初中物理教材重点实验复习学案04(含解析)

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初中物理教材重点实验复习学案04(含解析)

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初中物理教材重点实验
“教材重点实验题型概述”是中考复习中的重要组成部分,旨在系统梳理和归纳教材中的核心实验及其常见考查方式。以下内容基于对中考物理等学科复习资料的梳理,概述了此类题型的主要考查类型、特点及应对策略。
一、考查类型概述
教材重点实验题主要围绕对课本基础实验原理、操作、现象及结论的深入理解和应用进行命题,常见考查类型包括:
1. 实验方案的设计与评价 :此类题目要求对实验方案的可行性、科学性、安全性及环保性进行判断或改进。
2. 实验现象与结论的对比分析 :要求准确描述实验现象,并能根据现象推导出合理的实验结论,或判断现象与结论的对应关系是否正确。
3. 教材基础实验的组合与辨析 :常将多个教材基础实验结合起来进行综合考查,检验对实验原理和细节的掌握程度。
4. 探究性实验的要素考查 :针对探究性实验(如探究滑动摩擦力影响因素、探究阻力对物体运动的影响等),侧重考查控制变量法、数据测量与分析、结论归纳等要素,而非必须涵盖完整探究流程。
5. 兴趣小实验(理化综合) :常与压强等物理知识结合,通过分析实验装置中压强变化来解释现象,考查综合应用能力。
二、题型特点与命题方向
1. 立足教材,回归基础 :题目素材多直接来源于或改编自教材中的演示实验和学生必做实验,强调对实验基本原理、规范操作和典型现象的准确记忆与理解。
2. 侧重过程与方法 :不仅考查实验结论,更注重考查实验设计思路、操作步骤的目的、误差分析以及科学探究方法的运用(如控制变量法、转换法等)。
3. 强调综合应用 :通过将不同实验进行组合或创设新情境,考查学生迁移运用实验知识解决新问题的能力。
4. 注重规范表达 :要求使用规范的学科术语描述实验现象、步骤和结论,答案需简洁、准确。
三、备考与解题策略
1. 夯实实验基础 :熟练掌握《考试说明》或课标要求的每一个基础实验的目的、原理、器材、步骤、现象、结论及注意事项。
2. 掌握分类题型 :
(1) 测定性实验 :明确实验原理,关注所测物理量的统一性和测量条件,能进行简单的误差分析。
(2) 探究性实验 :明确探究问题,理解控制变量的方法,能根据实验数据或现象得出结论。
(3) 设计与评价题 :从原理科学、操作安全简便、经济环保、结论可靠等多角度进行评价。
(4) 现象与结论题 :确保现象描述客观具体,结论有现象或数据支撑,二者逻辑一致。
(5) 强化分析能力 :对于综合题和兴趣小实验,学会分析实验装置中各部分的作用,特别是涉及压强变化、气体产生或吸收等情况的系统分析。
(6) 进行针对性训练 :通过历年真题和模拟题进行练习,熟悉各类实验题的命题方式和答题规范,总结常见错误和易混淆点。
综上所述,“教材重点实验题型”的复习应建立在全面、细致掌握教材实验的基础上,通过分类归纳和针对性训练,提升实验综合分析与应用能力,以应对中考中对该部分内容的多样化考查。
四、探究类型实验-1
实验1 探究水在沸腾前后温度变化的特点
1.【知识点的认识】
(1)探究目的:观察水沸腾时的现象和水沸腾时的温度情况
(2)实验器材:铁架台、酒精灯、火柴、石棉网、烧杯、中间有孔的纸板、温度计、水、秒表.实验装置如图:
(3)实验步骤
①用烧杯装适量热水,按实验装置图组装各器材;
②点燃酒精灯对烧杯加热,水温达90℃后,每隔1min记一次温度值,直到水沸腾5min为止;
③据记录的温度值,作水的沸腾图象.
(4)实验结论
①水沸腾时发生剧烈汽化现象;
②水沸腾时温度不变;
③水沸腾时需要吸热.
2.【命题的方向】
考查探究水沸腾时温度变化的特点的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
3.【解题方法点拨】
(1)加热过程中,为什么杯口盖一纸板?提示:可以减少热损失,缩短加热时间.
(2)石棉网有什么作用?提示:使烧杯均匀受热.
(3)实验中的测量工具是什么?各有什么作用?
提示:温度计、钟表;温度计用来测量水温,钟表用来计时.
(4)本实验用了什么观察法?请叙述观察到的现象.
提示:用了对比观察法.水沸腾前,水温不断升高,容器底部受热产生气泡,上升变小;水沸腾时,温度不变,水中产生大量气泡,上升变大,到水面破裂放出大量的水蒸气.
(5)实验中为了节约能源、适当缩短实验时间,可以采取的措施有哪些?
