专题二 实验探究.docx
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专题二实验探究
二、实验探究（命题点、例题练习）
一般出现在20、21、22三习题，22分
（一）测量物体运动的平均速度
1.实验原理（v＝）
2.实验中主要器材的使用及其作用
（1）刻度尺的使用和读数（测量时应“头对头”或“尾对尾”进行测量）
（2）秒表的使用和读数
（3）金属片的作用（确定终点的位置，便于测量时间）
（4）斜面的作用（让小车获得动力）
3.实验中斜面倾斜程度不宜过大也不宜过小的原因（如果倾斜程度过大，小车运行较快，不利于时间测量；如果倾斜程度过小，会造成各阶段的平均速度太接近）
4.实验中增大或减小平均速度的操作（适当改变斜面倾斜程度）
5.实验中应多次测量减小误差（每次测量时必须让小车从斜面的同一位置由_____开始下滑）
6.实验表格设计及数据记录
7.平均速度的计算
8.比较不同阶段平均速度的大小
9.误差分析：
（1）小车过了终点才停止计时或小车未开始运动提前计时：
测量时间偏________，导致速度测量值偏________；
（2）小车未到达终点停止计时或小车运动后才开始计时：
测量时间偏________，导致速度测量值偏______．
10.实验评估：
（1）求平均速度时应用总路程除以总时间计算，而不能用各阶段的平均速度相加后求平均值计算
（2）测量小车后半程的平均速度时不能让小车从后半程的起点静止下滑
11.小车在斜面上下滑过程中运动状态（或曲线图）的判断[做变速运动（或加速运动）]
例 如图是小明“测量小车的平均速度”的实验，让小车从斜面的A点由静止滑下，分别测出小车到达B点和C点的时间，即可测出不同阶段的平均速度．
（1）为了方便计时，应使斜面坡度较________（选填“陡”或“缓”）些．
（2）小车从A运动到C时的路程为______cm.
（3）实验测得tAC＝________s，则小车在AC段的平均速度vAC＝_______m/s.
（4）下面的四幅图中能反映出该小车在斜面上下滑过程中速度随时间变化关系的是______，说明小车________（选填“是”或“不是”）做匀速直线运动．
（5）若AB、BC、AC段的平均速度分别为vAB、vBC、vAC，则它们的大小关系是_______________．
（6）实验中应多次测量，每次测量必须让小车从斜面的________由静止开始下滑．
（7）如果小车过了B点才停止计时，则测得的平均速度vAB会偏____（选填“大”或“小”）．
（9）为了测量小车运动过程中下半程的平均速度，小明让小车从B点由静止释放，测出小车到达C点的时间，从而计算出小车运动过程中下半程的平均速度．他的做法正确吗？
________，理由_____________________________________________________.
（二）探究固体熔化时温度的变化规律
1.实验装置图
2.实验主要器材及其作用
（1）测量工具[温度计、秒（停）表]
（2）温度计的使用和读数
（3）玻璃棒搅拌的作用
（4）石棉网的作用（使烧杯底部受热均匀）
（5）器材组装顺序（按__________的顺序，先依据酒精灯的位置确定装置下方器材高低）
3.实验操作及注意事项
（1）选用较小的固体颗粒（①固体小颗粒受热更均匀；②温度计液泡与小颗粒接触更充分，测得的温度更准确）
（2）水浴法加热的优点（①被加热物质受热均匀；②固体物质温度上升较慢，便于记录各个时刻的温度）
（3）烧杯中水量的要求（能够浸没试管中装有的固体即可）
（4）试管插入水中的位置要求（不能接触烧杯底部与侧壁）
4.实验中需要观察的现象（熔化过程中试管内温度计的示数变化并及时记录）
5.转换法的应用[不考虑热量损失，用酒精灯加热过程中，相同时间内物质（不同状态下）吸收的热量_______.］
6.根据实验数据描绘温度-时间图像.
7.根据实验数据或图像解读，总结固体熔化特点
8.熔化过程中物质内能的变化（由于物质在熔化过程中不断吸收热量，内能逐渐_______）
9.烧杯口“白气”的理解（由水蒸气______形成的小水珠）
10.比热容的相关分析
（1）熔化前后图线倾斜程度不同的原因（熔化前后物质的状态不同，比热容不同）
（2）熔化前后比热容大小比较（相同时间内温度变化量小的比热容大）
11.冰熔化后继续对烧杯加热，试管内水不会沸腾的原因（没有温度差，不能吸收热量）
12.撤去酒精灯，晶体还会继续熔化的原因（水的温度高于晶体的熔点，晶体可以继续吸热）
实验结论：
晶体______熔点；非晶体没有熔点，晶体熔化时要_________，温度保持不变；非晶体熔化时要_______，温度持续升高.
