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题型一　实验探究题——五维实验攻关
例 1 (1)(2022怀化)如图所示，该刻度尺的分度值为____mm，所测物体的长度是___________cm。
1
2.10
(2)(2022十堰)甲图中铅笔的长度是___________cm，乙图中停表秒针盘的分度值是________s，停表读数是__________s。
2.48
0.1
338.5
(3)如图是四位同学测量同一圆球的直径，你认为正确的操作是( )
D
例 2 (1)(2022杭州)小金配合社区防疫工作，用体温计测量体温。如图所示体温计的测量范围为35.0 ℃到42.0 ℃，最小刻度为____________℃。消毒后用手指捏紧体温计上部，_______________(填写操作)，使体温计的水银柱回落到35 ℃以下，然后放入自己腋下5分钟，取出后直接读数。体温计离开人体后水银柱不会回落的原因是____________________________________________________________________________________________________________________。
0.1
用力甩几下
玻璃管中有一段细管(弯管)，水银遇冷收缩较快，在细管(弯管)处断开，上段水银柱不回落
(2)(2022江西)晨检测温是学校防疫的重要措施之一 。如图所示，测温枪测得某同学的体温为______________，其体温____________(选填“正常”或“不正常”)。
(3)北京某天最高和最低气温如图所示，则当天的最高气温为_________℃，最低气温为_________℃。
36.6 ℃
正常
4
－6
例 3 (1)(2022德阳)托盘天平在使用前，要首先放在水平桌面上，再调节横梁两端的平衡螺母，使指针指在分度盘的中线处，这时___________平衡。 图中天平平衡时称得的物体质量是__________g。
天平
32.6
(2)(2022江西)某同学用天平测物体的质量。使用天平时，将天平放在_________工作台面上，将___________移至标尺零刻度线处，调节平衡螺母，使指针指在分度盘中央。如图所示，是测量过程中的某一场景，接下来的操作是：取下10 g砝码，______________________________，直至天平平衡，读出物体的质量。
水平
游码
添加5 g砝码，移动游码
(3)如图所示是利用方铁块、细线和量筒测量不规则泡沫块的体积时的情景，则泡沫块的体积为________cm3。
20
例 4 (1)(2022德阳)如图所示，小明用F＝10 N的拉力将木板B从物体A下面拉出，物体A静止，弹簧测力计的示数如图所示，则物体A受到的摩擦力的方向水平向____________(选填“右”或“左”)，大小为___________N。
右
3.4
(2)如图甲所示，用弹簧测力计测出铝块在空气中的重力G＝________N；将铝块浸没在水中，如图乙所示，则铝块受到的浮力F浮＝____________N。
2
0.6
例 5 (1)如图所示，当指针如图甲所示时，读数是___________V，若把这个表接在图乙所示电路中使用，应接在_______(选填“a”或“b”)处。
8.5
b
(2)在“用电流表和电压表测电阻”的实验中，电路如图甲所示。闭合开关，调整滑片P到某一位置后，若两表的示数分别如图乙、丙所示，电压表的示数为___________V，电流表的示数为_________A，此次测得的结果为Rx＝________Ω。
2
0.4
5
(3)图甲中的电阻箱的示数为____________Ω；图乙中的电能表示数为________________kW·h。
3 098
2 022.5
例 6 某实验小组在“探究影响导体电阻大小的因素”的实验中，把在实验中所用导体的相关数据填写到了下表中：
(1)要探究导体电阻大小与材料是否有关，应选用长度和横截面积都相同的两根合金丝进行实验，这种研究问题的方法叫___________________(选填“控制变量法”“等效替代法”或“转换法”)。
(2)如图所示，将所选的合金丝依次接在a、b两点间，闭合开关后，可以根据电流表示数的变化，间接得到各合金丝电阻大小关系，这种研究问题的方法叫_______________(选填“控制变量法”“等效替代法”或“转换法”)。
控制变量法
转换法
例 7 如图所示是探究“影响浮力大小的因素”的实验。
(1)比较①②③三次实验数据可以得出：在其他条件一定时，_________________________________________________________________。
(2)比较①③④三次实验数据可知，浮力大小与物体浸没在液体中深度_______(选填“有”或“无”)关。
(3)比较①②⑤三次实验数据，____________(选填“能”或“不能”)得出浮力大小与液体密度有关。
物体排开液体的体积越大，物体所受浮力越大
无
不能
例 8 在“探究影响动能大小的因素”实验中，如图a、b、c所示，让质量为m、2m的两个小球分别从斜面上由静止滚下，小球撞击放在水平木板上的木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。
(1)比较___________两图进行的实验，可以得到小球的动能随速度的增大而增大。
(2)比较___________两图进行的实验，可以得到小球的动能随质量的增大而增大
a、c
a、b
例 9 有人说，同一机械的机械效率是不变的。小华设计了“探究滑轮组机械效率与所提升重物质量的关系”实验，来检验此说法是否正确。