提示:适当减少烧杯中水的量,用初温较高的水加热,硬纸板应盖严等.
(6)探究过程中,如果由实验结果发现水的沸点不是100℃,你认为原因是什么?
提示:大气压小于或大于1标准大气压.水的沸点与气压有关,气压减小,沸点降低,气压升高,沸点升高。
4.【典型例题】
例题1.观察水的沸腾实验中:
(1)组装器材时,应先固定图中的铁圈 (选填“A”或“B”)。
(2)当水温升到90℃时,每隔1min记录一次温度计的示数,直到水沸腾并持续5min后停止读数,数据如上表所示。第3min时温度计示数如图所示,为 ℃。
(3)根据表中数据分析可知:水沸腾时温度变化情况是 。
(4)水沸腾后停止加热,观察到水无法继续沸腾,说明水沸腾时需要 。
【解答】(1)为确保用酒精灯外焰加热,故装置要自下而上组装,故应先固定图中的铁圈B;
(2)由图可知分度值为1℃,故示数为96℃;
(3)根据表中数据分析可知:水沸腾时温度不变;
(4)水沸腾时特点不断吸热,温度保持不变,故水沸腾后停止加热,观察到水无法继续沸腾。
故答案为:(1)B;(2)96;(3)保持不变;(4)吸热。
例题2.(2026 章丘区二模)如图1所示,在“探究水沸腾前后的温度变化特点”实验中:
(1)小明组装的实验装置如图甲所示,除图中所示的实验器材外,还需要的一个测量工具是 。
(2)调整图甲装置的石棉网高度时, (选填“需要”或“不需要”)点燃酒精灯。
(3)t1时刻温度计示数如图乙所示,水的沸点是 ℃。
(4)小红观察到沸腾前和沸腾时水中气泡上升过程中的两种情况,如图丙a、b所示,则图 (填“a”或“b”)是水沸腾时的情况。
(5)小明和小红虽然选用的实验装置相同,但加热到水开始沸腾的时间不同,他们绘制的水的温度随时间变化图像如图2乙所示,a、b两种图像不同的原因可能是水的 不同。
(6)完成以上的实验,小明想继续探究究晶体的熔化特点。如图1丁所示,他取走酒精灯,将装有海波的大试管放入上面实验的热水中。根据温度计A和B的示数,绘制了海波和热水的温度随时间变化的图像,如图2甲所示。由图像可知,实验中海波的熔点是 ℃,实验中观察到海波无法全部熔化,原因是10min后海波 。
(7)在完成上述实验后,小红产生了更深层次的思考:如图3所示,大试管和小试管里都装有水,给三支大试管中的水加热,使之保持沸腾,则大试管中的水不断沸腾的过程中,小试管中的水会沸腾的是 (选填“A”、“B”或“C”)。
【解答】(1)实验过程中,要记录的物理量是温度和时间,所以实验中还需要的测量工具是秒表。
(2)需点燃酒精灯,以便用酒精灯外焰对准石棉网调节高度。
(3)由图乙可知温度计的分度值为1℃,示数为99℃,即水的沸点为99℃。
(4)水沸腾之前,气泡上升过程中,气泡中的水蒸气遇冷液化成水,气泡变小;水沸腾时,整个容器中水温相同,水不停地汽化,产生大量的水蒸气进入气泡,气泡上升过程中逐渐变大,因此图a是水沸腾时的情况。
(5)小明和小红选用的实验装置相同,由图乙可知,初温、末温都相同,但加热到水开始沸腾的时间不同,即加热到沸腾时水需要吸收的热量不同,所以水的质量不同。
(6)由图甲可知,温度达到48℃后,温度不再上升,说明海波在温度达到48℃后开始熔化,则海波的熔点为48℃。
由图甲可知,10min后海波与热水的温度相同,海波不能继续吸收热量,不能继续熔化,所以实验中观察到海波无法全部熔化。
(7)A.当大试管中的水沸腾后,温度不再升高,小试管中的水虽能达到沸点,却不能继续通过大试管中的水吸热,所以不能沸腾,故A不符合题意;
B.大、小试管都处于密封的环境下,加热时容器内压强变大,其沸点都会升高,当大、小试管的水温相同时,小试管无法通过大试管吸收热量,故不能沸腾,故B不符合题意;
C.只将大试管密封,内部气压高,沸点高,大试管内水的温度高于标准大气压下的沸点,因此可以继续向小试管传递热量,所以小试管中的水可以沸腾,故C符合题意。
故选C。
故答案为:(1)秒表;(2)需要;(3)99;(4)a;(5)质量;(6)48;无法继续吸热;(7)C。
5.【拓展挑战】
◆(2024秋 科左中旗期末)在做“观察水沸腾”的实验时。
(1)A组同学用的是如图甲所示装置,他们测出的水温将偏 (选填“高”或“低”)。
(2)图乙是B组同学在实验某时刻温度计的示数,此时水的温度是 ℃。
(3)B、C两组同学虽然选用的实验装置相同,但将水加热到沸腾用的时间不同,他们绘制的温度随时间变化的图象如图丙所示。分析图象可知:水的沸点是 ℃,当时的大气压 (选填“<”、“>”或“=”)l标准大气压;B、C组得到b、c两种不同图象的原因可能是水的 不同。
(4)由实验结果可以得出水沸腾时的规律是:不断 热,但温度 。
【解答】(1)如图,由于酒精灯给水加热,容器底的温度高于水的温度,此时温度计的玻璃泡碰到了容器底,所以测出的水温会偏高。
(2)零刻度在温度计的下方,液柱远离零刻度,是零上,每一个大格代表10℃,每一个小格代表1℃,示数是90℃。
