2020届九年级中考复习浙教版科学讲义：九年级上册14物理实验和探究

第14课时 物理实验与探究

初中科学物理部分探究重点列举(c) 【命题重点】

1．探究光的传播规律。 2．探究能的转化与守恒。 3．探究运动和力的关系。 4．探究浮力大小的影响因素。 5．探究电流、电压、电阻的关系。 6．伏安法测电阻和电功率。 【命题题型】 1．实验探究题。 2．选择题、简答题。 【答题注意】

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1．电学实验的基本操作规范。 2．运用相关知识原理分析问题。 3．注意结论表达的规范性、严谨性。

4．在实验与探究过程中对科学思想方法的要求。

类型一 探究光的传播规律

典例1 [2019·盐城]小明做“探究平面镜成像特点”的实验时，将玻璃板竖直立在水平桌面上，在白纸上画出表示玻璃板前后两表面的位置MM′和NN′。

图14－1

(1)如图所示，用刻度尺测量玻璃板的厚度，其读数为__0.30__cm。

(2)在玻璃板前放棋子A，观察到棋子在玻璃板中有两个像，一个较亮、另一个较暗，较亮的像是光线经__MM′__(选填“MM′”或“NN′”)面反射形成的。 (3)为验证“像是虚像”的猜想，小明将一张白卡片放在__像__的位置，__直接__(选填“直接”或“透过玻璃板”)观察卡片上有无棋子A的像。

(4)将棋子B(图中未画出)放到玻璃板后，使它与较亮的像重合，并测量棋子A的右端到MM′的距离lA和棋子B的左端到NN′的距离lB，实验数据记录在下表中。

次数 1 2 2 / 17

3 4 2020届九年级中考复习浙教版科学讲义：九年级上册14物理实验和探究

lA(cm) lB(cm) 5.40 5.20 7.15 6.96 9.80 9.61 12.50 12.32 分析数据可得：像到反射面的距离__小于__(选填“小于”或“大于”)物到反射面的距离。

(5)实验中，像与物到反射面的距离存在差值。小明对此很感兴趣，他想探究影响这一差值大小的因素。请帮小明提出一条有价值且可探究的问题：__像与物到反射面的距离存在差值与玻璃板的厚度有什么关系？__。

【解析】 (2)由于像是由光的反射形成的，而玻璃的两面都能反射光，能成两个像，前面的玻璃MM′表面反射的光较多，成的像较亮，后面的玻璃NN′表面由于光的反射后，物体反射的光减弱，故成的像较暗。(3)为验证“像是虚像”的猜想，小明将一张白卡片放在像的位置，可以直接观察光屏上是否有棋子A的像，如果有，则为实像，否则为虚像。(4)根据上述实验数据可知lB＜lA，即像到反射面的距离小于物到反射面的距离。(5)实验中，像与物到反射面的距离存在差值，原因可能是玻璃板有一定的厚度，则问题可以为：像与物到反射面的距离存在差值与玻璃板的厚度有什么关系？

跟踪训练1 [2019·金华校级模拟]下列对各光学现象的相应解释或描述，正确的是( C )

图14－2

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A．影子是由于光的反射形成的 B．蜡烛远离平面镜时，蜡烛的像变小

C．插在水中的铅笔“折断”了，是因为光的折射

D．只将F板绕ON向后转动，还能在F板上看到反射光线 类型二 探究能的转化与守恒

典例2 [2019·温州]小明参加科技节“掷飞机”比赛，该项目的规则是：纸飞机掷出后在空中滞留的时间越长成绩越好。查阅资料得知：纸飞机在空中滞留的时间与其形状、质量、出手速度和出手角度有关。小明认为还可能与纸飞机表面的粗糙程度有关。为了验证自己的猜想，小明准备了以下器材进行实验研究： 发射器(如图)；秒表；剪刀；面积、质量大小和表面粗糙程度不同的两种纸A、B各若干张(同种纸正反面粗糙程度相同)。

图14－3

(1)发射器的弹簧压缩得越短，释放后纸飞机获得的速度越大，其原因是__弹簧压缩得越短，弹性势能越大，纸飞机获得动能越大，纸飞机的速度越大__。 (2)写出本实验的主要步骤。

