初中物理物理学方法实验题

在比较相同厚度的海绵和棉花的保温性能的实验中，小明先用海绵包着装有热水的烧瓶，每隔5min测量一次水的温度，用t₁表示．25min后，将海绵换成相同厚度的棉花，每隔5min测量一次水的温度，用t₂表示，实验记录如下表．用表中数据作出t₂－t图像如图中图线2所示．
    
（1）图示温度计是10min时t₁的值，读数为    ℃．
（2）用海绵包裹时，25min内烧瓶中水的温度下降    ℃，此过程中瓶中水的内能    （减小/不变/增加）．
（3）两次测量的25min内，用海绵包裹时水放出的热量    （大于/等于/小于） 用棉花包裹时水放出的热量．
（4）在坐标纸中作出t₁－t图像．

（5）根据实验能否得出结论？如能，写出结论，如不能，请说明理由．
答：    （能/不能）．结论或理由：    ．

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，灯泡与热敏电阻的距离约为30cm。闭合开关S和S₁，通电10min，分别读出温度计和电流表的示数，并填入下表。
②接着分别把标有“220V 15W”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）设白炽灯的发光亮度与它的电功率成正比，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。

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．

人类在探索自然规律的过程中，总结出了许多科学研究方法，如：“控制变量法”、“等效替代法”、“类比法”、“转换法”、“理想模型法”、“科学推理法”等。
（1）下面是初中物理中的几个研究实例：①研究通过导体电流与导体的电阻的关系时，让导体两端的电压保持不变；②研究磁场时，引入“磁感线”；③研究动能与速度的关系时，让物体的质量保持不变；④研究电流时，把电流比作水流。其中，采用了相同研究方法的是（ ）
A．①和②                            B．①和③
C．②和④                            D．③和④
（2）下面的几幅图运用了_________的方法说明分子也具有动能和势能。

（3）在“探究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验中。同学们提出了下列几种猜想：
猜想1：电阻可能与导体的长度有关；
猜想2：电阻可能与导体的横截面积有关；
①根据你掌握的电学知识，你认为猜想3：电阻还与___________有关。

序号	材料	长度	横截面积
1	锰铜合金丝	L	S
2	镍铬合金丝	L	S
3	镍铬合金丝	L	2S
4	镍铬合金丝	2L	S

②小明设计了如图所示的电路图，在A、B间接入下表中待研究的电阻丝（电阻丝用电阻符号表示），电源电压U恒定。

若电阻受温度的影响可以忽略，要探究猜想1，应该控制__________和__________不变；要探究猜想2，应该选用电阻丝__________和电阻丝__________（填电阻丝的序号）进行对比实验。
③甲同学也利用以上的电路和电阻丝对猜想2进行了探究。甲同学的实验探究如下：
实验：先在A、B间接入电阻丝2，闭合开关S，记录电流表的示数为I₁；然后在A、B间接入电阻丝4，闭合开关S，记录电流表的示数为I₂；发现：I₁≠I₂。
分析：由于电阻丝2和4的横截面积不变，而两种情况下电路中电流的大小不等，所以电阻与导体的横截面积无关。
结论：猜想2是错误的。
对甲同学的实验探究，你认为他的实验方法是__________（正确/错误）的，请具体指出他的错误是：__________________，根据他的实验和他的分析思路还可得出：__________的结论，这个结论是__________（正确/错误）的。

小柯参观了临海括苍山风力发电场，决定探究风力电站发电时的输出功率
和风速的关系，实验步骤如下：
①如图，将风叶安装在风车底座上，把线的一端固定在转轴处，另一端系上钩码。

②在风车正前方1米处放置电风扇，将电风扇的风速调到1档位，用秒表
记录提升钩码到A点所需的时间。
③将电风扇换到2、3档位，重复以上实验，并将数据记录在表格中。（注：
电风扇档位越高，风速越大）

请回答：
(1)这个实验是通过测量             来比较风车输出功率的大小。
(2)小柯从网上查到以下数据：
表一：750千瓦风力发电机组的输出功率与风速的关系

表二：风级与风速的关系

根据以上数据预测，台风来临时，能否给风力电场带来最大的经济效益，并说明理由                                     。
(3)在相同的风速下，不同风车的输出功率是不同的，其输出功率除了与风叶的形状和排列结构有关外，还可能与                            有关（填一项）。

在探究阻力对物体运动的影响时：

（1）如图甲所示让小车从同一个斜面的同一高度静止释放，目的是 　　。由图可知，小车受到的阻力越小，小车运动的路程 　　。如果小车在绝对光滑的水平面上运动，小车将 　　。

（2）在辨析图乙小明、小华的观点，研究力与运动的关系时，为什么设计探究阻力对物体运动的影响，而不设计探究推力对物体运动的影响，理由是 　　。

小明骑自行车上学途中，要经过一段上坡路。他猜想物体冲上粗糙程度相同的斜坡的最大距离可能与斜坡与水平面的夹角的大小有关。为了验证猜想，小明将两块与水平面平滑连接的长木槽分别以与水平面一定夹角α、θ固定，如图所示，将右边的木槽作为实验研究的斜坡。让一金属小球从左边的木槽上同一高度处静止滚下，分别冲上与水平面的夹角不同的粗糙程度相同的右边的斜坡，测得的数据记录如下表：

次数	1	2	3
斜坡与水平面夹角θ	10°	30°	53°
向上冲的最大距离s/m	0.50	0.40	0.36

 
①根据表中数据可知：同一物体以相同的初始速度冲上与水平面的夹角不同的粗糙程度相同的斜坡，                                                 。
② 小明觉得自己的实验中还有不足之处，他又用粗糙程度与木槽不同的塑料槽、钢槽，重复做猜想实验，目的是                                          。