(3)①由图丙知,水沸腾时,不断吸收热量,保持98℃不变,所以98℃是水的沸点。
②1标准大气压下水的沸点是100℃.沸点跟气压有关,气压越高,沸点越高。实验中水的沸点是98℃,所以实验时气压小于1标准大气压。
③如丙图,B、C组得到b、c两种不同图象,两个小组水初温相同,开始沸腾的时间不同,根据Q=cmΔt知,可能是水的质量不同。
(4)由图象知,水沸腾时,不断吸收热量,温度保持不变。
故答案为:
(1)高;
(2)90°;
(3)98;<;质量;
(4)吸;不变。
6.【进阶练习】
▲(2025秋 龙湖区期末)图中甲是“探究水在沸腾前后温度变化的特点”的实验装置,图乙是水的温度与时间关系的图像。下列说法正确的是(  )
A.组装器材时,应按自上而下的顺序
B.5~10min内水吸收热量,温度保持不变
C.2min时水中产生了气泡,上升过程中逐渐变大
D.实验是在标准大气压下进行的。
【参考答案】A、组装实验仪器时,应根据酒精灯及其火焰的高度自下而上安装,先固定铁圈B,使酒精灯的外焰正好能给烧杯加热,然后再固定铁圈A,这样可以避免重复调整,故A错误;
B、水在沸腾时,需要不断吸热,才能使沸腾过程持续,5-10min内水吸收热量,温度保持不变,故B正确;
C、气泡上升变小是沸腾前的情景,气泡上升变大的是沸腾时的情景,所以2min时水中产生了气泡,上升过程中逐渐变小,故C错误;
D、水在标准大气压下沸点是100℃,本实验中水的沸点是98℃,所以实验是在低于标准大气压下进行的,故D错误。故选:B。
▲小周做“观察水的沸腾”实验,实验装置如图甲所示,加热一段时间后水沸腾,记录的数据如下表所示:
时间/min 0 1 2 3 4 5 6
温度t/℃ 95 96 97 98 99 99 99
(1)在组装器材时,应按照 (由上到下/由下到上)的顺序,在固定石棉网时,应处于酒精灯火焰的 (外焰/内焰/焰心)位置。
(2)从数据上看,本次实验中水沸腾时的温度为 。水沸腾后继续加热,水的温度 (选填“会”、“不会”)升高到100℃。
(3)沸腾时,杯口附近出现大量“白气”,小周认为这是水汽化成的水蒸气,小明反驳了他的观点,小明的依据是 。
(4)请你根据记录数据,在如图乙中画出水0-6min的温度和时间关系图象。
(5)小华和小姚同学选用的实验装置相同,并且同时开始做实验,但水开始沸腾的时刻不同,他们绘制的图象如图丙b、c所示,分析b、c图象不同的原因是 。
(6)A、B两图中, 图反映了沸腾时的气泡变化情况。
(7)水从开始加热到沸腾的时间过长,造成这种现象的原因可能是: (写一种原因即可)。
【参考答案】(1)先安装下面器材,再安装上面器材,便于调节器材间的距离;
在固定石棉网时,应处于酒精灯火焰的外焰位置;
(2)由数据表格可知,当温度升高到99℃时就保持不变了,所以本次实验中沸腾时的温度为99℃;
(3)水蒸气是无色、透明的气体,而“白气”是由大量的小水珠组成的,杯口附近出现大量“白气”是水蒸气遇冷液化成的小水滴;
(4)横轴为时间,纵轴为温度,依次找出对应点并描线,如图所示:
(5)由图丙知,b、c开始的温度相同,沸点相同,c的加热时间较长,可能是因为由于c的质量较大造成的;
(6)由图可知,B图气泡在上升过程中,气泡越来越大,故甲图是液体沸腾时的情况;A是水沸腾前的情况;
(7)水加热时间过长可能是水的初温太低,可以用初温较高的水开始加热;也可能是水量太多,可以减小水量;也可能是酒精灯火焰太小,可以增大火焰。
故答案为:
(1)由下到上;外焰。
(2)99℃;不会;
(3)水蒸气是看不见的,白气是的水蒸气液化成的小水珠;
(4)见上图;
(5)c中的水比b多;
(6)B;
(7)水的初温较低。
实验2 探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关
1.【知识点的认识】
实验器材:一个木块、一块长木板、一块长玻璃板、一条长毛巾、一个弹簧测力计、砝码若干。
实验步骤:如图所示,用弹簧测力计拉着木块做匀速直线运动,从而测出木块和木板、木块和毛巾、木块和玻璃板之间的摩擦力,在木块上加砝码,改变压力,再测出木块和木板之间的摩擦力,并且记下各种情况下弹簧测力计的示数,即摩擦力的大小,填在表格中
研究方法:控制变量法、转换法
分析论证:
(1)为了保证压力等于木板上物体的重力,必须在水平桌面上做实验
(2)实验时所用的木板要足够长,以保证木块在上面画的时有匀速运动的过程
(3)弹簧测力计拉木块做匀速直线运动,目的是使木块在水平方向上受到的拉力和摩擦力构成平衡力,这样读出拉力的大小,就可以知道摩擦力的大小了。由此推理可知,当物体在同一直线上的摩擦力和拉力作用下处于平衡状态时,可利用平衡力的知识求摩擦力的大小。
得出结论:滑动摩擦力的大小和接触面的粗糙程度有关。接触面的粗糙程度相同时,压力越大滑动摩擦力越大;压力相同时,接触面越粗糙滑动摩擦力越大。
2.【命题方向】
