2018年中考物理专题复习题之创新探究实验

创新探究实验一、力学创新探究题1.学校举行春季运动会，小明是标枪组的运动员，在练习过程中小明一直在思考怎样才能把标枪掷得远一些，通过练习和观看其他队员的投掷情况，小明做了如下猜想：第1题图猜想一：与标枪的质量有关猜想二：与标枪被投掷出去的角度有关猜想三：与标枪有关(请你再提出一种猜想)(1)小明用弹簧玩具枪、小钢球做了一系列实验，小钢球质量分别为m和M，且Mm，弹簧玩具枪压缩弹簧长度的五分之一，实验数据记录如下表：(2)小明根据实验数据得出初步结论：在其他条件相同时，抛射角度为45°时，小钢球被弹出的距离最远.为了使他的结论更加可靠，还需要补充的实验是；从表中数据还能得出的结论有，其他条件相同时，___________________________.(3)将弹簧玩具枪压缩弹簧长度的五分之二(在弹性限度内)，当小钢球质量为M，发射角为45°时，小钢球被弹出的距离将(选填“大于”“等于”或“小于”)1.6m，该实验可以验证小钢球被弹出距离的大小与有关.(4)为了在运动会标枪项目中取得好成绩，请你给小明提出合理建议(标枪质量不变)：①；②.【答案】被抛出的初速度(2)控制其他条件相同，在45°角附近再找几个角度做实验钢球质量越大，钢球被弹出的距离越短(3)大于小钢球被弹出的初速度(4)①45°角左右投出标枪②增大投掷标枪的初速度【解析】还能提出的猜想有：标枪投射距离的远近与标枪被抛出的初速度有关；(2)30°、45°、60°之间的跨度较大，无法准确判断是在45°时，小钢球被弹出的距离最远，故应控制其他条件相同，在45°角附近再找几个角度做实验；从表中数据还能得出的结论是：在其他条件相同时，小钢球质量越大，小钢球被弹出的距离越短；(3)将弹簧玩具枪压缩弹簧长度的五分之二时，弹簧所具有的弹性势能变大，将小钢球弹出瞬间，小钢球的动能将增大，故小钢球被弹出的距离将大于1.6m；该实验可以验证小钢球被弹出距离的大小与小钢球被弹出的初速度有关；(4)分析实验数据可以提出的合理建议为：①45°角左右投出标枪；②增大投掷标枪的初速度.2.一次课堂上老师展示了小朋友荡秋千的图片，同时提出了一个问题：秋千小角度往复摆动一次的时间与哪些因素有关呢？同学们联想荡秋千的情景，纷纷做出猜想，总结起来主要有以下三种：猜想1：可能与小朋友的质量有关；猜想2：可能与摆动的幅度有关；猜想3：可能与绳长有关.(1)为了验证猜想是否正确，同学们设计了如图所示的装置，用系有细线(线长L可调)的小球来模拟秋千的运动进行了如下探究(摆动角度均较小)：①如图甲所示，用细线系住一铁球，保持细线的长度不变，改变小球摆动的幅度，即OA的连线与竖直方向的夹角θ(O点为固定悬点)，使小球每次从A点由静止释放，测出小球在AB间往复运动一次所用的时间t与夹角θ的关系如下表所示：θ/度46810t/秒2.02.02.02.0除图甲所示装置外该实验还缺少的一个实验器材是，分析数据可以知__________________.甲乙丙第2题图②使小球每次从A点由静止释放，用频闪相机(保持曝光时间相同)拍摄小球往返运动一次的位置如图乙所示；在图乙装置的基础上，改变细线L的长度，控制θ角相同，使小球从静止下落，分别用频闪相机(保持曝光时间相同)拍摄小球往返运动一次的位置如图丙所示，由此分析可知，上述猜想是正确的.(2)请设计实验来探究小球往复摆动一次的时间与小球质量之间的关系，应保持小球摆动的幅度和不变，只改变的大小.(3)摆钟是利用本实验的原理制成的.某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调________________(选填“长”或“短”)理由是_____________________________.【答案】(1)①秒表小球往复摆动一次的时间与夹角θ无关②3(2)摆长小球质量(3)短摆钟变慢了，因往返摆动的时间受摆长的影响，钟摆越长，摆动越慢，所以要调准它即把摆长调短一些【解析】(1)①由表中实验数据可知，在摆长不变的情况下，θ角度不同，秋千往复摆动一次的时间相等，由此可知：小球往复摆动一次的时间与夹角θ无关.