象 【基础练】【基础练】为了探究“不同物质吸热升温的现象”,小明将质量均为 100 g 的水和沙子装入两只相同的易拉罐中,测量并记录了它们的初温.如图10 甲所示,为了比较水和沙子吸热升温的快慢,他先后把装有水和沙子
17、的易拉罐放在石棉网上用同一盏酒精灯来加热,并每隔 1 min 记录一次温度,实验数据如表所示. 图 10 加热时间/min 0 1 2 3 4 温度/ 水 20 21 22 23 24 沙子 20 22 24 26 28 (1)实验时用同一盏酒精灯加热的目的是:使水和沙子 ;实验中用玻璃棒不停搅动的目的是: ;水和沙子吸收热量的多少是通过 (选填“加热时间”或“温度计示数”)来反映的. (2)根据实验数据,在图乙中画出水和沙子的温度随时间变化的图像. (3)分析图像可以发现,加热质量相等的水和沙子, 升温较快. 4 4 (4)进一步分析可发现,如果质量相等的水和沙子升高相同的温度, 吸收的热量
18、多,你判断的依据是: . (5)通过大量类似实验,人们发现了物质的又一种物理属性,物理学将这种属性叫作 . 【补充练】【补充练】结合上例思考以下问题: (1)本实验需要的测量工具有 、 、 . (2)实验前,按 (选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序组装器材. (3)为比较不同物质吸热升温能力的不同,可取等质量的不同物质,采用以下两种方法: 吸收相同的热量比较升高的温度; 升高相同的温度比较吸收的热量. 本次实验采用的是方法 (选填“”或“”). (4)设计实验方案时,以下需控制的变量,多余的是 . A.采用完全相同的加热方式 B.酒精灯里所加酒精量相同 C.取质量相同的水和沙子 D.盛水和
19、沙子的容器相同 (5)分析数据可知:质量相等的沙子和水吸收相同的热量,升温较多的是 ;若已知水的比热容为4.2103 J/(kg),则据此判断沙子 3 min 吸收的热量为 J,沙子的比热容为 . 【拓展练】小明在探究“不同物质的放热降温现象”时,选用质量均为 0.5 kg 的水和另一种放热能力低于水的未知液体进行对比实验.并用图像对实验数据进行了处理,如图 11 所示.已知实验过程中控制水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等. 图 11 (1)实验中小明所取未知液体的 需和水相同. (2)图像中横轴时间的长短用来反映 的多少,这是 法的体现. (3)分析图像可以得出:图中表示水的温度随时间
20、变化的图线是 (选填 “甲” 或 “乙” );015 min内,未知液体放出的热量为 J;未知液体的比热容为 J/(kg).水的比热容为 4.2103 J/(kg) 实验五实验五 探究串、并联电路电流和电压的特点探究串、并联电路电流和电压的特点 【基础练】【基础练】在“探究并联电路中电流的关系”实验中,小明设计了如图 12 甲所示电路. 图 12 (1)在连接电路时,开关应该 . (2)若要测量通过 L1的电流,则电流表应 联在图甲中的 点,请你在图乙中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接.(已知 L1中的电流约 0.3 A) (3) 根 据 图 乙 连 接 好 电 路 , 闭 合 开 关 前
21、 , 电 流 表 指 针 如 图 丙 所 示 , 则 接 下 来 的 操 作 应 该是 .调整好后,闭合开关,电流表指针又出现了图丙的情况,接下来他应该 . (4)重新调整后,闭合开关,发现两灯都亮,但由于连线较乱,一时无法确定两灯是串联还是并联,小明灵机一动,随意拆下一根导线,发现两灯都熄灭,因此他认定两灯是串联的,小明的方法是 (选填“正确”或“错误”)的,你判断的理由是 . (5)实验结束后小明记录A、B、C各点的电流值如表所示,根据表中数据,小明得出以下两个结论,请你帮他把结论补充完整:并联电路各支路电流相等; . A点电流IA/A B点电流IB/A C点电流IC/A 0.26 0.2