考查探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
3.【解题方法点拨】
影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变。
4.【典型例题】
例题1.如图是“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验。
(1)实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做 运动,是为了让桌面对物块的滑动摩擦力与弹簧测力计拉力二力平衡,大小 。
(2)在三次实验中,滑动摩擦力最大的是 (选填“甲”“乙”或“丙”)。
(3)比较甲、乙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与 是否有关。
(4)比较乙、丙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与 是否有关,结论是:在 相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大
【解答】(1)测量摩擦力的原理是二力平衡,实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,是为了让桌面对物块的滑动摩擦力与弹簧测力计拉力二力平衡,大小相等。
(2)在三次实验中,物体受力平衡,弹簧测力计的拉力等于摩擦力,丙图拉力最大,则滑动摩擦力最大的是丙。
(3)比较甲、乙实验,接触面粗糙程度相同,乙中压力较大,故是为了研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系;
(4)比较乙、丙实验中,压力大小相同,而接触面粗糙程度不同,是为了研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系;结论是:在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
故答案为:(1)匀速直线;相等;
(2)丙;
(3)压力;
(4)接触面粗糙程度;压力。
例题2.(2025秋 三元区期末)在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,利用长木板、毛巾、木块、砝码及弹簧测力计进行实验。
(1)实验中,为了测量滑动摩擦力的大小,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,应使其做 运动。图甲中木块与木板表面间滑动摩擦力大小为 N。
(2)比较甲、乙两图中弹簧测力计示数,结论是滑动摩擦力大小与 有关;比较 两图中弹簧测力计示数,结论是滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关。
(3)实验现象说明,如果要取得拔河比赛的胜利,组队时应选体重 (选填“大”或“小”)的。同学参加比赛,同时在比赛中选用图丁中 (选填“(a)”、“(b)”或“(c)”)类型的鞋。
【解答】(1)只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,拉力大小才等于摩擦力的大小。
故实验中,为了测量滑动摩擦力的大小,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,应使其做匀速直线运动。图甲中测力计分度值为0.2N,木块与木板表面间滑动摩擦力大小为3.6N。
(2)比较甲、乙两图,接触面粗糙程度相同,压力越大,测力示数越大,滑动摩擦力越大,
结论是滑动摩擦力大小与压力大小有关;研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系要控制压力大小相同,故比较甲、丙两图中弹簧测力计示数,结论是滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关。
(3)根据影响滑动摩擦力大小的因素,压力越大,接触面越粗糙滑动摩擦力越大,故要取得拔河比赛的胜利,组队时应选体重大的。压力相同时接触面越粗糙,摩擦力越大,变滑动为滚动可减小摩擦,故同学参加比赛,同时在比赛中选用图丁中类型的鞋。
故答案为:(1)匀速直线;3.6;(2)压力大小;甲丙;(3)大;(a)。
5.【拓展挑战】
◆(2026 鼓楼区校级开学)在“探究影响滑动摩擦力大小因素”实验中,水平桌面上的器材有:弹簧测力计、木块、钩码、水平木板和毛巾,实验装置如图所示
(1)甲、乙、丙三次实验中,每次用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动,这样操作是为了测量 。
