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重点实验篇--声、光、热实验
发布时间:2016-10-26 15:29:35   来源:   评论:0 关注:

声、光、热实验实验1 探究影响弦乐器音调高低的因素 思想方法控制变量法.研究弦乐器的音调与琴弦的长短有关时,要控制弦的材料和横截面
声、光、热实验
实验1 探究影响弦乐器音调高低的因素 
思想方法
控制变量法.研究弦乐器的音调与琴弦的长短有关时,要控制弦的材料和横截面积一定;研究弦乐器的音调与琴弦的横截面积有关时,要控制弦的材料和长度一定;研究弦乐器的音调与琴弦的材料有关时,要控制弦的长度和横截面积一定.
实验结论
琴弦越短、琴弦越紧、琴弦越细,弦乐器发出的音调越高.
示例 (2015·盐城模拟)在学习吉他演奏的过程中,小华发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的,他决定对此进行研究.经过和同学们讨论,提出了以下猜想.
猜想一:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的横截面积有关;
猜想二:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的长短有关;
猜想三:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的材料有关.
为了验证上述猜想是否正确,他们找到了表中所列9种规格的琴弦,因为音调的高低取决于声源振动的频率,于是小华又借来一个能够测量声源振动频率的仪器进行实验.
(1)  选用编号为ABC 的琴弦进行实验,是为了验证猜想________.
(2)  为了验证猜想二,应选用编号为________、________、________的琴弦进行实验.
(3)  表中有的材料规格还没填全,为了验证猜想三,最好填上该项内容.请在表中填上所缺数据.
(4)  随着实验的进行,小华又觉得琴弦音调的高低,可能还与琴弦的松紧程度有关,为了验证这一猜想,必须进行的操作是____________________.


解析:(1) 选择长度和材料都相同,而横截面积不同的琴弦ABC进行研究为验证猜想一.(2) 为验证猜想二,应选择横截面积和材料都相同,而长度不同的琴弦ADF进行研究.(3) 为了验证猜想三,应选择横截面积和长度都相同,而材料不同的琴弦DGH进行研究,故长度为80 cm,横截面积都是1.02 mm2.(4) 探究琴弦音调的高低与琴弦的松紧程度的关系时,需要使用同一种琴弦,且控制拨弦的力相同、弦的松紧程度不同,来研究音调高低和琴弦的松紧程度的关系.
答案:(1) 一 (2) A D F (3) 80 1.02
(4) 选取一根琴弦,用一定大小的力拉紧琴弦,拨动琴弦测出此时的频率,然后改用不同大小的力拉紧琴弦,分别测出相应的频率,重复三次,进行比较分析

实验2 探究平面镜成像的特点 
思想方法
等效替代法.用两个完全相同的棋子,当玻璃后面的棋子与玻璃板前面棋子的像完全重合,则说明玻璃板前面的棋子与它的像大小相等.
注意事项

①选择较暗房间进行实验,能增大对比度,成像更清晰.②用较薄玻璃板做实验,避免重影对实验的干扰.③玻璃板要竖直放置,否则玻璃后面的棋子无法与像重合.
实验结论
平面镜成正立、等大的虚像,像和物关于平面镜对称.
示例 (2015·苏州)利用如图装置探究平面镜成像特点:


(1)  实验时应选________(填“较厚”或“较薄”)的玻璃板代替平面镜竖立在水平桌面上.
(2)  在玻璃板前放置棋子A,将完全相同的棋子B放在玻璃板后并移动,人眼一直在玻璃板的前侧观察,直至BA的像完全重合,由此可得结论:________________________.
(3)  为探究平面镜成像的虚实情况,将一张白卡片竖直放在B所在的位置,应在玻璃板________(填“前”或“后”)侧观察白卡片上是否有A的像.
(4)  改变A的位置,重复(2)中步骤并分别测出AB到玻璃板的距离,记录在下表中.