22、6 0.52 (6)请你对上述实验的不足之处进行评价: . 【补充练】【补充练】结合上例思考以下问题: (1)在实验过程中小明发现,每次改变测量点的时候都需要断开电路重新连接,比较麻烦,同组的小刚提出,可以在原有器材的基础上再添加一个开关,可以不用来回拆接电流表,就可以完成实验.请在虚线框内画出符合这个设计的电路图. 5 5 (2)连接好电路后,小刚将所有开关闭合,发现 S1支路的灯不亮,S2支路的灯发光。于是他断开所有开关,交换两灯位置后,再闭合所有开关,发现仍然是 S1支路的灯不亮,S2支路的灯发光.故障的原因可能是 . A.某个灯泡的灯丝断路 B.干路上某根导线断路 C.S1支路某根导线
23、断路 D.S2支路某根导线断路 (3)他排除故障后,继续进行实验.为了探究开关 S1的作用,在观察灯泡发光情况时,他应该 . A.同时观察两个支路上的灯泡 B.只观察 S1所在支路上的灯泡 C.只观察 S2所在支路上的灯泡 【拓展练】【拓展练】在“探究串联电路的电压特点”的实验中,小芳连接了如图 13 所示的电路.请按要求完成下列问题: 图 13 (1)实验时,她应选择规格 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡. (2)用完好的电压表测灯 L1两端的电压时,闭合开关后,发现电压表示数为零,可能的原因是 (写出一种即可). (3)电路故障排除后,保持电压表的B连接点不动,小芳只将A连接点改接到C连
24、接点上,从而测量灯 L2两端的电压.她这样的操作 (选填“能”或“不能”)测出灯 L2两端的电压,理由是: . (4)小芳准确测出A与B、B与C、A与C间的电压后,将数据记录在如下表格中,并分析实验数据得出了结论:串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和. UAB/V UBC/V UAC/V 2.2 1.6 3.8 请对小芳得出的结论进行评价: . 写出你认为合理的改进措施: . 实验六实验六 探究影响电阻大小的因素探究影响电阻大小的因素 【基础练】【基础练】小强在探究“影响导体电阻大小的因素”时,猜想导体的电阻可能与下列因素有关:导体的材料;导体的长度;导体的横截面积. 为了验证上述猜想,小
25、强用如图14所示的器材进行实验,其中A、B、C是镍铬合金丝,D是锰钢合金丝;A、C、D长度相同,A、B、D横截面积相同. 图 14 (1)连接电路时,开关应处于 状态.实验中,在两个金属夹子之间接上不同的导体,闭合开关后通过观察 来比较导体的电阻大小会更加准确. (2)为了验证猜想,应选用编号为 的两根金属丝分别接入电路进行实验. (3)为了验证猜想,应选用编号为 的两根金属丝分别接入电路进行实验. (4)分别将A、C两根金属丝接入电路,通过观察比较可以发现,当导体的长度和材料一定时,导体电阻跟 有关. 【补充练】【补充练】结合上例思考以下问题: (1)该实验中运用的科学方法有 法和 法. (
26、2)实验中小灯泡的作用是 . (3)小丽在探究同样的课题时,手边只有一根电阻丝,那么,她利用这根电阻丝和上述电路,不能够完成的实验探究是:导体电阻与 的关系. 6 6 图 15 (4)某实验小组的同学用铅笔芯探究导体的电阻与长度的关系,如图 15 所示是该实验的电路图.移动铅笔芯上面的滑片P1,记录铅笔芯AP1之间的距离和电压表的示数,数据如下: AP1/mm 0 30.0 60.0 90.0 120.0 150.0 180.0 U/V 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 通过数据反映出的规律和欧姆定律可以推出“材料、横截面积都相同时,导体的电阻与导体的长度成 比”的结论.若图
27、示位置时电压表示数为 0.9 V,滑片P2向右移动一段距离,电压表示数变为 1.2 V,滑片P2再向右移动一段相同的距离,电压表示数为 V. 【拓展练】【拓展练】某科技兴趣小组在实验室看到若干长方体金属导体,它们的材料相同,外形都如图 16 甲所示,他们想探究该种导体电阻与厚度及边长的关系.在老师的帮助下,他们测量了部分导体厚度h、边长a和电阻R,并记录在表格中.(在测量电阻时,老师要求导体都要按照图乙所示的方式通过导线接入电路;实验时环境温度保持不变.) 图 16 次数 厚度h/mm 边长a/mm 电阻R/ 1 1 5 1.610-3 2 1 10 1.610-3 3 1 15 1.610-