(2)比较 两次实验可探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。
(3)鞋底做的凹凸不平,应用了比较 两次实验所得的结论。
(4)从本实验的器材中选择 ,并添加斜面和小车还可以做“探究速度对动能大小的影响”实验。
【解答】(1)用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动,此时木块受平衡力的作用,由二力平衡知识可知,此时木块所受的滑动摩擦力大小 等于弹簧测力计的示数;
(2)探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系时应控制接触面的粗糙程度相同,压力不同,故选择甲、乙两图进行实验;
(3)鞋底做的凹凸不平,表明接触面粗糙程度不同,探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时,控制压力相同,接触面粗糙程度不同,故选择甲、丙两图进行实验;
(4)探究速度对动能大小的影响时,应让小车从斜面的不同高度滑下,这样小车在到达水平木板时的速度是不同的,通过比较小车撞击木块移动的距离来比较动能的大小;故实验中还需要用到木块和水平木板。
故答案为:(1)滑动摩擦力大小;(2)甲乙;(3)甲丙;(4)木块、水平木板。
6.【进阶练习】
▲(2025春 同步)如图所示是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验。
(1)实验中用到的探究方法是 。
(2)实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,此时,滑动摩擦力的大小 (填“大于”“等于”或“小于”)弹簧测力计示数。
(3)在三次实验中,滑动摩擦力最大的是 (填“甲”“乙”或“丙”)实验。
(4)比较甲、乙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与 有关;比较乙、丙实验,是为了研究滑动摩擦力大小与 有关。(均填“压力大小”或“接触面粗糙程度”)。
【参考答案】(1)在探究影响摩擦力大小的因素时,要控制其中一个因素不变,探究摩擦力与另一个因素间的关系,这种方法叫做控制变量法;
(2)实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,此时,拉力与摩擦力是一对平衡力,滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计示数;
(3)读图可知,三次实验中,丙图弹簧测力计的示数最大,所以滑动摩擦力最大的是丙;
(4)甲、乙两图,接触面的粗糙程度相同,乙的压力较大,所受的摩擦力较大,故可得出结论:在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;
甲、丙两图,压力相同,丙的接触面较粗糙,摩擦力较大,故可得出结论:在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
故答案为:(1)控制变量法;(2)等于;(3)丙;(4)压力大小;接触面粗糙程度。
▲(2026 重庆一模)小亮在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,做了如图甲所示的三次实验,用到了一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板。实验中第1次和第2次用相同的长木板,第3次用表面更加粗糙的长木板。
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面上做 运动,此时滑动摩擦力的大小 (选填“大于”、“等于”或“小于”)拉力的大小。
(2)比较2、3两次实验,是为了探究滑动摩擦力大小与 的关系。
(3)完成实验后,小亮想为体育中考选一双鞋底更粗糙的运动鞋,于是用两款质量不同的运动鞋A、B进行了下面的实验:小亮用手快速拉动橡胶垫,鞋子相对于地面静止,测出鞋子A在橡胶垫上受到的摩擦力为1.8N,鞋子B在同一橡胶垫上受到的摩擦力为1.2N,于是他得出鞋子A鞋底更粗糙的结论。乐乐认为这个结论是 的(选填“正确”或“错误”)。
(4)同组的小红将实验方法进行了改进,其实验装置如图丁所示,将弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块,木块下面是一个长木板。实验时用6N的水平力F拉着长木板沿水平地面向右做匀速直线运动,此时弹簧测力计的示数为 N,地面对木板的摩擦力为 N。