分析表中数据,可以得到结论:________________________________.
解析:(1) 玻璃板越薄,两个反射面所在的像距离越近,这样可以使确定的像的位置更加准确,厚玻璃板会形成两个像,会影响对实验结果的判断.(2) 在玻璃板前放置棋子A,将完全相同的棋子B放在玻璃板后并移动,人眼一直在玻璃板的前侧观察,直至BA的像完全重合,这样做的目的既确定了像的位置又验证了物像大小相等.(3) 在玻璃板前面能看到棋子和棋子在平面镜中的像,在玻璃板后面不能看到棋子在平面镜中的像,所以应在玻璃板后面观察光屏上是否有像.(4) 由表中物距和像距的数值可知,像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等.
答案:(1) 较薄 (2) 像与物的大小相等 (3) 后 (4) 像与物体到平面镜的距离相等
实验3 探究光的反射规律 
 注意事项
①纸板与镜面要竖直放置,防止因放歪时找不到反射光线.②尽量采用粗糙的白纸板,对光线起到漫反射的作用.③多次改变入射角的大小去测量反射角大小,可寻求实验的普遍规律.
 实验结论
光的反射定律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线和入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角(三线共面、法线居中、两角相等).
示例 (2015·扬州)如图所示,在探究光的反射定律时,将平面镜放在水平桌面上,再把一个可以沿ON向前、向后折的纸板垂直放置在平面镜上.

  

(1)  让一束红光贴着纸板沿AO射到O点,为了便于测量和探究,需要在纸板上记录的是__________________;将纸板的右半边沿着ON向后折去,则在折过去的纸板上________(填“能”或“不能”)看到反射光线.
(2)  为了得到反射角等于入射角的规律,应当  
.
解析:(1) 为了便于测量和研究,需要把反射光线的传播路径记录在纸板上,可用量角器代替纸板,这样就可以直接读出反射角和入射角的大小,进行比较;法线在纸板上,法线与镜面垂直,入射光线、法线、反射光线在同一平面内,如果将纸板的右半边沿着ON向后折去,入射光线沿纸板照射后,反射光线不在纸板上,则在纸板上看不到反射光线.(2) 只进行一次实验,根据一次测量就得出实验结论,实验结论不具有普遍性,为了得出普遍结论,使结论符合客观事实,应改变入射角大小,进行多次实验,进行多次测量.
答案:(1) 反射光线的传播路径 不能 (2) 改变入射角大小,进行多次实验,进行多次测量

实验4 探究凸透镜成像的规律 
 注意事项
①实验前调整透镜和光屏高度,使它们的中心与焰心在同一高度,使像成在光屏的中心处.②随着实验的进行,像在光屏上的位置越来越高,可将凸透镜向下调节,使像仍成在光屏中心.
 实验结论
凸透镜成像规律:①当u>2f时,成倒立、缩小的实像,fv<2f;当fu<2f时,成倒立、放大的实像,v>2f;当uf时,成正立、放大的虚像.②一倍(焦距)分虚实,二倍(焦距)分大小.③物近像远像变大.当成实像时,物体向凸透镜靠近时,像远离凸透镜,像在变大.
示例 (2015·连云港)如图所示,在探究“凸透镜成像规律”的实验中,依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上,调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度.如表是小华同学实验时记录的几组数据:



(1)  第4次实验时所成像的特点是__________________.
(2)  当光屏上得到一个倒立、缩小的实像时,保持透镜的位置不变,要使屏上的像变大些,应将蜡烛________透镜,将光屏________透镜.(填“靠近”或“远离”)
(3)  第1次实验时,小华将一近视眼镜紧贴在凸透镜的前面,要在光屏上再次得到清晰的像,应将光屏向________(填“靠近”或“远离”)透镜方向移动.
解析:(1) 由表格第2次实验数据,uv=20 cm,满足u=2f成倒立、等大实像,所以f
2(1)u2(1)×20 cm=10 cm.由表格第4次数据知u=5 cm<f,根据凸透镜成像特点,所成像为正立、放大的虚像.(2) 光屏上得到一个倒立、缩小的实像时,保持透镜的位置不变,要使屏上的像变大些,应减小物距,增大像距,即应将蜡烛靠近透镜,光屏远离透镜移动.(3) 近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,如果此时把近视眼镜放在该凸透镜前,使原来会聚成像的光线推迟会聚,所以要想接到清晰的像,光屏要远离透镜.
答案:(1) 正立、放大的虚像 (2) 靠近 远离 (3) 远离 
实验5 观察水的沸腾
 