例1如图甲所示，是小静探究冰熔化时温度的变化规律的实验装置，丙图是根据实验数据绘制的图像.
（1）图甲组装器材的顺序是______（填图中字母序号），装置中存在一个错误操作是________________.
（2）某时刻温度计的示数如图乙所示，读取示数时正确的读数方法是______（选填“A”“B”或“C”）；
（3）改正错误操作，甲图装置不用酒精灯直接对试管加热，而是把装有冰的试管放入水中加热，这样做不但能使试管__________，而且能使冰的温度上升速度较_____（选填“快”或“慢”），便于记录数据.
（4）实验过程中要注意观察试管内冰的______，并记录温度和__________，图乙时刻的温度计示数为_________℃.
（5）由丙图可知，冰是_______（选填“晶体”或“非晶体”），冰的熔点是______℃，加热到第6min时物质处于__________状态.
（6）由图丙可知，冰熔化的特点是____________________.
（7）加热过程中，烧杯杯口上方出现“白气”，“白气”是水蒸气________（填物态变化）而成的.
（8）不考虑热量损失，第2~4分钟冰吸收的热量________（选填“大于”“小于”或“等于”）第10~12min水吸收的热量.
（9）根据图丙可知，0~4min升温比8~12min快，原因是_____________________
______________.
（10）待冰完全熔化后，对烧杯中的水持续加热，试管中的水最终_________（选填“会”或“不会”）沸腾，原因是_____________________________________________
_____________.
（11）实验结束后，同桌小华在相同环境中也做了该实验，绘制的温度-时间图像如图丁所示，丙、丁图像的差异是因为小华实验中___________________（回答一点即可）.
丁
（三）探究水沸腾时温度变化的特点
1.实验主要器材及其作用
（1）测量工具［温度计、秒（停）表］
（2）温度计的原理、使用和读数（见考点清单）
（3）石棉网的作用（使烧杯底部受热均匀）
（4）覆盖纸板的作用（减少热量损失、缩短加热时间）
（5）纸板上留有小孔的目的（保持烧杯内外气压平衡）
（6）实验装置组装顺序（____________）
2.实验表格设计及数据记录
3.根据表格数据绘制温度-时间图像
4.根据表格数据或温度-时间图像判断水的沸点、温度的变化等
5.根据表格数据或温度-时间图像，总结实验结论
6.沸腾前后气泡的特点（沸腾前：
气泡较少，气泡在上升过程中体积逐渐变小；沸腾时：
气泡较多，气泡在上升过程中体积逐渐变大）
（1）根据气泡判断水是否沸腾
（2）气泡里的主要成分是水蒸气
（3）水沸腾时气泡上升，体积变大，气泡受到水的压强减小
7.判断水沸腾后内能的大小变化
8.烧杯口“白气”的理解（由水蒸气_______形成的小水珠）
9.利用水的沸点与气压的关系解释现象
（1）沸点低于100℃的原因（当地气压_______一个标准大气压）
（2）将装有刚停止沸腾的水的烧瓶倒置，浇上冷水，水又重新沸腾的原因（浇冷水，温度降低，瓶内气压降低，导致水的沸点______）
10.改变水的内能的方式（__________）
11.热量计算
12.撤去酒精灯，水未立即停止沸腾的原因（石棉网温度高于水的沸点，水会继续吸热）
13.验证水沸腾需要吸热的实验操作（移走酒精灯或停止加热一段时间，观察水是否继续沸腾）
14.缩短加热时间的方法（①减少实验所用水的质量；②可用初温较高的水进行实验；③加热过程中在烧杯口盖纸板等）
15.用炉火炖汤，沸腾后调为小火的道理（水沸腾后吸收热量，温度不变）
实验结论：
水沸腾过程中不断_______，温度_______.
例2如图甲是小宁“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验装置，图乙是根据实验数据绘制的水的温度随加热时间变化的图像.
（1）（创新）按规范组装器材，在安装温度计时，若玻璃泡碰到了烧杯底，此时应适当将__________（选填“A处向上”或“`B处向下”）调整.
（2）加热时烧杯上所盖硬纸板的作用是________________，硬纸板上留有小孔的目的是______________________.
（3）由图乙可知，在当时条件下，水的沸点是______℃；水沸腾过程中温度，___________此时水的内能________（选填“增大”“减小”或“不变”）.