【参考答案】(1)只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,拉力大小才等于摩擦力的大小,实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,根据二力平衡知识,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力等于弹簧测力计的示数;
(2)比较2、3两次实验压力大小相同,接触面粗糙程度不同,所以是为了探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系;
(3)探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系时,要控制压力大小相同。小亮用两款质量不同的运动鞋A、B进行实验,没有控制鞋子对橡胶垫的压力相同,所以得出鞋子A鞋底更粗糙的结论是错误的;
(4)由图丁知,弹簧测力计的分度值为0.1N,其示数为2.8N,即木块受到的拉力为2.8N;因为木块静止,根据二力平衡条件,木块受到的摩擦力等于拉力,为2.8N;用6N的水平力F拉着长木板沿水平地面向右做匀速直线运动,木板受到的拉力为6N,由于木板做匀速直线运动,木板受到的拉力等于木块对木板的摩擦力加上地面对木板的摩擦力,已知木块对木板的摩擦力为2.8N,所以地面对木板的摩擦力为6N-2.8N=3.2N;
故答案为:(1)匀速直线;等于;
(2)接触面粗糙程度;
(3)错误;
(4)2.8;3.2。
实验3探究液体压强与哪些因素有关
1.【知识点的认识】
研究液体内部的压强与哪些因素有关
(1)观察U形管压强计
U形管压强计左右两管中液面相平,液面上方的压强相等。用手指轻压橡皮膜,橡皮膜所受的压强较小,两管液面呈现较小的液面差。用手指稍重一些压橡皮膜,橡皮膜所受的压强较大,两管液面呈现较大的液面差。
(2)研究液体内部的压强与液体内部深度的关系。
[实验一]玻璃筒中盛有水,将U形管压强计的覆有橡皮膜的金属盒放入玻璃筒中,观察在不同深处U形管压强计左右两管中液面高度差的变化情况。
U形管压强的金属盒在水内较深处,U形管左、右两管中液面的高度差大于金属盒在水内较浅处的高度差。
[实验二]玻璃筒中盛有水,将U形管压强计的覆有橡皮膜的金属盒放入玻璃筒中,观察在一定深度处,改变橡皮膜面的朝向,观察U形管压强计左右两管中液面高度差的变化情况。
U形管压强计的金属盒在水内一定深度处,改变橡皮膜的朝向,U形管左、右两管中液面的高度差。
实验表明,在同种液体内部,深度越小,该处压强越小;在同一深度处,各个方向的压强相等。
(3)研究液体内部液强与液体密度的关系。
[实验三]两个玻璃筒内分别盛有水和浓盐水,将U形管压强计的覆有橡皮膜的金属盒放在水和浓盐水内部同一深度处,观察U形管压强计左右两管中液面高度差的变化情况。
U形管压强计的金属盒在浓盐水内一定深处,左、右两管中液面的高度差大于金属盒在水内相同深处的高度差。
实验表明,在不同液体的同一深度处,密度大的液体产生的压强。
(4)液体内部的压强取决于液体密度的和液体内部的深度。
2.【命题方向】
考查探究液体内部的压强的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
3.【解题方法点拨】
(1)控制变量法实验中影响压强的因素有深度、密度。我们需要用控制变量法来研究各个因素对压强的影响。
(2)转换法液体内部压强的大小无法直接测量,我们用压强计两侧的液面高度差来判断液体内部压强的大小,这种方法叫做转换法。
4.【典型例题】
例题1.如图所示,是小明同学“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验。
(1)实验前,用手指按压图甲中探头的橡皮膜,发现U形管中的液面升降灵活,说明该装置 (选填“漏气”或“不漏气”)。
(2)如图乙、丙所示是将该装置的探头放入水中不同深度的情况,比较后可初步得出结论:液体内部的压强随深度的增加而 。
(3)将探头放入水中某一深度不变,改变橡皮膜朝向,目的是探究液体内部压强大小与 是否有关。
(4)比较图丙和图丁,可得出结论:不同的液体,产生的压强大小与液体的 有关。
(5)在做图丙和图丁所示的实验时,小明同学认为图丙、丁两烧杯中的液面必须相平。小明的观点是否正确?并说明理由: 。
【解答】(1)压强计是通过U形管两端液面的高度差来反映被测压强大小的,用手指按压探头的橡皮膜,发现U形管中的液面升降灵活,说明装置不漏气。
(2)图乙、丙所示是将该装置的探头放入水中不同深度,压强计液面的高度差不一样,且探头在液面中越深的,液面高度差越大,则可得结论:液体内部的压强随深度的增加而增加。
(3)将探头放入水中某一深度不变,改变橡皮膜朝向,即改变橡皮膜在各个方向上所受的压强,观察U形管液面高度差,目的是探究液体内部压强大小与方向的关系。
(4)图丙和丁中,探头在液面的深度相同,液体的密度不同,U形管液面高度差不同,所以可得结论:不同的液体,产生的压强与液体的密度有关。