 注意事项
①为节约实验时间,应在杯中放入适量的温水,杯口加盖.②实验装置组装是自下向上,加热时用酒精灯的外焰.
 实验结论
①液体沸腾条件:达到沸点,不断吸收热量;液体沸腾特点:不断吸收热量,温度保持不变.②沸腾前,水中气泡上升时由大变小;沸腾时,水中气泡上升时由小变大.
示例 (2015·盐城)探究水的沸腾实验:


(1)   甲图是实验中某时刻温度计的示数,读数为________℃.
(2)   实验时,当水中有大量的气泡产生,且在上升过程中体积逐渐________,直至水面破裂,水开始沸腾.
(3)   当水温上升到80 ℃时,每隔0.5 min记一次温度计的示数直至沸腾一段时间,绘制出温度随时间变化的图像(图乙).根据图像可知水的沸点为________℃.沸腾前,水温变化快慢的特点是________________, 形成这种特点的主要原因是__________________.
(4)   小明、小华与小红在同一小组做实验,小明与小华分工合作,小明计时,小华读出温度并记录数据,而小红独自计时,读取温度并记录数据.他们同时按下秒表且每隔0.5 min记录一次温度计的示数,小红每次读数都比小华迟6s.在同一坐标系中,将小红和小华所测数据绘制出温度随时间变化的图像,可以发现,小红的图像在小华的________(填“左”或“右”)边.
解析:(1)  温度计的分度值为1 ℃,读数为89.5 ℃.(2)  水沸腾时,气泡上升,深度减小,压强变小,气泡体积变大.(3)  水沸腾时,温度不变,所以图像上99 ℃是水的沸点;从图像上可以看出,水沸腾前,温度变化是先快后慢;原因是水的温度越高,汽化越快,温度差变大,水向周围散热加快.(4)  同时按下秒表,小红迟6秒读数,读到水的温度值要比小华温度值高,相同时间对应的温度值小红在小华的上面,所以小红作出的图像在小华的左边.
答案:(1)  89.5 (2)  变大 (3)  99 先快后慢 水的温度升高,加快了汽化,与周围温度差变大,加快了水向周围散热 (4)  左 
实验6 探究物质的熔化规律 
 注意事项
①实验中要用酒精灯的外焰加热;②温度计的玻璃泡要与被测物体充分接触,且不能碰到试管底;③读数时,视线与温度计内的液面相平;④选用晶体的颗粒尽量是细的粉末,同时加热过程中不断搅拌,使其受热均匀.
 实验结论
晶体在熔化过程中,吸收热量,温度不变.
示例 (2015·南通模拟)如图甲所示,是“探究物质的熔化规律”的实验装置,实验时先将固体物质和温度计分别放入试管内,再放入大烧杯的水中,观察固体的熔化过程.