小丽同学在初中物理探究实验时发现：

（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。
如：图甲的实验是通过                    ，间接的知道物体动能的大小；图乙的实验是通过                   ，间接比较两个电阻丝产生的热量的多少。
（2）  当要研究的物理量与多个因素有关时，都要采用控制变量法。
如：图甲的实验中，使用同一个球就是为了             ，探究动能大小与       的关系；图乙中将两个电阻串联起来，就是为了            ，探究电流产生的热量与      的关系。
（3）有些实验装置经过适当的改进还可以进行其它的探究实验。
如：图甲装置中增加一个弹簧测力计等器材，我们还可以探究斜面的机械效率是否与物体的重力有关；图乙中如果再增加一个           ，我们就可以探究电流产生的热量与电流大小的关系了。

小华总结所做的物理探究实验发现：
（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，这
种研究物理问题的方法叫转换法．

如图：甲实验中小球动能的大小是通过观察比较物块B ▲ 反映出来的．
乙实验中水和沙子吸收热量的多少是用 ▲ （选填“加热时间”或“温度计示数”）来反映的．
（2）当要研究的物理量与多个因素有关时，都要采用控制变量法．
如图：甲实验研究小球动能的大小与速度的关系就要多次改变 ▲ 的大小，同时控制小球的 ▲ 不变．乙实验中只有物质的 ▲ 不同，其他因素必须控制相同（例如烧杯的规格相同、水和沙的 ▲ 相等、酒精灯加热方式相同等）．

(4分)在学校实验室开放时．同学们对手摇发电机非常感兴趣，他们想：发电机产生感应电流大小跟哪些因素有关呢?于是他们开展了探究，以下是他们所用的发电机和实验记录表：

(1)根据表格可知，他们准备研究发电机产生感应电流的大小是否与_________有关．
(2)手摇发电机在发电时将________能转化为电能．
(3)他们根据小灯泡的亮度来判断电路中感应电流的大小，像这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法叫“转换法”．下列方法属于“转换法”的是___(填序号)
①根据磁铁吸引大头针的多少来判断磁性的强弱；
②根据能否进行新陈代谢来区分生物与非生物；
③根据纯净物中元素种类的多少来区分单质与化合物．
(4)判断电流大小，除了借助小灯泡观察之外，实验室常用__________表来测量．

夏天烈日曝晒过的汽车，车内温度可达50℃以上。针对这一情况，市场上出现了一些汽车遮阳帘，汽车遮阳帘是否真的有遮阳效果?研究人员选取了普通型、加厚型和折叠反射型三款汽车遮阳帘进行了以下实验。实验步骤如下：
①选取三辆小轿车，并排朝南停放在阳光充足的空旷地方。
②将三款汽车遮阳帘分别安装在汽车的前挡风玻璃后，关上车门，并编号。
③一段时间后，用灵敏温度计分别测量车内的温度。
（1）该实验选取三辆的小轿车应该保持型号、     、颜色相同
（2）该实验所用的探究方法是             。
（3）进行该实验的最佳时间是      。（填字母）
A．早晨    B．中午    C．傍晚
（4）15分钟后研究人员发现三个温度计示数如下表所示

窗帘	普通型	加厚型	折叠反射型
温度/℃	45	40	30

由此可以得出以下结论：        窗帘的遮阳效果好。

在“探究实心圆柱体对地面的压强与哪些因素有关”的实验中，某中学一小组的同学们认为此压强跟圆柱体的密度 $\rho$、高度 $h$、圆柱体底面积 $S$是有关的，但有怎样的关系看法不同，于是，在老师的帮助下，小组的同学们从实验室里挑选了由不同密度的合金材料制成、高度和横截面积不同、质量分布均匀的实心圆柱体做实验，测出实心圆柱体竖直放置时（如图所示）对水平桌面上海绵的压下深度，实验记录见下表。

序号	物体	底面积 $S/c{m}^2$	高度 $h/\mathit{cm}$	海绵被压下深度 $/\mathit{cm}$
1	合金甲圆柱体 $A$	10	5	0.5
2	合金甲圆柱体 $B$	10	10	1
3	合金甲圆柱体 $C$	20	10	1
4	合金乙圆柱体 $A$	10	5	1.5
5	合金乙圆柱体 $B$	10	10	3
6	合金乙圆柱体 $C$	20	10	3

（1）该小组同学是通过　　来判断压强大小的。

（2）分析实验1、2或4、5可以得出：当圆柱体的材料密度相同时，实心圆柱体对水平地面的压强与圆柱体的　　有关。

（3）分析　　可以得出，当圆柱体的密度相同时，实心圆柱体对水平地面的压强与底面积无关。

（4）此探究过程用到的科学探究方法有　　、　　。

（5）实验结束之后，同学们在老师的指导下，以某一合金甲圆柱体为研究对象，推导它对海绵的压强大小的表达式（已知合金的密度为 $\rho$，圆柱体合金的高度为 $h$，底面积为 $S)$。表达式为　　。

（6）上面推导出的表达式　　（选填“能”或“不能” $)$应用于各类固体的压强的计算。

如图所示，探究重力势能的大小与哪些因素有关时，为了显示重力势能的大小，甲用橡皮泥代替沙子，乙用海绵代替沙子，你认为更合适是 　　（甲 $/$ 乙）的方法，理由是 　　。