(1)用笔画线代替绳子，在图甲中画出最省力的绳子绕法。
解：如图所示
(2)如图乙所示，小华在实验中保持滑轮组不变，改变重物的质量，通过弹簧测力计匀速拉动绳子使重物缓缓上升，测得数据如下表(g取10 N/kg)：
第2次实验中的机械效率是____________；根据表中数据可以得到，滑轮组的机械效率随所提升重物质量的增大而___________。
序号 重物质量/kg 重物上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 绳端移动距离/cm 机械效率
1 0.1 10 1.1 20 45.5%
2 0.2 10 1.6 20
3 0.3 10 2.1 20 71.4%
62.5%
增大
例 10 小明同学在“探究电流与电压的关系”时选取了如下器材：3.6 V锂电池一枚，10 Ω定值电阻一个、电压表一只、电流表一只、最大阻值为20 Ω的滑动变阻器一个、开关一个、导线若干。
(1)请根据如图甲所示的电路，用笔画线代替导线在图乙中，将电路元件连接完整，注意导线不要交叉。
解：如图所示
(2)下面表格中是小明同学整理的实验数据，请你在图丙坐标系中画出I U的关系图像，通过分析图像，你得出的实验结论是__________________________________________________________________。
实验次数 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次
电压/V 1 1.5 2 2.5 3
电流/A 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
在电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比
例 11 例10的表格中有一组数据是编造的，请你指出小明的哪组数据是编造的？并说出你的理由。_________________________________________________________。
第一组，因为电路中最小电流为0.12 A，达不到0.1 A
例 12 下表是小海比较水和食用油的吸热能力的实验记录数据。
(1)分析第1、2次或第3、4次实验数据，可以得出的初步结论是：同种物质升高相同的温度时，吸收热量的多少与物质的______________有关。
(2)分析第1、3次或第2、4次实验数据，可以得出的初步结论是：质量_________的不同种物质升高相同温度时，吸收热量的多少与物质的____________有关。
质量
相同
种类
例 13 小亮同学用伏安法测量一个定值电阻Rx的阻值。实验器材有：待测定值电阻Rx(约10 Ω)、电压表、电流表、滑动变阻器(20 Ω　1 A)、开关、电源(电压恒定)各一个，导线若干。
(1)如图所示是小亮连接的实验电路，请你在图上对连接错误的一根导线打“×”，并用笔补画一根线代替导线将电路连接正确。
(2)请你为实验需要测量和计算的物理量，设计一个实验数据记录表格。
例 14 为了研究小灯泡在不同电压下工作时(实际电压不允许超过额定电压的五分之一)，消耗的电功率是否相同，某同学选取一个额定电压为2.5 V的小灯泡。
(1)由实验测得通过小灯泡的电流随电压变化的关系图线如图所示。由图可知，小灯泡正常发光时的电阻是_____________Ω，额定功率为___________W。
(2)由图可知小灯泡的电阻是变化的，你认为出现这种现象的原因是________________________________________________________________________。
12.5
0.5
小灯泡的电阻随温度的升高而增大
例 15 用同一热源给一定质量的水加热，其温度与时间的关系如图中图线a所示，若其他条件不变：
(1)仅增加水的质量，温度与时间的关系图线为__________。
(2)仅增大液面大气压强，温度与时间的关系图线为__________。
(3)既增加水的质量，同时减小液面大气压强，温度与时间的关系图线为_______。(均选填“b”“c”或“d”)
c
b
d
例 16 如图所示是小雪在室温下研究浓盐水冻成的冰块熔化时温度的变化规律时，根据实验数据绘制成的图像。
(1)由图像可知盐冰的熔点为__________℃；在熔化过程中，盐冰水混合物的内能___________(选填“增加”“减少”或“不变”)。
(2)盐冰熔化后的升温比熔化前的升温慢，这是因为__________________________________________________。
－2
增加
浓盐水的比热容比盐冰的比热容大
例 17 某物理学习小组想探究并联电路中电流的规律，他们设计了如图所示的电路，准备测量a、b、c三处的电流，并从实验室取来3只电流表、2只灯泡、1个开关、电池和若干条导线进行实验。
(1)画好电路图后，小燕同学开始连接电路，在连接电路过程中，开关应该是_____ 的。检查电路连接无误后，她开始实验，并读出电流表示数记录在表格中。小燕同学分析数据后得出结论：____________________________________________ _____________。
角度 对实验操作不合理进行评估
断开
并联电路中各支路电流相等且干路电流等于各支
路电流之和
(2)小美同学认为小燕同学得出的实验结论可能是错误的，原因是 ____________
____________________________________________________。
(3)小浩说，我们应该换另外两个规格 _____ (选填“相同”或“不同”)的小灯泡再次实验。