28、3 4 1 20 1.610-3 5 2 10 0.810-3 6 4 10 0.410-3 7 5 10 0.3210-3 根据以上信息,请回答下列问题: (1)分析表格中的数据可得:该种导体电阻大小与边长a (选填“有关”或“无关”),与厚度h成 (选填“正比”或“反比”). (2)从该种导体中,选取了厚度h之比为 23、边长a之比为 21 的两个导体R1、R2,按图丙方式串联后接在闭合电路中,设R1两端的电压为U1,R2两端的电压为U2,则U1U2= . (3)现代集成电路技术需要电子元件微型化,且集成度越高,电子元件越微小.现某集成电路需要一只阻值为 1.610-3 的导体,小华从边长
29、a为 5 mm、10 mm、15 mm、20 mm 的四个导体中选择了边长为 5 mm的导体.与其他三个导体相比,请分析该导体工作时的优缺点: . 实验七实验七 探究电流与电压、电阻的关系探究电流与电压、电阻的关系 【基础练】【基础练】在“探究电流与电压的关系”实验中: 图 17 (1)请用笔画线代替导线,将图 17 甲中电路连接完整,要求滑片P向B端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大(连线时导线不允许交叉). (2)正确连接好电路后,闭合开关发现电压表示数为 2.8 V,电流表无示数,移动滑片P两表示数均无变化,则故障原因是 . (3)小明排除故障后,移动滑片P到某一位置时电流表示数如图乙
30、所示,此时通过电阻R的电流为 A.若要增大电阻R两端的电压,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动. (4)实验中测得多组数据,绘制出电阻R的I-U图像如图丙所示,由图像可得电流与电压的关系是 ; 本实验所用电阻的阻值为 . 【补充练】【补充练】结合上例思考以下问题: (1)连接电路时,开关应该处于 状态,实验前滑动变阻器的滑片应位于 (选填“A”或“B”)端.滑动变阻器除了起到保护电路的作用外,还起到了 的作用. (2)许多实验需测量多组数据,便于“从中找出普遍规律”或者“求平均值以减小误差”.下列实验中,多次测量的主要目的与本次实验相同的是 . A.测量物体的长度 B.探究杠杆的平衡条
31、件 C.用伏安法测量定值电阻的阻值 (3)小华想将定值电阻换成小灯泡来探究电流与电压的关系,你认为她的实验方案可行吗? (选填“可行”或“不可行”),你的理由是 . 7 7 (4)小华利用小明的实验电路探究“导体的电流与电阻的关系”,她选用了五个定值电阻(5 、10 、15 、20 、25 各一个),两个滑动变阻器(规格分别是“5 2 A” “20 1 A”),已知电源电压为 4.5 V 不变. 实验时,小华先接入一个“5 ”的电阻,测得电流表的示数为 0.5 A.保持滑动变阻器滑片的位置不变,接着换成“10 ”的电阻,马上读数,发现电流表的示数不是 0.25 A(不考虑温度对电阻的影响),你
32、认为电流表的读数将 (选填“大于”或“小于”)0.25 A,此时滑片应该向 (选填“A”或“B”)端移动,眼睛应观察 表,直至示数为 . 为了让提供的电阻都能顺利完成实验,则她应该选取规格为“ ”的滑动变阻器. 图 18 通过实验获取数据,得到如图 18 所示的电流随电阻R变化的图像,由图像可得出结论: . 由于图中图线为曲线,小明认为判断I与R的定量关系不如直线直观,于是将图像中的横坐标R变为 . 【拓展练】【拓展练】 2020烟台 如图 19 甲所示是小明探究“电流与电压、电阻的关系”的实验电路图.选用的实验器材是:电源(电压为 3 V),电流表(00.6 A),电压表(03 V),定值电
33、阻R1=5 、R2=10 、R3=20 ,滑动变阻器(40 2 A),开关,导线若干. 图 19 (1)探究电流与电压关系 探究电流与电压的关系时,要保持 不变,采用的研究方法是 . 小明在实验中进行多次测量的目的是: . 小明选用 5 和 10 的两只电阻分别进行实验后,由实验数据画出的图像如图乙所示,其中M图线对应的是阻值为 的电阻.由M图线得到的实验结论是: . (2)探究电流与电阻的关系 小明在实验中,首先确定一个保持不变的电压值U,当A、B间的电阻R由 5 换成 10 时,闭合开关,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“a”或“b”)端移动,才能使电压表示数变为U. 当A、B间换接 20