【答案】 答题要点：自变量的设计(纸飞机表面的粗糙程度)、无关变量的控制(质量、弹簧压缩程度、发射角度、选择无风的环境)、因变量的观测(空中滞留时间

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的测量)、控制实验误差(多次实验求平均值)、实验结果的比较与分析。 满分示例：

①用剪刀将A、B两种纸裁成形状、面积大小相同的纸各若干张；

②将1张A纸叠放在1张B纸上，制作一只纸飞机；将1张B纸叠放在1张A纸上，按相同的折法制作另一只纸飞机；

③选择无风的环境，将两只纸飞机分别放在发射器上，压缩弹簧到相同的位置，以相同的角度进行发射；

④用秒表记录两只纸飞机滞空时间； ⑤多次重复实验；

⑥分别计算两只纸飞机的平均滞空时间，进行比较得出结论。

跟踪训练2 [2019·杭州校级模拟]为探究重力势能的大小与什么因素有关，小金利用两端开口的玻璃管、

图14－4

底面直径与玻璃管内部直径相同的圆柱形泡沫及体积相同而质量不同的立方体金属块，设计了如图所示实验。

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(1)实验中可通过观察__泡沫的下降高度__来判断物体重力势能的大小。

(2)要探究重力势能大小与高度的关系应选择__甲、丙__(选填编号)进行分析比较。 (3)分析比较图甲和图乙的实验结果可探究__高度相同时，重力势能的大小与质量的关系__。

类型三 探究运动和力的关系

典例3 [2019·宁波]【资料】1583年，伽利略经测量发现悬挂的油灯摆动时具有等时性。如图所示，将密度较大的小球作为摆球，用质量不计、不可伸缩的细线悬挂于O点，组装成一个摆，在θ<5°时，让摆球从A点静止释放后摆动，摆的周期(摆球往返一次的时间)只与摆长l(摆球重心到悬挂点O的距离)有关。

图14－5

【质疑1】小科认为：摆球质量越大，惯性也越大，所以相同条件下摆动会越慢，周期会越长。

【探究1】选择不同的小球作为摆球进行实验：①测摆球的直径D和质量m，计算出摆球的密度ρ；②组装摆；③调节摆长l，使摆长为800.0mm；④在θ<5°时，让摆球从A点静止释放后摆动，测出摆动30次的时间T30；⑤计算周期T；⑥用不同的摆球重复上述实验。 【数据】摆长l＝800.0mm

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【思考1】(1)测摆周期是通过测T30后求出T，而不是直接测T，这是为了__减小实验误差__。

(2)实验数据说明，摆长一定时，摆的周期与物体的质量__无关__(选填“有关”或“无关”)。这一结论，得到了老师的肯定。

【质疑2】为什么资料中要求用密度较大的小球做摆球呢？

【探究2】小科用D＝39.86mm、ρ＝0.08g/cm3的乒乓球按上述实验方法测出T＝2.023s。

【思考2】摆长一定时，用乒乓球做实验测得的T明显变大。其实，当摆球密度很小时，空气对摆周期的影响不可以忽略，因为摆球受到的外力——__空气阻力(或空气浮力)__不可忽略了。

【解析】 【思考1】(1)一个周期太短，起始点和终止点很难精准把握，测量多个周期总时间求平均值，便于减小测量误差，属于累积法在科学测量中的应用。(2)分析四组数据，发现即使物体质量不等，摆的周期T几乎相等，在实验误差范围内。因此，摆长一定时，摆的周期与质量无关。【思考2】物体在液体或气体中运动时，受到的阻碍物体运动的力，叫做流体阻力。摆球在空气中运动会受到空气阻力。摆球在空气中也会受到空气浮力的作用。

跟踪训练3 [2019·杭州上城区一模]公园里小朋友在玩游戏，起初她紧紧环抱杆子悬空静止着，随着慢慢松手开始沿杆下滑，小金将其简化为模型来研究，如图甲。

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若F随时间变化的规律如图乙所示，有关小朋友在0～t1时间段所受摩擦力说法正确的是( C )