②由图乙与丙可以看出，摆长越长，小球往复摆动一次的时间越长，由此可见：在质量与振幅相同时，秋千小角度往复摆动一次的时间随绳长的增大而增大，这验证了猜想3是正确的.(2)可控制摆长与振幅相同，改变摆球的质量进行实验，探究“秋千往复摆动一次的时间与小球的质量之间的关系”，实验的做法是：用细线系住一小球，使小球以较小的幅度在竖直面内摆动，用频闪相机(或计时器)测算出小球往复摆动一次的时间t1；让线摆动的幅度与绳长保持不变，改变小球的质量，再做两次，测出对应时间t2、t3；判断方法是：若t1、t2、t3相等，则与质量无关；若t1、t2、t3不相等，则与质量有关.(3)摆钟变慢，即摆动相同幅度的时间变长了，故可通过缩短摆长使摆动时间加快.3.物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动，这种运动只在没有空气的空间才能发生，在有空气的空间，如果空气阻力相对物体的重力比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似地看作自由落体运动.(1)为了探究自由落体运动时间与哪些因素有关，物理学习研究小组(一)提出了如下猜想：猜想一：物体下落的时间与物体的材料有关；猜想二：物体下落的时间与物体的质量有关；猜想三：物体下落的时间与物体下落的高度有关.为验证猜想的正确性，小组同学用6个金属球做了一系列实验，实验数据记录如下：实验序号材料质量(g)下落高度(m)下落时间(s)1铁球50101.432铝球50101.433铜球50101.434铝球50151.755铜球80202.026铁球80101.43为了验证猜想二，应比较实验序号为和的实验数据；为了验证猜想三，应比较实验序号为和的实验数据；分析可知，物体下落的时间与物体下落的高度(选填“有关”或“无关”).(2)物理学习研究小组(二)也对这个问题进行了研究，他们让质量相等的铁球和纸团同时从同一高度由静止开始下落，他们发现两者下落时间不相等，原因是：________________________________________________________________________.(3)如图甲是某实验小组绘制的金属球由静止自由下落的高度h与时间t关系图像；则图乙中描述重力对该球做功W与时间t关系的四种图像中，正确的图像是Ｗ.第3题图【答案】(1)1624有关(2)纸团受到的空气阻力较大(3)C4.如图甲所示，钢梁向下弯曲偏离水平位置的距离h叫下垂量.小亮猜想：一根钢梁的下垂量h可能与重物对钢梁的拉力F、两个支撑柱间距离s这两个因素有关，并进行如下实验：第4题图甲第4题图乙(1)要探究“一根钢梁的下垂量h与两个支撑柱间距离s的关系”，他必须控制一定，改变.(2)要探究“一根钢梁的下垂量h与所受拉力F的关系”，必须控制两支撑柱间距离一定，记录下钢梁受到不同拉力时的下垂量(忽略钢梁自重的影响)，数据如下表所示：实验次数12345下垂量h/cm246.48.810.4拉力F/N10002000320044005200①图乙的坐标系中已经描出三个点，请根据第4、5次实验数据继续描点，并画出下垂量h与所受拉力F关系的图线.②根据图像可知：当拉力为5000N时，下垂量是cm.③根据图像可得结论：当两支撑柱间距离等因素相同时，.【答案】(1)重物对钢梁的拉力两个支撑柱间的距离(2)如答图所示②10③下垂量与重物对钢梁的拉力成正比第4题答图【解析】(1)有两个因素(拉力和支撑柱间的距离)影响一根钢梁下垂量h，当要探究“一根钢梁的下垂量h与两个支撑柱间距离s的关系”，必须用控制变量法，保证另一个因素(拉力)不变，来改变两个支撑柱之间的距离，所以答案分别为：重物对钢梁的拉力、两个支撑柱间的距离.(2)①在图像中描点，把这些点顺次连接，如答图所示.