34、的电阻时,小明无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数都无法达到U.请你告诉他,为完成实验,U的取值范围是 . 实验八实验八 伏安法测电阻伏安法测电阻 【基础练】在“测量电阻”的实验中,设计了如图 20 甲所示的电路图. 图 20 (1)请根据电路图甲,用笔画线代替导线将图乙中的器材连接成完整电路. (2)按图甲所示电路连接器材时,开关要处于 (选填“断开”或“闭合”)状态,滑动变阻器的滑片P应该滑到最 (选填“左端”或“右端”). (3)闭合开关,将滑片P缓慢向右移动,电压表的示数将 (选填“增大”或“减小”). 图 21 (4)某次测量时,电压表的示数为 1.5 V,电流表的示数如图 2
35、1 所示,为 A,根据欧姆定律可求出这个电阻R的阻值为 . (5)以上这种测量电阻的方法叫 . (6)为减小实验误差,我们应该进行多次测量,然后取电阻R的 值. 【补充练】结合上例思考以下问题: (1)实验中滑动电阻器除了起保护电路的作用外,还起到了 的作用.该实验电路还可用于探究 .实验中闭合开关后,若发现电流表示数为零,但电压表有示数,此时电路中故障可能是 .将电阻R换成小灯泡,重复上述实验,发现几次实验中,所测小灯泡的电阻值相差较大,原因可能是 . (2)某同学利用电源(电压未知)、电阻箱(0999.9 )和电流表(指针能正常偏转,但刻度盘示数模糊不8 8 清)等器材,测电阻Rx的阻值,
36、设计的电路如图 22 所示.完成下列实验步骤: 图 22 正确连接电路,断开 S1、S2,将电阻箱R阻值调至最大; ; ; 电阻Rx= .(用测得量的符号表示) (3)某同学利用滑动变阻器(最大阻值为R)和电流表测电阻Rx的阻值,电源电压保持不变,但电源电压未知,请你帮他完成实验. 在下面的虚线框内画出实验电路图. 用已知量和测量量写出待测电阻的表达式Rx= (简要说明各个字母的含义). (4)只有电流表或只有电压表的时候,借助一个已知阻值的定值电阻也可以测量出未知电阻的阻值,如图 23 所示的四个实验电路中,不能够测出未知电阻Rx阻值的电路是 . 图 23 【拓展练】【拓展练】为了测量电源电
37、压和电阻R1的阻值,某物理小组设计了如图 24 甲所示的电路. 图 24 (1)用笔画线代替导线将图乙中实物电路补充完整. (2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应放在 (选填“A”或“B”)端. (3)假设电源电压恒为U0,定值电阻的阻值为R1.如果电压表示数用U表示,电流表示数用I表示,则U与I的关系式为U= (用U0、I、R1表示). (4)检查电路无误后,闭合开关 S,移动滑动变阻器的滑片P,进行多次实验,记录电流表和电压表的读数,并画出了U-I图像,如图丙所示.由此可知,电源电压U0= V,定值电阻R1= . 答案答案 实验实验 1 1 基础练基础练 (1)右 (2)3 (3)对弹簧测力
38、计进行调零 竖直 水平 (4)l2 (5)F1l1=F2l2 补充练补充练 (1)不同的物理量不可以相加减 (2)消除杠杆自重对实验的影响 达到 便于测量力臂 (3) (4)变大 动力臂变小了 (5)杠杆的自重对实验结果有影响 (6)B 拓展练拓展练 (1)D (2)右 重心 12 解析 (2)由于刻度尺原来处于水平平衡,将质量为M1的物体挂在刻度尺左边某一位置,则杠杆左端会下降,根据杠杆的平衡条件可知,应向右移动刻度尺才能使刻度尺重新水平平衡;根据杠杆的平衡条件可知,Mgl1=mgl2,所以直尺的质量:m=12. 实验实验 2 2 基础练基础练 (1)匀速 (2)乙 (3)越低 (4)0.3
