探究设计题

图3图1图2探究设计题探究设计主要根据物理量之间的关系，根据提出的猜想，采用控制变量、等效替代等科学方法，对要探究的问题（物理量之间的关系）进行实验或实验探究。包括实验方案的设计（实验原理），实验器材的选择，用于记录数据的表格的设计，实验的步骤，根据数据归纳出结论等。【例题1】小张同学通过力学知识的学习后，想利用多种方法测出某种液体的密度，同时设计了下列的一张方案表，请你帮助设计并按要求填写有关的内容。实验原理或数学表达式实验器材测量的物理量方案一方案二方案三【分析】密度测定的最基本的方法是根据公式ρ=m/V，只要测出液体质量与体积即可。另外在液体内部压强、浮力等知识中也直接明确与液体的密度有关，所需相应的实验器材可从P＝ρgh及F浮=ρ液gV排中思考得出。【解】方案一：利用密度公式ρ=m/V。测量的物理量是液体的质量和液体的体积，所用的器材有：托盘天平与砝码，量筒(或量杯)及盛液体的烧杯等。方案二：利用液体内部的压强规律P＝ρgh。测量的物理量是液体某一深度的压强和该处的深度，所用的器材有：压强计，刻度尺，盛液体的烧杯或其它的透明容器等。方案三：利用阿基米德原理：F浮=ρ液gV排。测量的物理量是物体所受的浮力和物体排开液体的体积。所用的实验器材有：弹簧秤、细线、铝块、溢水杯、(或大量筒)、有刻度的烧杯等。【试一试】除利用上述的方案，你能否还可以用其它方法来测定液体的密度?【例题2】某同学学习有关通电螺线管的知识后，猜想通电螺线管的磁性强弱可能与电流的大小和螺线管上导线的匝数有关。（1）请帮助选择实验器材设计实验电路图；（2）实验中要观察的实验现象与记录比较的数据有哪些?【分析】（1）实验要研究通电螺线管磁性强弱与通过的电流、导线的匝数等两个因素是否有关。电流的改变可以通过用滑动变阻器实现，而匝数的多少可用相同导线绕成形状相同而匝数不同的两个螺线管来实现。磁性的强弱可用悬挂的小铁球被吸引的程度来反映。（2）在研究通电螺线管磁性强弱与通过电流大小关系时，应取相同的螺线管，改变电流大小观察比较小铁球被吸引的程度与电流表的示数，便可得出结论。同样在研究磁性强弱与匝数关系时，应取匝数不同的两个螺线管，保持电流相等，再观察比较小铁球被吸引的程度。【解】如图1所示，通过移动滑动变阻器的滑片来改变电流表的示数大小，并观察小铁球被吸引而偏转的角度大小，得出实验结论。在图2、图3中，保持电流相同，而螺线管的匝数不同，观察小铁球被吸引而偏转的角度大小，得出实验结论。【试一试】除利用上述的方案，你能否还可以用其它方法来研究?【练习】1．用手将一块木板慢慢压向水中，当物体浸入水中的部分越多时，你的手感受到向上的力越大。请你根据以上实验提出一个假设或猜想。2．将一根两端开口的细玻璃管一端用橡皮薄膜封住、扎牢。如图4所示，从上端开口处向玻璃管中注水。（1）用简图表示橡皮膜的形状和水柱高度变化关系（画在图中）。（2）据此实验可以初步得出的结论是。图43．给你如下器材：一块长木板，一个木盒，一把弹簧秤，大小钢球各一个，一个三角形木块，请你利用上述器材设计两个小实验方案，填写在下列表格中。4．某同学在生活体验中，发现物体的质量不同，所受的重力好像也不同。于是他就设计一个实验来研究“物体所受的重力与质量的关系”，如图5就是实验装置，实验过程中他将实验数据记录在设计的表格中。钩码的个数12345钩码的质量（m/10-2kg）510152025弹簧秤的读数（N）0.490.981.471.962.45图5研究的问题实验器材主要步骤观察的现象（1）请你在方格纸中做出，关于G与m的关系图像。