中考物理实验探究试题赏析

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──功和热量部分

江苏丰县广宇中英文学校　刘庆贺

物理学是一门以实验为基础的学科，为了强化实验教学，培养和提高学生的实践能力，各地普遍加大了对实验考查的力度，考查的范围从课内延伸到课外、从书内拓展到书外，题目的分布从专项题型扩大到所有题型，考查的内容从对实验原理的理解、实验过程的呈现过渡到学生的自主探究，注重考查学生对科学探究活动的分析和归纳，强调学生对探究过程的体验和感悟，突出了学生的自主发展，体现了对探究式学习方法的课程要求，体现了对学生的创新精神和实践能力的要求。 　　一、考查选择器材，进行实验的能力 　　例1（2006 昆明）请你设计一个测量两位同学从一楼上到三楼做功快慢的实验。（1）已提供的器材是秒表和皮尺，还需要的器材是_______________；（2）实验需要测量的物理量是__________、__________和__________。（3）请写出比较两位同学做功快慢的方法。 　　分析：题目考查根据物理知识选择器材，进行实验的能力。要测量两位同学从一楼上到三楼做功快慢，需要知道他们把自己身体“搬”到楼上做的功和时间，这就要知道他们所受的重力，上楼的高度，及所用的时间。 　　解：⑴磅秤。 　　 ⑵质量m 一楼到三楼的竖直高度h 登楼所需的时间t 　　⑶利用计算结果的大小，来比较他们做功的快慢。 二、考查实验的思想方法 　　例3 （2006广西玉林市、防城港市）陈锋同学的家到学校本是一条在同一水平面上的直路，爱动脑的陈锋做了这样的设想：要是将从家到学校的路挖成一个“U”字形（如图2所示），只要从家骑上自行车后，不用刹车也不用踩车，等车停下来就可以到达学校了请你简要说明： 　　①陈锋同学设想的机械能的转化过程。 　　②陈锋同学的设想在现实中可以实现吗？为什么？（请根据有关物理知识说明） 　　分析：题目生动、有趣，主要培养学生运用科学知识进行有根据地猜想的意识和能力。解答时要联系机械能守恒的条件──是否受到（摩擦）阻力的作用。 　　答案：①自行车的重力势能转化为动能，动能又转化为重力势能。 　　②不能实现，因为自行车运动过程中要受到（摩擦）阻力的作用，使部分机械能转化为内能，机械能减少，所以不能到达学校。 　　三、考查根据实验结果获取结论的能力 　　例4（2006 山东）小军和小民在用图3所示的实验装置完成了“测定滑轮组的机械效率”的实验后，提出问题：在所用滑轮组一定的情况下，它的机械效率与哪些因素有关呢？两人根据各自的生活经验和所学知识提出了多种猜想，经过激烈讨论并虚心听取了其他同学的意见，最后形成了以下两个猜想： 　　猜想1：可能与提升的速度大小有关； 　　猜想2：可能与被提升的物体重有关。 　　小军和小民用图3所示的实验装置对上面两个猜想进行了探究，得到的实验数据记录如下表。 　　 　　（1）请帮助小民完成表中的一项计算； 　　（2）分析小军和小民的实验数据，得到的实验结论是：在滑轮组一定的情况下，它的机械效率与___________________有关；它们的关系是：___________________。 　　 分析：题目主要考查通过实验探究肯定或否定猜想，获得正确结论的能力。解答第一问需要知道n=3。 　　 答案：（1） 　　（2）被提升的物体重；被提升的物体越重，滑轮组的机械效率越大。 　　五、考查设计实验的能力 　　例5（2006 济宁市）张红在做早餐时发现，同样情况下，煮沸一锅牛奶与煮沸同质量的豆浆用的时间不同，这是为什么呢？请你运用所学的物理知识，针对其中的原因，提出一个猜想，并简述验证这个猜想的办法。 　　 （1）你的猜想是：________________________________________； 　　 （2）验证猜想的办法是：__________________________________。 　　答案1：（1）猜想：牛奶和豆浆的比热容不同 　　（2）验证方法：用同一个锅，分别装质量相同的牛奶和豆浆，放到同样的火上加热相同时间，测出各自升高的温度进行比较，若升高的温度不同，说明比热容不同。（或用同一个锅，分别装质量相同的牛奶和豆浆，放到同样的火上加热到相同的温度，比较加热时间的长短，若加热的时间不同，说明比热容不同。） 　　答案2：（1）猜想：牛奶和豆浆的沸点不同 　　（2）验证方法：将牛奶和豆浆都加热到沸腾，用温度计测出牛奶和豆浆沸腾时的温度并进行比较，若温度不同，说明沸点不同。 　　点评：试题考查学生根据已有的知识和经验进行猜想，及针对猜想设计判定性实验的能力，其所需知识并没有超出学生已有知识的水平，但要求学生能灵活运用所学知识于实际情景之中。