39、 83.3% (5)提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高 补充练补充练 (1)74.1% 无 (2)能 (3)变小 变大 (4)变大 变小 (5)提高 解析 (1)同一个滑轮组将同一重物提升不同高度,所做的有用功和额外功同步变化,有用功所占总功的比值不变,机械效率不变,所以同一滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关. (2)测量滑轮组的机械效率,需要测出物体上升的高度h和绳端移动的距离s.在没有刻度尺的情况下,由于存在s=nh的关系,所以利用公式=100%=100%仍可以计算机械效率. (3)选择在测力计不动时读取示数,此时没有摩擦力作用,测力计示数与匀速拉动钩码上升时相比将变小,额外功变小,
40、测量出的机械效率将变大. (4)测力计改为沿斜向上的方向匀速拉动,动力对应的力臂变小,因此弹簧测力计读数变大,有用功不变,总功变大,机械效率变小. (5)我们在生活中经常给各种机械加润滑油,目的是减小摩擦,提高机械效率. 拓展练拓展练 (1)匀速直线 0.7 95.2 摩擦力 0.43 (2)80% 变大 变大 变大 变大 变大 不变 不能 两次实验时钩码没有挂在同一位置 仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的 解析 (1)沿斜面拉动物体时,为使弹簧测力计的示数稳定,应尽量使物体做匀速直线运动.由图可知 : 弹 簧 测 力 计 的 分 度 值 为 0.1 N, 示 数 为 0.7 N, 则 第
41、2 次 实 验 斜 面 的 机 械 效 率 为=有用总100%=100%=4N0.15m0.7N0.9m100%95.2%;比较两次的机械效率可知,第 2 次的机械效率高,由于斜面的倾斜程度相同,而小车所受的摩擦力小,故可得结论:斜面倾斜程度相同时,摩擦力越小,斜面的机械效率越高.由第 1 次实验的数据可知,沿斜面拉木块做的有用功W有用=Gh=4 N0.15 m=0.6 J,拉力做的总功W总=Fs=1.1 N0.9 m=0.99 J,则额外功W额外=W总-W有用=0.99 J-0.6 J=0.39 J,由W额外=fs得,木块所受摩擦力f=额外=0.39J0.9m0.43 N. (2)杠杆的机械
42、效率:=有用总100%=100%=10N0.2m5N0.5m100%=80%.克服钩码重力做的功为有用功,克服杠杆自身重力做的功为额外功.若仅增加钩码的重力,依据杠杆原理,可知:阻力增加,则所需动力增加.依据机械效率定义可知,有用功增加,额外功不变,所以机械效率增大.将钩码的悬挂位置移动到B点,阻力臂增大,依据杠杆原理可知,拉力增大.将钩码悬挂位置移动到B点,仍将钩码匀速提升相同的高度,则杠杆转动的角度减小,杠杆重心上升的高度变小,所以有用功不变,额外功变小,机械效率增大.若钩码的重力和悬挂位置不变,将测力计移动到B点竖直向上拉,则动力臂减小,所以拉力变大.若仍将钩码匀速提升相同的高度,则有用
43、功不变,额外功不变,所以机械效率不变.分析机械效率的影响因素采取控制变量法,研究提起的物重和机械效率的关系时,应保持位置不变.应进行多次实验,分析多组数据,才能得出正确结论,只凭一次实验数据得出结论是不科学的. 实验实验 3 3 基础练基础练 (1)小车 前 (2)木块被撞后移动的距离 小车 重力势 (3)速度 (4)质量一定时,速度越大,物体的动能越大 (5)砝码 质量 质量 将小车从同一斜面同一高度处由静止释放 解析 (1)该实验中小车是研究对象,“动能”是指小车碰撞木块前的动能.(2)小车撞击木块,推动木块前进克服阻力做功,由于木块所受阻力为定值,所以可以通过木块被撞后移动的距离来间接反
44、映小车在撞击木块前的动能大小.小车在斜面上是由静止下滑的,将重力势能转化为动能.(3)从不同高度释放,是为了改变小车到达水平面时的速度,以研究动能与速度的关系.(4)利用图中器材可得结论:质量一定时,速度越大,物体的动能越大.(5)要探究动能与质量的关系,则需要控制速度相同,改变质量,如在小车上加放砝码;控制小车到达水平面的速度相同,则需从同一斜面同一高度处由静止释放小车. 补充练补充练 (1)控制变量 转换 (2)D (3)能 不能 (4)不会 水平面光滑,木块做匀速直线运动,无法比较动能大小 (5)探究阻力对物体运动的影响 (6)需要 小明 小车质量不同时在同一水平面所受阻力不同,碰撞前前