(5)在做探究液体内部压强与液体密度的关系时,需要控制探头在液体的深度相同即可,即某点到液面的距离相等即可,所以不需要两烧杯中液面相平,只需控制金属盒在液体的深度相同即可。
故答案为:(1)不漏气;(2)增大;(3)方向;(4)密度(5)不正确,只需控制探头在液体中的深度相同即可。
例题2.(2026 盐田区模拟)小亮学习了液体压强知识后,猜想:液体内部某点的压强跟该点到容器底的距离有关。为此,他利用液体压强计、水、烧杯等相同的两套器材进行对比验证,实验情况如图所示。
(1)小亮向小明介绍自己的实验推理过程:在甲、乙两烧杯中,A、B两点到烧杯底部的距离是不同的;通过观察压强计U形管两侧 ,判断出pA pB;由此可以得出结论:液体内部某点压强与该点到容器底部距离有关。
(2)细心的小明反驳说:小亮的结论是错误的,原因是 ,在你的实验基础上, (选填序号),才能得出正确结论。
A、把甲杯中的探头上移5cm或把乙杯中的探头下移5cm
B、从甲杯中抽出5cm深的水或向乙杯中加入5cm深的水
(3)小亮又继续探究液体内部压强与液体密度的关系,发现使用水和盐水进行实验的过程中,U形管两侧液面高度差变化不明显,可以采取的改进措施: 。
【解答】((1)探究影响液体压强大小的因素时,根据转换法,通过U形管两侧液面高度差来显示液体压强的大小;
图甲中U形管两侧液面高度差大于图乙中U形管两侧液面高度差,小亮判断出pA>pB;
(2)探究液体内部某点的压强跟该点到容器底的距离是否有关,应控制液体的密度和液体的深度相同,图甲中探头距液面的距离hA=19cm-7cm=12cm,图乙中探头距液面的距离hB=19cm-12cm=7cm;因此,小明反驳说:你在实验中没有控制探头所处深度相同,所以你的结论是错误的,
要控制探头所处深度相同,从甲杯中抽出5cm深的水,使hA=hB=7cm;或向乙杯中加入5cm深的水,使hA=hB=12cm;故选B。
(3)由p=ρgh可得,U形管左右两侧液面的高度差对比不明显,说明压强差不大,则为了使两侧液面高度差对比更加明显,应增大所测压强差或使U形管内液体密度更小,以达到增大高度差的目的。
故答案为:(1)液面高度差;>;(2)没有控制探头所处深度相同;B;(3)使U形管内液体密度更小。
5.【拓展挑战】
◆(2026 丛台区校级模拟)小南利用生活器材自制了薄壁实验箱来探究“液体压强大小与什么因素有关”。实验操作如下:
①如图甲所示,实验箱分为内箱A与外箱B,内箱A固定在外箱B的内侧,内箱A下部有一圆形孔C,并在圆孔C上蒙上了一层橡皮膜,此时橡皮膜是平的。
②先在A箱中不断加水,实验现象如图乙、丙所示。
③然后在B箱中加入一定量盐水,盐水和水的液面相平,实验现象如图丁所示。
(1)圆孔C上蒙上了一层橡皮膜,是因为橡皮膜具有 (选填“弹性”或“塑性”),更容易发生形变;实验中,小南通过观察橡皮膜的形变程度来反映液体压强的大小,写出一个运用类似研究方法的实验: (写出实验名称即可)。
(2)由图乙、丙现象可以得出:水电站拦河大坝应设计成 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状。
(3)由图丁现象可知,在深度相同时, 越大,液体压强越大。若此时想要橡皮膜恢复原状,则可以采取的办法是 。
(4)小南还利用薄壁实验箱测量出某未知液体的密度,如图戊所示,在A箱中加入水,在B箱中加入某未知液体,使橡皮膜变平,用刻度尺测得此时h1=22cm,h2=9cm,h3=12cm,则未知液体的密度为 kg/m3。
【解答】(1)橡皮膜有弹性,在受到液压时,会发生形变,受到压强越大,形变越大,可以借此反映液压大小,这是转换法,在探究动能与哪些因素有关实验也用到;
(2)由图乙、丙现象可知,液体密度相同,深度不同,同种液体深度越深,橡皮膜形变越大,液体的压强越大;拦河坝下部所处的深度较大,液体压强大,故修的上窄下宽才能抵挡较大的压强;
(3)由图丁现象可知,内箱A中的水与外箱B中的盐水到橡皮膜的深度相同,但是橡皮膜向上形变,看得出盐水的压强更大。而盐水的密度大于水的密度,说明在液体深度相同时,液体的密度越大,产生的压强越大;要橡皮膜恢复恢复原状,即两侧的压强相等,可以采取的办法是增加水的深度,向A中加水;
(4)A容器中水对橡皮膜的压强为:
pA=ρ水gh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa,
由橡皮膜相平可知,橡皮膜两边压强相等,故B容器中液体对橡皮膜的压强为pB=pA=900Pa,
则未知液体的密度为:
ρ液==0.9×103kg/m3。
故答案为:(1)弹性;探究动能与哪些因素有关的实验;(2)上窄下宽;(3)液体密度;向A中加水;(4)0.9×103。
6.【进阶练习】
▲(2026 校级模拟)小明在探究“影响液体内部压强大小的因素”实验中:
(1)将压强计取出放在空气中,发现U形管内两侧的水面不相平,接下来应当 。
