初中物理物理学方法实验题

通过物理知识的学习，同学们不难发现：
（1）当要研究的物理量不易直接测量时，都要想办法把它们的大小间接表示出来。例如：在探究摩擦力与什么因素有关的实验中（如图所示），用弹簧测力计拉动木块时，必须让木块在水平面上做          运动，通过读取弹簧测力计上的示数可间接知道摩擦力的大小；又如，在研究“牛顿第一定律”的实验中（如图所示），让同一小车从斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的平面上运动，小车在水平方向上受力的大小可通过小车               表现出来。

（2）当要研究某个物理量与多个因素的关系时，一般要采用　    　法。例如：在探究摩擦力与什么因素有关的实验中，要研究摩擦力的大小与压力大小关系，就要多次改变            ，同时保持接触面的粗糙程度不变。

将一只闹钟放进密封的玻璃罩中，然后逐渐往外抽气，我们听到闹钟声越来越_______（强／弱）．由此我们可以得出一个结论_________________，但现有的抽气设备总是很难将玻璃罩内抽成真空状态，即实验无法达到绝对的真空．在这种情况下，你是怎样得出这一结论的(    )

A．通过日常生活经验得出的

B．用实验直接证实的

C．通过理论推导出来的

D．建立在实验基础上加科学的推理得出的

小明学习了电磁感应现象后，就想：产生的感应电流的大小与什么有关呢？他找了几个要好的同学开始了讨论和猜想：既然运动有快慢之分、磁场有强弱之分，那么感应电流的大小是否与这两者有关呢？于是他们开始做实验，首先按照课堂上探究电磁感应的实验装置（如图）重新安装了仪器，并且准备了磁性强弱不同的磁铁，以便改变磁场的强弱，闭合电路后，他先改变导体在磁场中运动的快慢，观察电流表指针摆动幅度的大小。实验发现：导体在磁场中切割磁感线运动的速度越大，电流表指针摆动的幅度越大；然后，他又保持导体运动的快慢不变，换用磁性强的磁铁来做实验，发现磁性越强，电流表指针摆动的幅度越大。对于这么重大的发现，他高兴不已。

（1）小明从自己的实验中能得出什么结论？
（2）他们在实验中主要用到了哪两种研究方法？

小丽同学“探究声音的产生”的实验装置如图所示，将系在细线上的乒乓球靠近音叉．(1)当小丽用锤敲击音叉的时候，既听到音叉发出的声音，又观察到 ▲ ．通过这个实验可以得出的结论是  ▲  ．
(2)乒乓球在实验中起到什么作用?  ▲  ．这种研究方法叫做  ▲  (等效法／控制变量法／转换法／类比法)．

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：

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	平均值
玻璃球被弹开的距离(cm)	单层	79	78	82	80	73	84	84	82	81	80	80
双层	20	23	24	24	24	25	22	22	21	25	23

(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______________________________________
(4)实验中为了能使两种玻璃把玻璃球弹开的距离有较大的差异，请你提出一种可行的实验改进方法。  _______________________________________________

“大胆猜想与小心求证”是科学研究的基本要求。下图是课堂上的演示实验，在静止指向南北方向的小磁针上方平行地放一根直导线，闭合开关，原来静止的小磁针转动了．某同学看了实验后想到:小磁针转动肯定是因为受到力的作用．这个力是谁施加给它的呢？他认为有这几种可能:可能是风吹；可能是小磁针旁磁铁的吸引；可能是铁质物体接近小磁针；还可能是直导线中有电流通过时产生了磁场．

（1）该同学得出“小磁针转动肯定是因为受到力的作用”的结论，其依据是：    ；
（2）铁质物体接近小磁针，小磁针会转动，这是因为：    ；
（3）为了验证是“直导线中通过电流产生的磁场使小磁针转动”这一事实，最简单的实验操作是：    
（4）老师在其它实验条件不变的情况下，把小磁针从直导线下方移到了直导线上方，闭合开关后，小磁针将    ．

小明注意家里摆钟的钟摆在有规律地摆动，经认真观察发现钟摆来回摆动一次的时间刚好是1秒，就想：是不是所有的摆来回摆动一次的时间都是1秒呢？于是，他请教了物理老师，知道摆来回摆动一次的时间叫做周期，在老师的指导下他设计如图所示的单摆（即细绳下系一小钢球）进行探究。实验数据记录如下表：


（1）从表中数据可知，单摆的摆长l越长，周期T越     （选填“长”或“短”）。
（2）请根据表中数据在图21中作出单摆周期的平方T²与摆长l的关系图像。
（3）分析上题所示图象，可知实验中用的单摆T²与l成     关系。
（4）单摆从最低点到最高点过程中     能转化为     能，在测量单摆的周期过程中，你认为在     （填“最低点”或“最高点”）开始计时更加方便准确。
（5）由表中实验记录可知，单摆来回摆动一次时间比较短，直接测量摆动一次的时间误差比较大。你认为小明为了减小测量误差是怎么做的？                 
（6）生活中若摆钟走慢了，应如何调整钟摆的长度？