图14－6

A．一直减小，到t1时为零 B．一直减小，到t1时不为零 C．先不变后减小，到t1时为零 D．先不变后减小，到t1时不为零 类型四 探究浮力大小的影响因素

典例4 [2019·杭州校级模拟]某课外兴趣小组同学利用弹簧测力计和量筒研究“浮力大小与排开液体多少的关系”，设计了如下实验步骤和数据记录表格： ①在量筒中加入水，读出量筒内水面位置的刻度。

②把系有细线的铁块挂在弹簧测力计的挂钩上，测出铁块的重力。

图14－7

③把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在盛有水的量筒里，再次读出弹簧测力计的示数。

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④读出量筒内水面位置升高后的刻度。

⑤计算铁块排开水的体积。求出铁块排开的水受到的重力。 铁块浸没时弹簧测力计的示数(N) 铁块在水中受到的浮力(N) 排开的水受到的重力(N) 水的体积(cm) 3水和铁块的总体积(cm) 3排开水的体积(cm) 3实验过程中，小组同学发现设计的表格中缺少一项，该项是__铁块的重力(N)__。补充完整后，完成实验。分析数据得出结论：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。 实验后，该组同学进行了反思：

(1)量筒中不能加入太多的水，否则无法直接测出__水和铁块的总体积(或水的体积)__，从而不能得出实验结论。

(2)通过以上实验得出结论不可靠，理由是__ABC__。 A．没有进行多次重复实验 B．没有换用其他液体进行实验 C．没有进行物体部分浸入水中时的实验

【解析】 根据阿基米德原理F浮＝G排和根据称量法F浮＝G－F测量浮力，需要用弹簧测力计测量物体的重力和水中弹簧测力计的拉力，故表格中缺少“铁块的重力(N)”。(1)向量筒中加入“适量的水”，不能太少，否则不能把固体完全浸没，也不能加入太多的水，否则在放入物体后超过量筒的量程不能测量出排开水的体积，从而不能得出实验结论。(2)为得到普遍性的规律，应换用不同液体进行多次重复实验以及进行物体部分浸入水中时的实验，多测几组数据进行分析，从而得出结论。

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跟踪训练4 [2019·杭州校级模拟]如图所示，溢水杯中装入一定质量的水(水的密度用ρ表示)，将小玻璃杯放入水中，小玻璃杯漂浮，当溢水杯中的水不再溢出，将烧杯放在溢水口下方(如图甲)，然后将物体A轻轻放入小玻璃杯中，使其和小玻璃杯一起漂浮在水面上(如图乙)，用量筒测出小烧杯中的水的体积为V1，再将物体A从小玻璃杯中取出，往溢水杯中补充适量水至如图甲所示状态，再将物体A轻轻放入水中，物体A沉入溢水杯底部，用量筒再次测出此时小烧杯中的水的体积为V2，则V2__＜__V1(选填“>”“<”或“＝”)，物体A受到的重力表达式为__ρgV1__，物体A的密度表达式为__ρV1/V2__。

图14－8

类型五 探究电流、电压、电阻的关系

典例5 [2019·连云港]某实验小组利用如图所示电路探究“导体中电流和电压的关系”，提供的实验器材有：电源(6V)、电流表、电压表、定值电阻(10Ω)、滑动变阻器(40Ω 0.5A)、开关和导线若干。

图14－9

(1)请用笔画线代替导线，将图中实物电路连接完整。 (2)闭合开关前，应该将滑片P置于__A__端(选填“A”或“B”)。

(3)小明同学进行了正确的实验操作，某次电流表的示数为0.2A，此时定值电阻

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消耗的功率为__0.4__W，变阻器接入电路的阻值为__20__Ω。

(4)同组的小红同学想要探究“导体中电流和电阻的关系”，她又找来了两个阻值分别为5Ω和20Ω的电阻，用图示电路，为完成三次实验，则定值电阻两端电压的最小预设值是__2__V。 【答案】 (1)如答图所示。