A.从U形管内向外倒出适量水
B.拆除软管重新安装
C.向U形管水面较低的一侧支管内注入适量水
(2)小明进行上述操作后,又发现新问题:用手轻压或重压橡皮膜,U形管内两水面几乎都无高度差,导致这一现象可能的原因是软管 (选填“漏气”或“不漏气”)。
(3)排除故障后,用手按压强计的橡皮膜,U形管内两水面出现一高度差,如图甲;将橡皮膜放入酒精中,U形管内两水面也出现相同的高度差,如图乙;这说明甲、乙两图中橡皮膜所受的压强大小 (选填“相等”或“不相等”),下列研究中也涉及这种研究方法的是 。
A.研究合力与分力的大小关系
B.牛顿对大量的实验事实进行深入研究,总结出牛顿第一定律
C.在研究滑动摩擦力与压力大小的关系时,要控制接触面的粗糙程度相同
(4)比较如图乙、丙实验可知,液体内部压强与液体的 有关。
【参考答案】(1)进行调节时,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的;故选:B。
(2)使用前应检查装置是否漏气,方法是用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管两边液面几乎没有变化,则说明装置漏气;
(3)用手按压强计的橡皮膜和将橡皮膜放入酒精中,所起的效果是一样的,都会给橡皮膜一个压强,使U形管内水面出现高度差。所用的方法是:等效替代法。
A.研究合力与分力的大小关系是采用的是等效替代法;
B.牛顿对大量的实验事实进行深入研究,总结出牛顿第一定律,采用的是实验推理法;
C.在研究滑动摩擦力与压力大小的关系时,要控制接触面的粗糙程度相同,采用的是控制变量法;
(4)比较乙、丙实验可知,在液体的深度相同时,图丙中用的是盐水,其密度大于酒精的密度,因此U形管内水面出现高度差比较大,说明液体内部压强与液体的密度有关系。
故答案为:(1)B;(2)漏气;(3)相等;A;(4)密度。
▲(2025 泉州模拟)为了便于测量液体的密度,项目式学习小组利用U形管压强计改装成密度计。
(1)仪器组装:让金属盒的橡皮膜面保持向下,在金属杆上距离金属盒橡皮膜面4.0cm处设定一个固定的位置A。使得每次测量时,A处和液面相平,确保橡皮膜面在液体中的深度 。
(2)分析测算:
①往U形管中加入适量的水,使U形管的两管水面相平,用手轻按金属盒的橡皮膜,观察U形管两侧水面的高度差变化情况,如果高度差变化明显,说明装置的气密性 。放开按金属盒橡皮膜的手,两管水面恢复相平,此时将U形管右管的水面处标记为0g/cm3。
②把金属盒的橡皮膜放入水中,当A处和水面相平时,测得U形管右管的水面上升2.0cm,将此时U形管右管的水面处标记为 g/cm3。
③该密度计的刻度是否均匀?答: 。
(3)标尺定标:
①若用此密度计测量密度为2.5g/cm3的液体,请在图2的标尺右侧对应的位置标出“←2.5”。
②标尺左侧“10”cm处对应的密度值是 g/cm3。
(4)改进优化:
①若要增大该密度计的测量范围,请提出一条措施: 。
②若要提高该密度计测量的灵敏度,请提出一条措施: 。
【参考答案】(1)使得每次测量时,A处和液面相平,确保橡皮膜面在液体中的深度相同;
(2)①往U形管中加入适量的水,使U形管的两管水面相平,用手轻按金属盒的橡皮膜,观察U形管两侧水面的高度差变化情况,如果发现U形管两侧液面高度差变化明显,说明装置的气密良好;
②因橡皮膜放入水中,此时应标水的密度,即为1g/cm3;
③该密度计测量液体密度时,深度相同,根据p=ρgh可知此时的压强与液体的密度成正比,故刻度是均匀。
(3)①金属盒的橡皮膜放入水中时,因U形管右管的水面上升2.0cm,则U形管左、右管的水面高度差为:Δh水=2×2.0cm=4cm,
橡皮膜受到压强:p水=ρ水gh=ρ水gΔh水-----------Ⅰ
测量2.5g/cm3的液体密度时,则橡皮膜受到压强:p液=ρ液gh=ρ水gΔh液--------Ⅱ
则由ⅠⅡ相比可得:=,即:Δh液=Δh水=×4.0cm=10cm,
则U形管右管的水面上升高度h液=Δh液=×10cm=5cm,即在标尺右侧对应的5cm处,标出“←2.5”,如下图:

②标尺左侧“10”cm处,此时U形管左、右管的水面高度差为:Δh′=2×10cm=20cm,
则根据上面的表达式可得对应的密度值为:ρ=
(4)①根据Δh液=Δh水可知:可知液体密度越大U形管左、右管的水面高度差越大,所以,若要增大该密度计的测量范围,应加长U形管的左、右管的高度。
②若要提高该密度计测量的灵敏度,根据p液=ρ液gh可知应将U形管里液体换成密度比水的密度更小的液体,如煤油、酒精等。
故答案为:(1)相同;(2)①良好;②1;③均匀;(3)①见解答图;②5;(4)①加长U形管的左、右管的高度;②应将U形管里液体换成密度比水的密度更小的液体,如煤油、酒精等。
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