（4）水沸腾后，移去酒精灯，水停止沸腾，这说明水沸腾过程中需要_________（选填“吸热”或“放热”）；但移去酒精灯后，水并未立即停止沸腾，这是因为___________________________________________.
（5）小宁观察到：
沸腾时水中产生大量气泡，气泡的情形如图丙中的_______（选填“a”或“b”）图.
（6）水沸腾时烧杯口出现大量的“白气”，“白气”的形成是______现象（填一物态变化），需要______（选填“吸热”或“放热”）.
（7）由图乙可知水的沸点低于100℃．产生这一现象的原因可能是当地大气压强______（选填“高于”“低于”或“等于”）一个标准大气压．
（8）当水沸腾时水中有一个气泡从A位置（体积为VA）上升至B位置（体积为VB），则VA_________VB；气泡在A、B两位置受到水的压强分别为pA和pB,则pA______pB.（均选填“>”“<”或“=”）
（9）小宁和小红分别利用质量相等的水按图甲装置同时进行实验，正确操作，却得出了如图丁所示的两个不同的水温随加热时间变化的图像，原因可能是___________________.（答出一条即可）
（10）用酒精灯给水加热是利用___________的方式改变水的内能，若实验中使用的水的质量为200g，则水的温度升高4℃时水吸收的热量为________J.[水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）]
（11）实验中，如果增大液体表面的气压，则液体的沸点将_______（选填“升高”或“降低”），液体的内能将_______（选填“增大”或“减小”）.
（12）实验结束后，同学们相互交流时认为把水加热至沸腾时间过长，请你说出一条缩短加热时间的方法：
____________________（答案合理即可）.
（13）通过学习，小宁终于明白妈妈用炉火炖汤时，在汤沸腾后总是________________（选填“保持大火”或“调为小火”）的道理.
（四）探究光的反射规律
1.实验主要器材及其作用
（1）量角器（测量入射角、反射角的大小）
（2）可翻折的粗糙硬纸板的作用（①显示光的传播路径；②探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内）
2.实验应在________的环境下进行的原因（减小其他光线对实验的影响，使实验现象更明显）
3.实验操作中的注意事项（为了在硬纸板上显示光路，硬纸板应________放置在平面镜上，并让光线紧贴纸板射向O点）
4.记录光线的方法（在每条光线上各取两点记录在纸板上，然后在纸板上将两点用直线连接起来并标出方向，即为光路）
5.实验步骤补充
（1）探究反射角与入射角的大小关系（多次改变入射角大小，分别测出入射角和反射角的大小，比较它们的关系）
（2）验证反射光线和入射光线、法线是否在同一平面[将纸板NOF向前或向后翻折，观察纸板上是否显示反射光线，若_________（选填“显示”或“不显示”）说明“三线共面”]
（3）验证光路是否可逆（将激光沿FO射入，若观察到反射光线沿OE射出，说反射现象中光路________）
6.改变入射角大小，多次测量的目的（减小偶然性对实验结果的影响，使实验结论具有普遍性）
7.实验表格设计及数据记录
8.分析表格数据总结反射角与入射角的关系
9.判断错误数据及错误原因
（1）反射角＋入射角＝90°（将入射光线与平面镜的夹角当成入射角或将反射光线与平面镜的夹角当成反射角）
（2）反射角整体与入射角不相等（可折转硬纸板的轴线与镜面不垂直）
10.实验中从硬纸板前不同位置都能看到光的传播路径的原因（光在硬纸板上发生________）
11.实验改进（用带角刻度的纸板替换硬纸板，方便直接读出反射角和入射角的大小）
实验结论：
（1）反射光线、入射光线和法线在同一平面内；
（2）反射光线、入射光线分别位于法线的两侧；
（3）反射角________入射角．
例1 如图所示在“探究光的反射规律”实验中：
基础训练
（1）实验前将平面镜放在水平桌面上，再将纸板A和纸板B________放在平面镜上，让激光________纸板射向O点．为了使光线更加明显，实验应在较________（选填“亮”或“暗”）的环境下进行．
（2）本次实验，小明分别测出入射角和反射角均为20°，于是他得出了反射角等于入射角的结论．同桌小红对他说他的做法不正确，理由是_________________
______________________．
（3）小明听取了同桌的建议后，测得了如下数据：
实验次数
1
2
3
4
入射角/°
20
30
40
50
反射角/°
20
30
40
50
①分析1、2、4次实验数据可以得出结论：
反射角_____（选填“大于”“等于”或“小于”）入射角，反射角随入射角的增大而_____（选填“增大”或“减小”），即当入射光线远离法线时，反射光线会______（选填“靠近”或“远离”）法线．
②表格中第3次数据与结论相差较大，原因可能是将反射光线与________的夹角当成了反射角，正确数据应该是__________．
（4）实验中，让入射光线沿EO方向射向镜面，在纸板B上可以看到反射光OF，若将纸板B向后折，将________（选填“能”或“不能”）观察到反射光，这说明反射光线、入射光线与法线在________（选填“同一”或“不同一”）平面内．
（5）若让光沿着FO的方向射向O点，反射光会沿着OE方向射出．这表明，在反射现象中，光路是________的．
（6）在纸板上标上角刻度是为了___________________________________.