典例5(1)题答图

【解析】 (1)电源电压为6V，定值电阻为10Ω，由欧姆定律，电路的最大电流IU6V

＝R＝10Ω＝0.6A，故电流表选用小量程与灯串联。(3)小明同学进行了正确的实

2

验操作，某次电流表的示数为0.2A，定值电阻消耗的功率P＝I21R＝(0.2A)×10

U总6V

Ω＝0.4W；R滑＝I－R＝0.2A－10Ω＝20Ω。(4)研究电流与电阻关系时，要控制

1电阻的电压不变，当用20Ω的最大电阻时，变阻器连入电路的电阻也最大(电压U总－UVR滑6V－UV40Ω

表示数最小)，U＝，即U＝20Ω，则定值电阻两端电压的最小预

VVR大设值是：UV＝2V。

跟踪训练5 [2019·绍兴模拟]探究“通过电阻的电流与电阻的大小关系”时，我们一般需要先预设一个电压值，实验中保持电阻两端电压为预设值不变，现采用如图所示电路进行探究，器材：学生电源(6V)、滑动变阻器(20Ω 1A)、电流表、电压表、开关、三个定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω)及导线若干，以下说法正确的是( D )

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图14－10

A．要获得3组实验数据，电压预设值范围可以为1.5～5V B．要获得3组实验数据，电压预设值范围可以为1～4V C．若电压预设值为4V，滑动变阻器阻值调节范围2.5～15Ω

D．实验电压预设值为2V，要获得3组实验数据，要更换最大阻值大于40Ω的滑动变阻器

类型六 伏安法测电阻与额定功率

典例6 [2019·长兴校级二模]如图为“测量小灯泡电功率”的实验电路。电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压3.8V，灯泡电阻约8Ω。

图14－11

(1)连接好电路，闭合开关，小灯泡发光，但电压表示数为0，经检查，图中a、b、c、d四根导线有一根断了，则该导线是__c__。

(2)在将滑动变阻器的滑片从一端缓慢移到另一端的过程中，发现电压表示数U与滑片移动距离x的关系如图乙所示，电压调节非常不方便，这是由于选用了__A__。

A．滑动变阻器A(阻值范围0～500Ω，滑片行程10cm)

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B．滑动变阻器B(阻值范围0～50Ω，滑片行程10cm)

(3)换用了另一个滑动变阻器并接通电路后，移动滑片位置，当小灯泡正常发光时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为__1.9__W。

跟踪训练6 [2018·衢州改编]“测量小灯泡电阻”的电路连接情况如图，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为2.5V。

图14－12 科学量 1 实验次数 电压U(V) 电流I(A) 电阻R(Ω)

(1)闭合开关后，当滑片P向右移动时，电压表示数__变大__(选填“变大”“变小”或“不变”)。

(2)实验中测得的小灯泡相关数据记录在表中，则小灯泡正常发光时的电阻为__8.3__Ω(结果保留一位小数)。

(3)三次实验所求得的电阻值不同，其变化规律是__随着小灯泡两端电压增大，其电阻也增大__，请根据所学知识解释其中原因：__小灯泡两端电压升高、电流

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2 3 1.5 0.22 2.0 0.26 2.5 0.30 2020届九年级中考复习浙教版科学讲义：九年级上册14物理实验和探究

也增大时，灯丝温度升高，而灯丝的电阻会随着温度的升高而增大__。 【解析】 (1)根据电路图中滑动变阻器的连接方法，当滑片P向右移动时，其接入电路的阻值减小，再根据串联电路的分压特点，滑动变阻器分压减小，总电压不变，所以小灯泡两端的分压增大。(2)小灯泡正常发光时，两端电压为额定电压2.5V，则R额＝

U额I额

2.5V

＝0.30A≈8.3Ω。

1．[2019·杭州校级模拟]物理研究中常常会用到“控制变量法”“等效替代法”“模型法”“转换法”等研究方法，下列研究实例中，采用“转换法”的是( C )