②由图像可以读出当拉力为5000N的时候所对应的下垂量h为10cm，故答案为10；③F、h图像为一条经过原点的直线，依据数学中正比例函数的特征可以得出结论：在两支撑柱间距离等因素一定时候，下垂量与重物对钢梁的拉力成正比，故答案为：下垂量与重物对钢梁的拉力成正比.5.“扔纸飞机”是民间传统游戏.某兴趣小组同学认为：纸飞机的飞行距离除了与发射速度的大小有关外，还可能与纸飞机大小、材料和发射角度等因素有关.为了验证猜想，小组成员将打印纸和旧报纸裁成不同面积的纸张，制作了相同形状的纸飞机若干个，利用固定在室内某一位置的简易发射器，以相同大小的发射速度和不同发射角度(发射方向与水平面的夹角)进行多次实验，整理相关数据如表一.表一：纸飞机飞行距离与发射角度关系记录表(1)结合表一信息，分析该实验中纸飞机飞行距离与发射角度之间的关系：.(2)若要寻找纸飞机最大飞行距离的发射角度，在上述研究结果的基础上，应如何设置发射角度进行进一步实验？.(3)小组成员又制作了三架形状相同的纸飞机，用该发射器以相同大小的发射速度进行实验，实验要求如表二.若甲、乙、丙这三架纸飞机飞行距离分别为s甲、s乙、s丙，请预测它们的大小关系：.表二：三架纸飞机实验要求纸飞机纸张大小纸张材质发射角度甲18厘米×13厘米打印纸15°乙18厘米×13厘米旧报纸30°丙18厘米×13厘米旧报纸15°【答案】(1)在发射角度为0～45°之间，纸飞机的飞行距离随发射角的增大是先增大后减小(2)在0～30°的发射角度范围内增加更多发射角度的实验组别(3)s甲＞s丙＞s乙【解析】(1)分析表中实验数据可以发现，随着发射角度的增大，纸飞机飞行的平均距离是先增大后减小；(2)由实验数据可以发现，发射角度在0～15°之间时，纸飞机飞行距离逐渐增大，在15～30°时飞行距离又逐渐减小，但通过数据又不能确定15°的发射角度是不是纸飞机的最大飞行距离的角度，因此应在0～30°的发射角度范围内增加更多发射角度的实验组别来进一步实验；(3)分析表一中①、③两次数据可以看出，相同纸张大小的不同材料的纸飞机，以相同角度发射时，打印纸制作的纸飞机飞行的距离大于旧报纸制作的纸飞机，据此可知，甲的飞行距离大于丙；而大小、材料相同的纸飞机，其飞行距离从15°～30°时，飞行距离逐渐变小，所以丙的飞行距离大于乙，综上所述，甲、乙、丙三架飞机的飞行距离大小关系是s甲＞s丙＞s乙.二、电学创新探究题6.小明发现家里的拖线插板和无线路由器上使用的由半导体制成的发光二极管型号相同.查阅说明书知道拖线板上的发光二极管是交流供电，路由器上的发光二极管是直流供电.他想知道发光二极管能不能区分直流、交流电源，于是他展开了以下实验.第6题图(1)小明找来某型号的发光二极管，按照说明书将其分别接入图示电源的交流和直流电路中(发光二极管的P与正极连接，N与负极连接)，实验情况记录如下表：电压/V2468直流发光发光发光发光亮度弱较强强最强交流发光发光发光发光亮度弱较强强最强①分析实验可知，该种型号的发光二极管(选填“能”或“不能”)区分直流、交流电源，因为它接在直流和交流电源上都能.②为了使实验结论具有普遍性，小明思考后认为该实验应该增加一个步骤，即更换的发光二极管，分别接入交流和直流电路中，记录发光情况.③根据图示电压与二极管的发光情况，请你提出一个合理的猜想.(2)实验后，小明对发光二极管的连接方式产生兴趣.于是他将一个发光二极管的P端与干电池的负极连接，N端与干电池的正极连接，闭合开关后发现该二极管没有发光，为了检测电路中是否有电流，他将一个电流表(填写连接方式)在电路中，电流表无示数；更换连接端后，二极管又正常发光.说明发光二极管具有(选填“单向”或“双向”)导电性.(3)根据实验(2)中发光二极管的导电性质，请你设计一个该性质在生活中的应用.【答案】(1)①不能发光②不同型号③二极管的发光情况与电压大小有关(2)串联单向(3)电动机的正转反转指示灯(或电压表、电流表的正确使用指示灯)等【解析】(1)①分析表格可以看出该种型号的发光二极管接在直流和交流电源上都能发光，即它不能区分直流、交流电源；②为了使实验结论具