(1)  试管内物质在熔化的过程中,温度保持不变,该物质是________(填“晶体”或“非晶体”),实验时若温度计的玻璃泡碰到试管底部,则测得试管内物质的温度值偏________.
(2)  实验中对固体物质采用水浴加热的目的是____________.
(3)  图乙中在加热条件完全相同的情况下,abc三种固体熔化图像,其中________和________可能是同一种物质,熔点高的是________物质.
解析:(1) 该物质在熔化过程中温度是不变的,这种物质是晶体.试管中的物质是靠烧杯中的水加热的,试管底的温度比较高;实验时若温度计的玻璃泡碰到试管底部,温度计反映的是试管底的温度,因此测得的温度值偏大.(2) 将装有固体物质的试管放在盛有水的大烧杯中加热,是为了使固体受热均匀.(3) 从图中可以看出abc在熔化过程中都有一段时间温度保持不变,故三种物质都属于晶体;但bc的熔点相同,故它们有可能是同一物体;由图可知,a的熔点明显高于bc的熔点.
答案:(1) 晶体 高 (2) 使固体物质受热均匀 (3) b c a
实验7 探究不同物质吸热升温的现象 
 思想方法
①控制变量法.在探究“不同物质吸热能力”的实验中应控制的物理量有:质量、吸收的热量.②转换法.通过观察液体温度的变化来研究水和煤油的吸热能力;通过比较加热时间长短来确定液体吸收热量的多少.
 实验结论
相同质量的水和煤油,吸收相同的热量后,煤油比水升温快.
示例 (2015·苏州)在“比较不同物质吸热升温情况”的实验中:

   
         甲
(1)  小丽和小明用一套器材做加热水和煤油的实验,如图甲所示.在组装器材时应先调节________(填“A”或“B”)的高度,调节它的高度是为了____________________.
(2)  组装好器材,他们先后在同一个烧杯中称出质量相等的水和煤油,分别加热相同的时间,比较水和煤油__________________,得出结论.要完成该实验,除图甲所示器材外,还需要的一个测量工具是________.



(3)  在对实验进行反思时,他们认为原方案有需要两次加热耗时长等缺点,因此改进方案并设计了图乙所示的装置.与原方案相比,该方案除克服了上述缺点外还具有的优点是____________(答出一个即可).
解析:(1) 组装实验仪器时,应根据酒精灯及其火焰的高度先固定图中的A部分,使酒精灯的外焰正好能给烧杯加热,然后再固定图中的B部分,这样可以避免重复调整.(2) 在同一个烧杯中称出质量相等的水和煤油,分别加热相同的时间,比较水和煤油升高的温度,得出结论.实验中需要测量水与煤油的加热时间,需要用到秒表.(3) 由图乙所示实验可知,实验用同一烧杯用“水浴法”对水与煤油同时加热,该方案避免两次加热,用同一热源加热确保在相等时间内吸收的热量相等.
答案:(1) A 确保使用外焰加热 (2) 升高的温度 秒表 (3) 该方案避免两次加热,用同一热源加热确保在相等时间内吸收的热量相等。

实验8 探究不同燃料的热值 
示例  思想方法
①控制变量法.由于燃料燃烧释放的热量与燃料的质量和燃料的种类有关,在设计实验时应控制质量相同.②转换法.燃料燃烧放出的热量不能直接测量,可通过水温升高的度数大小来体现.
 注意事项
安装实验器材时应先固定B的位置,确保用外焰给烧杯加热;再调整A的位置,使温度计的玻璃泡完全接触水,且不要碰到烧杯壁和烧杯底.(2015·淮安模拟)小明同学学习了燃料的热值后,想自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系.他组装了图中所示的装置进行实验,记录结果见下表:



(1)  为了保证实验结论的可靠,小明同学选择了两套完全相同的装置,在实验中他还应控制:煤油和菜籽油的________相同,________相同.
(2)  分析表格得出:煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是________.
(3)  小明同学还想利用这种实验方案粗略计算出煤油和菜籽油的热值,那么小明还需要补充的实验仪器是________.利用此实验方法计算出的热值将比真实值________(填“偏大”或“偏小”).理由是________.
解析:(1) 由于燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关,又与燃料的热值大小有关,所以在设计实验时应控制燃料的质量相同,即煤油和菜籽油的质量相同.由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响,所以在实验中还应控制水的质量相等.(2) 煤油和菜籽油两种燃料相比较,煤油的热值较大.(3) 想要利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值,还需要用天平称量水和燃料的质量,由于燃料不能完全燃烧,并且燃料燃烧释放的能量不可能全部被水吸收,所以利用此实验方法计算出的热值将比真实值偏小.
答案:(1) 质量 水的质量 (2) 煤油 (3) 天平 偏小 燃料不能完全燃烧 

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