（2）分析实验数据可以得出的结论：。（3）比例系数是。5．某同学为了研究“弹性势能的大小与物体伸长的长度的关系”，用铁丝、橡皮筋、皮垫制成了弹弓。然后找到一个安全地点，用同一个铁弹，向同一方向进行了实验。实验数据如下表。实验次数12345橡皮筋的长度（米）0.20.250.300.350.40铁弹被射出的距离（米）0479.513根据实验现象回答问题：（1）橡皮筋被拉长时具有能。（2）橡皮筋被拉的越长，具有的势能就。（填“越大”、“越小”）（3）这位同学研究问题时，所采用的是科学方法。6．甲、乙两同学为了研究定滑轮特点，做了几次实验，实验记录如下，实验人实验次数钩码重（牛）拉力（牛）竖直向下斜向下拉水平拉甲11.961.961.961.9623.923.923.923.9232.942.942.942.94乙44.94.64.74.9（1）由甲同学的1、2、3次实验可以得出：使用定滑轮。（2）由乙同学的实验可以得出：。请你说出乙同学的结论与甲同学结论不同的可能原因是。7．某同学要测出一块不规则蜡的密度，他找到的器材有：细线、天平、量筒、弹簧秤、一块小木板、螺帽多个、钢针、橡皮泥、直尺、足量的水、溢杯、小刀。请你设计一个实验测出这块蜡的密度（自然情况下蜡漂在水面上）。（1）实验器材：（2）实验步骤：（3）实验中的简图：（4）密度的数学表达式：8．现有两个额定电压均为6伏、但额定功率不同的小灯泡。请设计两种区分这两只小灯泡额定功率大小的方法，并简要说明理由。方法一：。方法二：。9．为了研究物质的某种特性，某同学分别测量了一些物体的质量和体积，记录数据如下表所示：在m－V图上标出甲物质的这些数据点，并把它们连接起来，可以看出它是一条直线。再在m－V图上标出乙、丙物质的这些数据点，并把它们连接起来。（1）分析m－V图中每一条直线上体积与质量变化的倍数关系，可以归纳的初步结论是：；（2）分析m－V图中相同体积上的不同物质的质量关系，可以归纳出初步结论是：；（3）从m－V图中可以看出：同种物质的直线的斜率（质量与体积的比值）与无关，不同物质的直线斜率（选填“相同”或“不相同”），斜率大的直线表明这种物质的也大。10．某同学在“研究压力作用效果与那些因素有关”时，用柔软的海绵A和长方形的砖做了B、C、D三次实验（如图11所示），请仔细观察实验现象，回答下列问题。（1）由图A、B（A、C或A、D）中的现象可以得出：物体表面受到压力时，会；（2）由图B、C中的现象可以初步得出的结论：；（3）由图中的现象可以初步得出的结论：当受力面积一定时，压力产生的形变效果随压力的增大而增大；11．利用下列器材：一个电压未知的电源，一个标有“50Ω2A”字样的滑动变阻器、一个电键、一个电压表、一个待测电阻Rx和若干导线，请你设计一个能测出电阻Rx阻值的实验。要求：（1）画出电路图（电压表连入电路不可变动）。（2）写出主要的实验步骤和待测电阻Rx的表达式。物质实验序号体积（厘米3）质量（千克）甲110102151532525乙410305154562575丙710408156092510012．某同学利用一个电压未知的电源、两个电键，一个电压表、一个标有“20Ω2A”字样的滑动变阻器和若干导线，测定标有“2.5V”字样小灯泡的额定功率，他设计连接了一个电路，实验中，他发现，当小灯泡正常发光时，滑动变阻器的滑片正好在中点上。经过思考分析该同学得出了小灯泡的额定功率。（1）请画出该同学的实验电路图。（2）简要说明该同学的测量步骤：。（3）写出小灯泡额定功率的表达式。