A．研究电流与电压关系时，控制电阻不变 B．研究磁场时，引入了磁感线来描述磁场

C．研究液体内部压强大小时，通过U形管压强计中液面高度差的大小来反映 D．探究两个阻值均为R的电阻串联时，可用一个阻值为2R的电阻来代替 2．[2019·自贡]如图所示，已知电源电压不变，为了比较电阻R1和R2的大小，四位同学分别设计了如下的电路，其中不可行的是( D )

3．[2019·连云港]船只停泊在岸边时，常常将缆绳缠绕在码头的立柱上，为什么缆绳要缠绕多圈呢？某校课外兴趣小组展开了研讨，他们猜想：绕绳的圈数越多，绳和立柱间的摩擦力越大，且摩擦力与绕绳的圈数成正比。为了验证猜想，该兴

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趣小组的同学设计了如下的实验进行探究：

图14－13

(1)如图甲所示，将弹簧测力计挂在铁架台上，用棉线将重物挂在弹簧测力计下方，测出其重力为7.6N，将数据记录在表格中。

(2)如图乙所示，将铁棒固定在铁架台上，将棉线在铁棒上绕1圈，读出弹簧测力计的示数为2.9N，老师告诉同学们，用重力减去弹簧测力计的示数，就可以算出棉线和铁棒之间的摩擦力，随后同学们算出此时的摩擦力为4.7N。 (3)逐渐增加棉线绕在铁棒上的圈数重复实验，直至弹簧测力计的示数接近于0，并将有关数据记录在表格中。

棉线绕的圈数 0 1 2 3 4 5 弹簧测力计的示数F(N) 7.6 2.9 1.1 0.2 0.1 摩擦力的大小f(N) 0 4.7 6.5 7.4 7.5 (4)棉线绕3圈时，弹簧测力计示数如图丙所示，此时示数为__0.5__N，棉线与铁棒之间的摩擦是__静摩擦__(选填“静摩擦”或“滑动摩擦”)，该摩擦力的大

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小为__7.1__N。

(5)分析实验数据，在弹簧测力计的示数接近0之前，关于摩擦力与绳子缠绕圈数之间关系的探究结论是：__绕绳的圈数越多，绳和铁棒间的摩擦力越大，但摩擦力和绕绳的圈数不成正比__。

【解析】 (4)棉线与铁棒之间相对静止，它们之间的摩擦力是静摩擦力。因为用重力减去弹簧测力计的示数，就可以算出棉线和铁棒之间的摩擦力，所以摩擦力f＝7.6N－0.5N＝7.1N。(5)1圈时摩擦力是4.7N，2圈时摩擦力是6.5N，3圈时摩擦力是7.1N，4圈时摩擦力是7.4N，5圈时摩擦力是7.5N，可见圈数越多摩擦力越大，摩擦力和圈数的比值不是定值，所以摩擦力和圈数不是成正比的关系。 4．[2019·衢州一模]在探究“通过导体的电流与电阻的关系”时，小科选用的电源电压恒定为4.5V，电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω，滑动变阻器“50Ω 1A”。

(1)小科连接了如图实验电路，闭合开关后，调节滑动变阻器，电流表、电压表均有示数，但电压表的示数保持不变，经检查，小科发现只要改动一根导线即可进行实验，请在需要改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线将电路修改正确。

U＝2V 次数 1 2 3 4 电阻(Ω) 5 10 15 20 16 / 17 电流(A) 0.4 0.2 0.14 0.1 2020届九年级中考复习浙教版科学讲义：九年级上册14物理实验和探究

图14－14

(2)分析表格中的实验数据，可得出结论：__电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比__。

(3)小科发现家里有一只标有“220V ？W”的白炽灯，他提出一个测定白炽灯额定功率的方法：用该白

炽灯替换图中的定值电阻接入电路，刚闭合开关时白炽灯不发光，但测得如下图所示一组数据。于是，他求得此时灯丝的电阻为35Ω。小科再根据公式P＝U2/R求得该白炽灯的额定功率。你认为他的测量方法是否合理，并说明理由？__不合理，该电阻值不是灯泡正常发光时的电阻(或灯丝电阻会随温度升高而增大等)__。

图14－15

【答案】 (1)如答图所示。

第4(1)题答图

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