选用了两个
规格相同的灯泡(或一次实验数据得出的结论不具普遍性
不同
例 18 小明同学利用物体A、砝码、泡沫等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”。实验时将物体A沿竖直方向切成大小不同的两块，如图所示。他发现它们对泡沫的压力作用效果相同，由此他得出的结论是：压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 _____________________。
没有控制压力大小相同
例 19 老师讲了“物质的密度”这节知识后，小明和小楠对他们都喜欢的柑橘的密度感兴趣了，他们拿出一个柑橘，决定想办法测出它的密度。
如果小楠做实验时，是先将柑橘浸没在水中测出柑橘的体积，再用天平测出柑橘的质量，则这样测得的柑橘密度比真实值 ____ (选填“大”或“小”)，其原因是 ____________________________________。
角度 对实验异常结果进行评估
大
柑橘上沾有水，导致测得的质量偏大
例 20 实验室准备两套“观察水沸腾”的实验装置，如图甲、乙所示。
(1)小明同学从水温升高到90 ℃时开始记录数据，以
后每隔1 min记录一次水的温度，直到水沸腾5 min为止，
实验数据如下表所示．分析下表数据可知，小明选择的
是 ____ (选填“甲”或“乙”)图中的装置。
乙
(2)你认为本次实验中水的沸点高于100 ℃的原因是 _______________________ ____________________________。
杯盖密封性比较好，使水
面上方气压高于标准大气压
例 21 在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中，将轻质弹簧测力计一端固定，另一端钩住木块，木块下面是一长木板，如图所示，实验时拉着长木板沿水平方向向右运动，读出弹簧测力计示数即可测出木块所受摩擦力大小，这种改进的好处是 __________________________________。(写出一种即可)
角度 实验方案的改进
不需要木板做匀速直线运动，方便操作
例 22 某实验小组选用一些器材，设计了一种测量未知液体密度的实验方案。
选用器材：弹簧测力计、金属块、细线、水、足量的未知液体、烧杯(2个)
主要实验步骤：①用弹簧测力计测出金属块在空气中的重力G；
②用弹簧测力计悬挂金属块 ___________，其示数为F1；
③用弹簧测力计悬挂金属块 __________________，其示数为F2；
④未知液体密度的表达式：ρ＝_________。(用字母表示，已知水的密度为ρ水)
角度 实验方案的设计
浸没在水中
浸没在未知液体中
例 23 小玉想测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率，利用一个电压未知的电源和阻值为R0的定值电阻，设计了如图所示的电路。请完成下列实验步骤：
①闭合开关S1，开关S2接a接线柱，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 _____；
②闭合开关S1，开关S2接b接线柱，滑动变阻器的滑片 ________ (选填“向左移动”“向右移动”或“保持不动”)，读出电压表示数为U1；再将开关S2接c接线柱，读出电压表的示数为U2；
③小灯泡额定功率的表达式P额＝ ___________。
U额
保持不动
1．(2022山西)六一儿童节前夕，小明妹妹所在的幼儿园将要举办“亲子滑草”比赛，比赛须知如图所示。为了赢得比赛，他们全家进行了讨论。小明认为：高度一定，越陡的坡用时应越短，要选择最陡的坡；妈妈认为：体重越大，滑行用时越少，应让体重最大的爸爸和妹妹参加。请你选择小明或小明妈妈的观点设计一个实验进行探究，为优化参赛方案提供建议。
(1)实验器材：________________________________________________；
(2)实验步骤：__________________________________________________________；
_______________________________________________________________________；
_______________________________________________________________________
_________________________________________________；
(3)实验结论：__________________________________________________________
____________________________________________________________________。
两个木块、木板、停表、金属片
①用一木块和木板搭一个斜面，将金属片固定在斜面底端
②用停表测出另一个木块从斜面某一高度由静止滑下到撞击金属片所用时间t1
③增大斜面的坡度，用停表测出同一木块从斜面的同一高度由静止滑下到撞击金属片所用时间t2。
若t1>t2，选择较陡的滑草坡参赛；若t1＝t2，任选一滑草坡参赛；若t12．(2022天津)小芳发现家中的一串珍珠项链能沉在水底，乐于探索的她想测量这串项链的密度。受到“曹冲称象”故事的启发，她利用如图所示的器材和足量的水(含取水工具，水的密度为ρ0)进行实验，实验步骤如下：
①在量筒中装入适量的水，记下体积V1；
②将项链浸没在量筒的水中，记下体积V2；
......