为了探究声音产生的原因，小明和小华一起做了下面的实验：小明把手放在喉咙处大声讲话，感觉喉头振动了；小华把正在发声的音叉放在水中，水面激起了水花。通过对这两个实验现象的分析，你能得出的结论是：                         。小明同学用手使劲敲桌子，桌子发出了很大的声响，但他几乎没有看到桌子的振动，为了明显地看到实验现象，你的改进方法是：                               。这种研究方法在物理研究中经常用到，是             。

为了研究圆柱体浸入水的过程中水对容器底部的压强情况，某小组同学选用高度H、底面积S均不同的圆柱体A和B进行实验。如图所示，他们设法使圆柱体A逐步浸入水中，测量并记录其下表面到水面的距离h及水对容器底部的压强p，接着仅换用圆柱体B重新实验，并将全部实验数据记录在表一中（实验中容器内水均未溢出）。

表一：

圆柱体	实验序号	h（米）	p（帕）	圆柱体	实验序号	h（米）	p（帕）
A H为0.4米 S为0.03米 ^2	1	0	7000	B H为0.3米 S为0.05米 ^2	7	0	7000
	2	0.10	7200		8	0.12	7400
	3	0.20	7400		9	0.18	7600
	4	0.40	7800		10	0.24	7800
	5	0.50	7800		11	0.30	8000
	6	0.60	7800		12	0.40	8000

①分析比较实验序号 　　数据中p和h的关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一圆柱体浸入水的过程中，当h＜H时，p随h的增大而增大。

②分析比较实验序号4、5与6或11与12数据中p和h的关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一圆柱体浸入水的过程中， 　　。

③由实验序号3与8或4与10的数据及相关条件，发现两圆柱体浸入水的过程中，存在h不同而p相同的现象。若用圆柱体A、B进一步实验，请在表二中填入拟进行实验的数据，使每一组实验中水对容器底部的压强p相同。

表二

实验组号	h A（米）	h B（米）
第Ⅰ组	0.10
第Ⅱ组		0.18

请阅读《物理实验中的图象法》回答问题。

物理实验中的图象法

物理实验中的图象法是一种整理、分析数据的有效方法，图象中的图线可直观、简洁地显示出因变量随着自变量变换的趋势或规律。如果想要将物理实验数据绘制成图象，可以按照下面的步骤来进行。

第一步，建立坐标轴、标注物理量和设定分度。首先建立坐标轴，通常用横轴代表自变量，纵轴代表因变量，在坐标轴上分别标注自变量和因变量的名称及单位；然后，设定坐标分度值。为了使绘制的图线比较均匀地分布在整幅坐标纸上，而不要偏在一角或一边，坐标分度值可以不从零开始。在一组数据中，自变量与因变量均有最低值和最高值，分度时，可用低于最低值的某一整数值作起点，高于最高值的某一整数值作终点。

第二步，根据数据描点。描点时根据数据在坐标纸上力求精准地画出对应的点。

第三步，绘制图线。绘制图线时不要把数据点逐点连接成折线，而应依据数据点的整体分布趋势，描绘出一条直线或光滑曲线，让尽可能多的点在图线上，或让数据点比较均匀地分布在图线两旁，这样绘制出的图线比图上的任何一个数据点更适合作为进行分析预测的依据。

倒如，小宇记录了自己沿直线步行过程中的时间及所对应的路程，图1中的黑点是他根据记录的数据在坐标纸上描出的数据点，利用这些数据点绘制出了图1中的直线。利用这条直线可以清楚地看出小宇步行的过程近似为匀速运动，还可以利用图线上的点计算出小宇步行过程中的速度，进而用速度预测出他在某一段时间内步行的路程。

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）根据图1所示的图象，预测小宇步行 $10s$ 的路程为 　 　 $m$ 。

（2）下表是某同学记录的物体温度随时间变化的实验数据。

时间 $/\mathit{min}$	0	5	10	15	20	25	30	35	40
温度 ${/}^{°}\text{C}$	80	72	64	59	55	51	47	46	45

①若要绘制上述物体的温度随时间变化的图象，应选择图2中 　　图更合理。（选填"甲"或"乙" $)$

②请在你选择的图中描出第 $20\mathit{min}$ 时的温度数据点，并绘制出本次实验中物体温度随时间变化的图线。

LED灯是一种新型的环保节能灯，小梦为了探究LED灯与家用普通白炽灯、普通节能灯的发光效率，他用如图所示的装置进行了实验（其中R₀为光敏电阻，其电阻值与光照强度成反比）其实验步骤如下：

①先把“220V 15W”的普通白炽灯接入灯座，通过调整，使灯泡与温度计的玻璃泡距离约为2cm，灯泡与光敏电阻的距离约为30cm。闭合开关，通电10min，分别读出温度计和电流表的示数，并填入下表。