（7）使一组平行光贴着纸板A射向平面镜，看到的反射光也是平行的，这是因为光发生了________（选填“漫”或“镜面”）反射．
（8）实验中，从教室各个方向都能观察到纸板表面反射的光线，这种反射属于________（选填“镜面反射”或“漫反射”）．
（9）以下现象能用光的反射规律解释的是________．
A．小孔成像 B．水中倒影
C．海市蜃楼D．树荫下的圆斑
（五）探究平面镜成像特点
1.实验原理（光的______）
2.实验主要器材及其作用
（1）刻度尺（测量物与像到平面镜的距离）
（2）白纸或坐标纸（标注平面镜、物、像的位置）
（3）两支完全相同的蜡烛A、B（便于比较像与物的大小，比较像与物的大小关系时，用未点燃的蜡烛等效点燃的蜡烛）
（4）带支架的透明薄玻璃板：
①选用玻璃板而不选用平面镜的原因（便于确定像的位置）
②选择薄玻璃板的原因（避免重影对实验的影响）
（5）光屏（观察像能否成在光屏上，判断成像虚实）
3.玻璃板的放置要求（为确保物像重合，玻璃板要与水平桌面______放置）
4.实验应在较______的环境下进行的原因（减小其他光线对实验的影响，使实验现象更明显）
5.沿玻璃板在白纸上画一条直线的目的（代表平面镜的位置，方便测量物和像到平面镜的距离）
6.观察像时眼睛的位置[与物______（选填“同侧”或“异侧”），透过玻璃板观察像]
7.等效替代法的应用（比较物距与像距的关系时，用未点燃的蜡烛等效点燃蜡烛的像）
8.验证平面镜成虚像的操作[用光屏替换玻璃板后未点燃的蜡烛B，看在光屏上是否能承接到蜡烛A的像，若光屏上________（选填“能”或“不能”）承接到像，说明平面镜成虚像，反之则为实像]
9.改变蜡烛A的位置，多次测量的目的（减小偶然性对实验结果的影响，使实验结论具有普遍性）
10.实验表格设计及数据记录
【分析数据和现象，总结结论】
11.分析数据和现象，总结平面镜成像特点
【交流与反思】
12.无论怎样移动蜡烛都无法使像与物完全重合的原因（玻璃板与桌面____________放置）
13.看到两个像（重影）的原因（玻璃板太厚，玻璃的两个表面同时发生反射，两个反射面各成一个像）
14.测量的实验数据中像距和物距不相等的原因（①没有正确测量；②蜡烛没有垂直放置；③玻璃板有一定厚度；④玻璃板后的蜡烛没有与像完全重合；⑤实验过程中玻璃板改变了位置）
15.平面镜成像特点的相关应用与判断（如物体移动时，判断像的大小变化、移动方向、距离等；利用平面镜成像特点进行视力测试）
实验结论：
（1）平面镜成像的大小与物体的大小________；
（2）像和物体到平面镜的距离________；
（3）像和物体的连线与镜面________；
（4）平面镜成________像．
例 如图甲是小强“探究平面镜成像特点”的实验装置
（1）实验时小强用玻璃板代替平面镜，原因是玻璃板透光，便于______________．
（2）现有厚度分别为5mm和2mm的两块玻璃板，你认为应选择_______厚的玻璃板做实验，原因是___________________________________________．
甲
（3）器材选取后，小强将白纸平铺在水平桌面上，将玻璃板________桌面放在白纸中央，沿玻璃板在白纸上画一条直线代表_________的位置．
（4）接着小强在玻璃板前放一支点燃的蜡烛A，再拿一支外形相同但不点燃的蜡烛B，竖立在玻璃板后并移动，人眼一直在玻璃板_______（选填“前面”或“后面”）观察，直到看上去蜡烛B跟_____________（选填“蜡烛A”或“蜡烛A的像”）完全重合，这说明平面镜所成像与物体___________；在白纸上记录两支蜡烛的位置．
（5）移动蜡烛A的位置，重复上述实验，标记像和物的位置关系如图乙所示，并测量物距与像距，记录数据如表所示．
分析数据可知，像和物体到平面镜的距离________.