请你帮小芳完成实验。要求：
(1)写出步骤②之后的实验步骤和需要测量的物理量；
(2)写出珍珠项链密度的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
(1)③往大水槽中加入适量的水，使装有项链的小桶漂浮在水槽的水面上，并记下水面在小桶上的位置；
④取出项链，往小桶中加水使桶外水面到达所记位置，用量筒测出桶中水的体积V3。
3．(2022常德)小明所在的实验小组想探究物体从斜面上滑下的速度大小与哪些因素有关。通过观察，他们猜想：物体到达斜面底端时速度v的大小可能与物体的质量m、斜面的倾角θ、斜面的材料这三个因素有关。于是他们选择以下器材进行探究：一个右端固定有遮光片的长方体木块质量为200 g、一个100 g的砝码(可粘在木块上表面)、两个长度相同材料不同的斜面A和B(斜面底端安有光电门)。实验装置如图所示，他们的实验操作是让木块沿斜面直线下滑，利用光电门速度传感器测得木块到达斜面底端时的速度v。
(1)为了保证从实验数据得出结论的可靠性，下列说法正确的是___________(多选)。
A．斜面越长越好
B．斜面越宽越好
C．木块每次都由静止开始下滑
D．木块每次都从斜面上相同的位置下滑
(2)在本实验中，光电门速度传感器的工作原理是当木块上的遮光片通过光电门时光被挡住，计时器开始计时，当遮光片离开光电门时计时器停止计时，这样就可以根据遮光片的宽度与运动时间计算出此时木块的速度。已知遮光片的宽度为1.2 cm，如果计时器某次显示的时间为0.005 s，则此次测得的木块速度为__________ m/s。
CD
2.4
(3)小明他们改变相关条件，多次实验，得到了下列数据：
实验序号 θ 斜面 m/g v/(cm·s－1)
1 20° A 200 245
2 20° A 300 245
3 20° B 200 153
4 20° B 300 153
5 30° A 200 358
6 40° A 200 438
①分析比较表中数据可得：v与前面猜想的三个因素中的___________无关。
②分析比较实验序号1和3，2和4可得出v与_________________有关。
③分析比较实验序号1、5、6，可得出木块到达斜面底端时的速度与斜面倾角的关系是：当斜面材料相同时，_____________________________________________。
质量
斜面的材料
斜面的倾角越大，物体从斜面上滑下的速度越大
4．(2022山西)据《天工开物》记载，3 000多年前，我们的祖先在弓的基础上，又研发了能从容瞄准目标击发的弩，如图甲所示。实践小组的同学们模拟弩的结构，把一根稍许绷紧的橡皮筋两端固定在卫生纸卷芯开口处两边，在纸卷芯内安装带凹槽的固定装置，制作了发射器，并用吸管代替弩箭，如图乙所示。利用这个自制发射器，同学们探究吸管飞行的距离与发射角度的关系。
(1)同学们在吸管上每隔1 cm标注记号，其目的是:
_________________________________________。(答案合理即可)
(2)请你帮助小组同学设计记录实验数据的表格。
便于控制橡皮筋的形变程度一定
实验次数 发射角度 吸管飞行的距离/cm
1
2
3
(3)结合弩的材料、结构特征，请你猜想吸管飞行的距离还跟自制发射器的什么因素有关？_____________________________________________。(写出一条即可)
橡皮筋的粗细、绷紧程度、纸卷的内径等
5．(2022扬州)盛夏来临，小明发现人们常常穿浅色的衣服，是不是穿浅色的衣服凉快？小明打算通过比较阳光下衣服的温度来作出判断，即探究衣服温度与颜色的关系。
(1)小明将同款不同色的三件衣服同时放在太阳下晒，对于衣服温度的测量，他提出两个方案。
方案1：用一支温度计在阳光下先后测量三件衣服的温度；
方案2：用三支温度计在阳光下同时测量三件衣服的温度。
你认为方案1是否可行？___________， 并说明理由__________________________
__________________；方案2需在实验室同一型号的多支温度计中选取三支，你选取的办法是________________________________________________________________
____________________________________________________________。
不可行
在不同时间段内衣服温度的
变化可能不同
用三支温度计同时测量相同液体的温度，如果升高的温度相同，则三支温度的准确程度相同
(2)按照正确的方案进行实验，测得数据如下表。(环境温度为32 ℃)分析数据可知；
三种颜色的衣服在短时间内接受阳光照射，温度升高，深色衣服_________本领强；当衣服温度较高时，向外放热使温度降低，__________衣服放热本领最强。
(3)夏天在户外穿什么颜色的衣服，请你从物理学的角度提出一条合理建议。________________________________________________________。
白色 黑色 红色
5 min 38.7 ℃ 超过40 ℃ 超过40 ℃
20 min 37.1 ℃ 36.9 ℃ 36.5 ℃
吸热
红色
选择深色衣服

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