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　1．（2006 石家庄） 图1甲是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上。图1乙是研究“牛顿第一定律”的实验装置，实验中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。请回答以下问题：

　　　　
　　（1）设计甲实验的目的是研究钢球动能的大小与的关系；设计乙实验的目的是研究运动的小车与所受的关系。


　　（2）甲实验是钢球通过木块被推动的大小，说明钢球对木块做功的多少，从而判断钢球动能的大小；乙实验是通过木块在粗糙程度不同的平面上运动的远近，推理得出：在理想情况下，运动的物体如果，将永远做匀速直线运动。


　　（3）我们知道物体的质量和它的速度都能影响物体的动能，请在下面的横线上写出怎样研究物体的动能与质量的关系？。




　　2．（2006 浙江衢州卷）小珂同学在观察小球摆动时动能和势能转化的实验中（如图2所示），发现小球每摆一个来回的时间似乎都相等。于是小珂想到这样一个问题：小球来回摆动一次所用的时间（称周期T）跟哪些因素有关呢？

　　猜想①：可能跟小球摆动的幅度有关；


　　猜想②：可能跟小球质量有关；


　　猜想③：可能跟绳子长度有关。


　　为验证自己的猜想，小珂用秒表测出了不同条件下，小球来回摆动多次所用的时间，算出平均摆动一次所用的时间。请回答：


　　（1）小珂采用测量小球来回摆动多次的时间取平均值的方法，而不是测量小球来回摆动一次所用的时间来确定周期T，目的是为了。


　　（2）为验证猜想②是否正确，小珂同学已准备了：秒表、刻度尺，还缺少一种实验室常用的测量仪器，它的名称是。


　　（3）大量的实验表明，同一个地点小球摆动一次的时间T只跟绳子的长度有关，且绳子越长，周期T越大。摆钟就是根据这个原理制成的。有一次小珂发现家里的摆钟变慢了，要把它调准，小珂应将摆钟的摆长（选填“调长”或“调短”）。


　　3．（2006  广州）用绳子把一个铁锁悬挂起来，把铁锁拉到刚好贴着自己的鼻子，稳定后松手，头不动（如图3），铁锁由开始位置a沿弧线ac向另一侧的最高点c运动，然后再从c往回运动。

　　（1）从a点到最低点b点的过程中，铁锁的动能、重力势能如何变化？


　　（2）从能的转化和守恒角度分析铁锁摆回时能否碰到鼻子。


　　4．（2006 黄埔）小黄同学做“比较两种材料保温性能”的实验，他取泡沫塑料①和卫生纸②两种作保温材料，两根相同的温度计，两个相同的大玻璃烧杯，钟表和热开水，以及细线、硬纸片、剪刀。做两个相同的硬纸外壳，其装置如图4（a）所示，根据实验测得的数据绘得图4（b）所示“水温与时间关系”的图像，实验过程室温基本不变，请回答：


　　
　　（1）你认为小黄在操作时，就控制变量法方面还要注意什么？ （只要求写出一条）


　　（2）①和②哪种材料的保温性能较好？为什么？


　　（3）当时的室温大约是多少？







　　5．（2006 北京）为了探究热水瓶盛水量与保温效果之间的关系，某实验小组用规格和保温性能完全相同的热水瓶（容积均为2L），在相同的环境条件下进行实验。他们在7个热水瓶中装入不同水量但初温相同的热水，经过相同的时间，测量各个热水瓶中的水温，并根据所得数据经计算绘出图6所示的图象。

　　（1）该实验记录的实验数据是盛水量、初温和。


　　（2）由图象可知，本次实验中保温瓶的盛水量为L时，保温效果最好。


　　6．（2006 广东韶关市）阅读下面材料：

　　　　　　　　　　　　　　　　不同物体的传热能力是否相同

　　小明是个既善于观察又爱动脑筋的学生．他发现在寒冷的冬天，用手摸户外的金属制品和木头制品时，感到金属制品比木头制品凉；吃饭时，放在热汤中的金属勺很快就会变得烫手，而陶瓷勺就不会烫手；把热饭装在陶瓷碗中，要比装在金属碗变凉得慢……小明对上述现象进行分析比较，得出了结论：金属物质的导热能力比非金属的导热能力好。