实验次数
蜡烛到玻璃板的距离/cm
蜡烛的像到玻璃板的距离/cm
1
8
8
2
12
12
3
16
16
（6）本实验主要运用的实验方法是等效替代法，其中在探究物距与像距的关系时，蜡烛B等效替代_______________（选填“蜡烛A”或“蜡烛A的像”）．
（7）小强正在观察蜡烛A的像时，同桌小石用物理书挡在玻璃板的后面，小强______（选填“能”或“不能”）看到蜡烛A的像．
（8）若某次小强将蜡烛A向远离玻璃板的方向移动了3cm，再次将蜡烛B移到A像的位置，经测量，蜡烛A与它的像之间的距离变化了_______m，观察到蜡烛A的像的大小_______（选填“变大”“变小”或“不变”）．
（9）为了让右座的同学也能看清蜡烛的像，小强只将玻璃板向右平移，则蜡烛A的像的位置________（选填“向右移动”“向左移动”或“不变”）．
（10）（创新）若实验过程中小强没有将玻璃板垂直放置在纸上，而是如图丙所示倾斜，则蜡烛A的像应是图中的________（选填“A1”“A2”或“A3”）．
（11）测量结束后，小强移去蜡烛B，在其原位置上放置一块光屏，不透过玻璃板，在光屏侧直接观察光屏，光屏上看不到蜡烛A的像，说明平面镜成的是______像．
（12）实验结束后，小强整理器材时将图乙的白纸沿玻璃板位置对折后，用一枚细针分别在A1、A2、A3处扎眼，打开白纸，发现B1、B2、B3处也有了针眼，由此可知：
平面镜所成像与物是_________________关系．
（13）做完实验后，班级要测量视力，要求学生距离视力表5m，但是房间可利用的宽度只有3m，小宁利用平面镜成像特点解决了这一问题，她的方法如图丁所示，小宁到平面镜的距离s为________m.
丁
（六）探究光折射时的特点
1.实验装置图
2.实验主要器材及其作用
（1）量角器（测量折射角和入射角的大小）
（2）可转折光屏NON′的作用（探究折射光线和入射光线是否在___________）
3.实验应在较暗的环境下进行的原因（减小其他光线对实验的影响，使实验现象更明显）
4.验证光路是否可逆（将光沿着FO射入，若观察到折射光线沿OE射出，说明折射现象中光路________）
5.改变入射角大小，多次测量的目的（减小偶然性对实验结果的影响，使实验结论具有普遍性）
6.实验表格设计及数据记录
7.分析实验数据或现象，总结折射角与入射角的大小关系
8.光路显示更明显的方法（在空气中用烟雾来显示光路；在水中加牛奶来显示光路）
实验结论：
（1）光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角________入射角；
（2）当入射角增大时，折射角也增大．当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向不变，即折射角为________度
例2 某小组同学设计了如图甲所示的实验装置探究光的折射规律，在玻璃水槽中竖直放置的光屏由E和F两个半圆形光屏组成，其竖直方向的直径NOM为两半圆的分界线，其中光屏F可绕直径NOM在水平面内前后折转．
（1）实验时，先让光屏E和F位于同一平面内，一束光贴着光屏E从空气斜射入水中，在光屏F上可以看到折射后的光束．该小组同学将光屏F向后折转一定角度，则在光屏F上________（选填“能”或“不能”）看到折射光，这说明折射光线和入射光线________（选填“在”或“不在”）同一平面内．
（2）将光屏F调至与光屏E在同一平面内，保持入射点O不变，多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验，该小组同学将测量结果记录在下表中.
入射角α/°
0
15
30
45
60
折射角β/°
0
11.3
22.1
35.4
40.9
①分析数据得出的结论是：
______________________________________．（写出一条即可）
②当光从空气中垂直射入水面时，折射角等于_____度．
（3）该小组同学在玻璃水槽底部用另一只激光笔让光贴着光屏F沿BO射向水面时，可看到折射光线沿OA方向射出，这说明在光的折射现象中，光路是_________
（4）为了更清晰地观察水中的光路，可以采用__________________
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