45、进相同距离,消耗的动能大小不同 拓展练拓展练 (1)将钢球从某一高度由静止释放 (2)需要 木块运动距离的远近 (3)便于控制钢球摆动的方向 (4)速度 质量 (5)甲 (6)在速度一定时,物体的质量越大,动能越大 (7)速度 不可行 木块移动的距离相等 实验实验 4 4 基础练基础练 (1)单位时间内吸收相同的热量 使水和沙子均匀受热 加热时间 (2)如图所示 (3)沙子 (4)水 升高相同的温度,水需要加热的时间长 (5)比热容 解析 (1)实验中用同一盏酒精灯加热的目的是:使水和沙子单位时间内吸收相同的热量;用玻璃棒搅动的目的是:使物质受热均匀;在此实验中,沙子和水吸热的多少是通过加热时
46、间的长短来反映的. (3)由图像可知,加热质量相等的水和沙子,沙子升温更快. (4)由图像可知,升高相同的温度,水需要加热的时间长,因此水吸收的热量多. 补充练补充练 (1)天平 温度计 秒表 (2)自下而上 (3) (4)B (5)沙子 1.26103 2.1103 J/(kg) 解析 (1)天平称质量,温度计量取温度,秒表测量加热时间.(2)为保证用酒精灯外焰加热,需要自下而上进行安装实验装置.(3)实验中是采用吸收相同热量比较升高的温度的方案.(5)从表格中可直接知道,加热相同时间,升温较多的是沙子.沙子 3 min 吸收的热量等于水 3 min 吸收的热量,Q水吸=c水m水t=4.21
47、03 J/(kg)0.1 kg(23 -20 )=1.26103 J;等质量的沙子和水吸收相同的热量,沙子升高的温度是水的 2 倍,所以沙子的比热容是水的12,为 2.1103 J/(kg). 拓展练拓展练 (1)质量 (2)放出热量 转换 (3)甲 4.2104 2.1103 解析 (1)实验中需要控制水和未知液体的质量相同.(2)因为实验过程中控制水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,所以放热时间的长短可以表示放热的多少.(3)时间相等时,两种液体放出的热量相等,由图像可知,乙液体的温度降低得快,甲液体的温度降低得慢;根据Q放=cmt可知,在质量相等、放热也相同的情况下,谁的温度降低得
48、快,它的比热容小;所以,甲液体的比热容大,甲液体是水;由题知,水和未知液体的质量相同,即m水=m乙,而水和未知液体在相同时间内放出的热量相等,即Q水放=Q乙放,则c水m水t=c乙m乙t,结合图像可得水放出的热量,即未知液体放出的热量为Q乙放=Q水放=c水m水t=4.2103 J/(kg )0.5 kg(60 -40 )=4.2104 J, 则 液 体 的 比 热 容 为 :c乙=乙放乙乙=4.2104 J0.5kg(60-20)=2.1103 J/(kg). 实验实验 5 5 基础练基础练 (1)断开 (2)串 A 如图所示 (3)对电流表进行调零 断开开关,重新连接电流表,让电流从正接线柱流
49、入,从负接线柱流出 (4)错误 在并联电路中如果拆掉干路导线,两灯也都不亮 (5)并联电路中干路电流等于各支路电流之和 (6)实验次数太少,结论不具有普遍性,应更换不同规格的灯泡进行多次实验 补充练补充练 (1)如图所示 (2)C (3)A 拓展练拓展练 (1)不同 (2)L2断路(或 L1短路) (3)不能 电压表的正、负接线柱接反了 (4)实验次数太少,结论不具有普遍性 换用不同规格的小灯泡进行多次实验 实验实验 6 6 基础练基础练 (1)断开 电流表的示数大小 (2)A、D (3)A、B (4)导体的横截面积 补充练补充练 (1)控制变量 转换 (2)直观显示电流大小,同时限制电路电流
50、,保护电路 (3)材料 (4)正 1.8 解析 (1)导体电阻大小与多个因素有关,探究导体电阻与某个因素的关系时,需要改变该因素,同时控制其他因素保持不变,比较电阻大小.实验中是通过电路电流大小来反映导体电阻大小的,运用了转换法. (3)虽然灯泡亮度显示电流大小没有电流表精准,但灯泡串联在电路中可以防止因接入电路的导体电阻过小,导致电路电流过大,从而损坏电路及电路元件的情况出现. (4)根据表格中数据及欧姆定律可推出导体的电阻与导体的长度成正比;若图示位置时电压表示数为0.9 V,滑片P2向右移动一段距离,电压表示数变为 1.2 V,说明电路中的电流变为原来的43,电阻变为原来的34,即电阻减