②接着分别把规格相同的普通节能灯和LED灯接入灯座，重复上述实验。
根据小梦的探究，请回答：
(1)电能转化为内能最多的灯是            ，这是通过观察            来比较的。
(2)电能转化为光能最多的灯是             ，这是通过观察                  来比较的。
(3)LED灯的发光效率较        (填“高”或“低”)。
(4)综合分析表中数据可知，15W的LED灯的发光亮度与          的白炽灯发光亮度相当。

在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。

（1）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在下表中。

实验 次数	滑轮 材质	钩码重 $G/N$	提升的高 度 $h/m$	有用功 $W_{\mathit{有用}}/J$	拉力 $F/N$	绳端移动 的距离 $s/m$	总功 $W_{总}/J$	机械效率。 $\eta$
1	铝	1	0.1	0.1	0.6	0.3	0.18	$56\%$
2	铝	2	0.1	0.2	1.0	0.3	0.3	$67\%$
3	铝	2	0.2	0.4	1.0	0.6	0.6	$67\%$
4	塑料	2	0.2	0.4	0.8	0.6	0.48	$83\%$
5	塑料	2	0.2	0.4	2.1	0.2	0.42	$95\%$

①比较1和2两次实验发现：在所用滑轮组一定时，提升的钩码　         　，机械效率越高。

②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与　        　有关。

③比较　       　两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。

④第5次实验室利用了图　         　的装置完成的，判断依据是　          　。

⑤利用图甲的装置，把重 $6N$的物体用 $2.5N$的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为　      　。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。

（2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用　      　的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。

（3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功：进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都　　       。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是　　        。

$A$、焦耳定律

$B$、牛顿第一定律

$C$、阿基米德原理

$D$、欧姆定律

小李同学想要利用如图13所示的装置来探究"物体动能大小与什么因素有关"。

（1）在探究"动能的大小与速度的关系"时，应保持小车的 　　相同，让小车从斜面上 　　（选填"相同"或"不同" $)$ 的高度滑下，以不同的速度推动木块移动。

（2）本实验运用了两种研究方法：一是 　　，二是转换法。就本题来说用木块 　　来反映小车动能大小的方法就是转换法。

他在实验的过程中又发现只要去掉木块，就可以探究"阻力对物体运动的影响"。如图2所示，他将毛巾、棉布和玻璃分别铺在水平面上，让小车分别从斜面上由静止滑下，观察小车在水平面上运动的距离。

（3）每次均让同一小车从斜面同一高度由静止滑下的目的是：使小车到达水平面时具有相同的 　　。

（4）实验发现，小车在玻璃面上运动的距离最远，说明小车受到的阻力最 　　，进一步推理得出：如果小车运动时不受阻力，小车将做 　　运动。

实验探究和推理都是科学研究的基本方法。比如科学猜想，往往是以一定的事实和已有知识为依据，通过推理而提出来的：
（1）用放大镜观察素描炭笔的笔迹，观察到微小的颗粒；麦粒碾成面粉，面粉揉成面团……大量类似事实，为我们想象物质的结构模型提供了依据，终于认识到：物质是由大量分子构成的。向冷、热不同的清水中各滴一滴墨水，观察到墨水扩散的快慢不一样……大量类似现象使我们推想到分子无规则运动的快慢与________有关。
（2）物理学把“物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能”，请你根据这个意思，结合所学知识，就“影响物体内能大小的因素”这一合理命题提出合理猜想、给出推理性结论、说明推理依据（参照示例）：
示例：物体内能的大小可能与物体的温度有关。
推理性结论：一个物体的温度越高，内能越大。
推理依据：温度越高，分子运动越快，分子动能越大。
物体内能的大小还可能与物体的________有关。
推理性结论：________________________________________。
推理依据：________________________________________。
（3）由于推理性结论具有一定的事实和理论依据，所以在科学研究中，有时就运用它来初步解释相关问题——同学们也来尝试一下。
在图中，（a）杯中水量较少，（b）、（c）、（d）的水量相同。根据问题（2）中所得的推理性结论，比较各杯中水的内能的大小：
①________杯中水的内能最大，因为________________________________________________
________________________________________________________________________。
②________两杯中水的内能不好比较，因为________________________________________________________________________。

小芳对初二物理《科学之旅》中“伽利略对摆动的研究”非常感兴趣，于是利用如图所示的装置进行实验．她测出了摆球摆动30次所用的时间，进而算出摆球摆动一次所用时间．针对摆球摆动一次所用的时间与哪些因素有关这一问题，她提出了以下猜想：

A．可能与摆球质量有关；B．可能与摆线的长短有关；C．可能与摆角的大小有关．她利用以下器材：质量不同的两个小钢球、长度不同的两根细线、一个铁架台、一个秒表、一把刻度尺、一只量角器等，进行了以下四次实验．

次数	摆线长L/m	摆球质量m/g	摆角θ/°	摆动一次的时间t/s
1	1	20	3	2
2	1.4	20	3	2.4
3	1.4	20	5	2.4
4	1.4	30	5	2.4

（1）由1、2两次实验，可验证猜想_____（填猜想前的字母），结论是____________
（2）由________________两次实验，可验证猜想C．
（3）由________________两次实验，可验证猜想A．