　　根据你刚才的阅读，请回答下列问题：


　　（1）在寒冷的冬天，用手摸户外的金属制品和木头制品时，感到金属制品比木头制品凉，这是为什么？


　　 答：因为金属制品的导热能力比木头的。当手触摸户外的金属制品时，手上的热（填“很容易”或“不容易”）传递出去，使手的降低很快，所以感觉金属制品比木头制品凉。


　　（2）除文中的例子外，请你举出生产生活中利用和防止物体传热的例子各一个。


　　例一：。


　　例二：。


　　7．（2006 大连）小明猜想“液体的密度ρ越大，其比热容c也越大”。他查到了一些液体的密度值如下表。


　　


　　由于不知道表中各种液体之间比热容的大小关系，需要用实验方法得到。


　　实验器材：


　　铁架台（带铁圈）、石棉网、温度计、细线、火柴、烧杯、秒表、天平和砝码（以上每一种器材数量足够、规格相同）；火焰相同的酒精灯若干；密度表中所给出的各种液体足量。


　　实验中，小明选取的三种液体分别是煤油、植物油和水。


　　（1）请完成以下实验要求：


　　a．实验原理是：________________________________________________________。


　　b．实验中你准备测量哪个物理量来间接知道液体的比热容大小？


　　c．实验中要控制的变量是：液体的质量和________________________。


　　d．实验中，怎样操作才能使烧杯在单位时间内吸收的热量都相等？


　　（2）如果测量的结果与小明的猜想相矛盾，则测出的三个物理量大小关系会有很多种，请写出其中一种：_________________________________________________。


　　（3）如果小明选取煤油、酒精和水这三种液体做实验，会存在哪些问题？


　　8．（2006 广东韶关市）小明看到在没有起重机的情况下，工人要将油桶搬运上汽车，常常用如图7的方法。小明想为什么不直接将油桶抬上车呢？难道这样做可以省力吗？如果能省力那么推力的大小与斜面长度有关吗？

　　为了探究推力大小与斜面长度的关系，小明选用弹簧秤、4N的重物和长分别为0．4m、0．8m、1m的木板进行了三次实验，每次斜面的高度均为0．2m。测得沿斜面方向向上的拉力大小分别如8图甲、乙、丙所示。（假设斜面很光滑，不计摩擦）


　　
　　（1）请你为小明设计一个记录实验数据的表格（要求有利于实验数据的分析），并将上面实验数据记录在表格中。


　　（2）认真分析数据， 写出f与l的关系是：。


　　（3）下列四个图线中，你认为哪个图能正确反映f与l的关系。答：。

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参考答案）

1．（1）速度   摩擦力    　　（2）距离   不受外力作用   　　（3）让不同质量的钢球从同一高度滚下，观察木块被推动的情况。 　　2．⑴减小测量误差；⑵天平；⑶调短。 　　3．⑴动能变大，重力势能减小；⑵不能，铁锁在摆动过程中要受到阻力，机械能减小，所以摆回时不能碰到鼻子。 　　4．⑴热开水的初温、质量应相同，两种作保温材料的紧密程度、厚度应相同等； 　　⑵①材料的保温性能较好。因为它相同时间内温度下降的少； 　　⑶20℃。 　　5．（1）水的末温  （2）1．9 　　6．（1）     强     ；     很容易     ；     温度    　　（2）保温瓶的瓶塞选用导热性能较差的非金属； 　　   电饭锅的锅胆选用导热性能较好的金属． 　　7．⑴单位质量的某种物质升高相同的温度时，吸收的热量不同   升高的温度    酒精灯的火焰相同　石棉网离酒精灯的高度相同 　　⑵液体的密度ρ越大，其比热容c越小（液体的密度ρ不同，但其比热容相同） 　　⑶煤油和酒精的密度相同，无法按目的进行实验。 　　9．（1） 次数 物重G/N 斜面高h/m 弹簧称示数f/N 斜面长l/m 1 4 0．2 2 0．4 2 4 0．2 1 0．8 3 4 0．2 0．8 1 　　（2）G、h一定时，l越长f越小 或G、h一定时，f与l成反比 或 f=Gh/l