物理方案设计性实验15道 方案设计性实验题 一、力学 小明想利用量筒和一果冻壳（直径小于量筒直径，重力忽略不计）测出一玻璃弹球的密度给你适量的水请你利用小明准备的器材设计测定玻璃弹球密度的实验 （）写出主要测量步骤和需要测量的量； （ ）写出玻璃弹球密度的数学表达式（用已知量和测量量表示） 解：（）向量筒中加入适量的水，记下体积 ，将果冻壳放入水中，使其漂浮，然后将玻璃弹球放入漂浮的果冻壳中，稳定后，记下体积 ；将玻璃弹球从果冻壳中取出，使玻璃球沉入量筒底部，记下体积 （）玻璃球的密度：水（） 学习了摩擦力后，好奇的小林想要验证“变滑动 摩擦为滚动摩擦可以减小摩擦”这一说法，于是他找来下列器材准备实验：小车、弹簧测力计、铅笔、木块、砝码等。请你选择合适的器材帮助小林设计实验步骤、并总结实验结论。 （）实验器材： （）实验步骤： （）实验结论： 解：（）小车、弹簧测力计 （）将小车以轮子着地的方式放置，用弹簧测力计拉动小车在水平桌面上做匀速直线运动，读出弹簧测力计的示数 ；将小车倒放，以没有轮子的一面着地放置，拉动它继续在同 一水平面上做匀速直线运动，读出测力计的示数 ； （）实验结论： 若 ，说明“在相同条件下变滑动摩擦为滚动摩擦可以减 小摩擦”，猜想成立；若 ，说明“在相同条件下变滑动摩擦 为滚动摩擦不可以减小摩擦”，猜想不成立；若 ，说明“在 相同条件下变滑动摩擦为滚动摩擦可以增大摩擦”，猜想不成立。 在“探究压力的作用效果”的实验时所用实验器材如图所示。小乐同学利用海绵，长方形木块和一盒钩码进行实验。他把海绵放在水平桌面上，将木块放在海绵上，观察海绵形变的大小；然后将不同数量的钩码分别放在木块上，观察海绵形变的大小。通过对实验现象的对比，他得出“形变越大的物体，受到的压强越大”的结论。请你自选器材证明小乐同学的观点是错误的。 第题图 解：取一块海绵放在水平桌面上， 将木块放在海绵上，观察海绵的形变； 将步骤中的木块放在水平桌面上， 观察桌面的形变；由于木块对水平桌面和海绵的压力、受力面积都相同，因此压强相同；海绵形变比桌面大， 可知小乐同学的观点是错误的。 第 题图小阳想利用实验探究影响液体压 强大小的因素，于是找来一端扎 有橡皮膜的玻璃管，如图所示，逐 渐往试管中加水，发现加水越多 橡皮膜凸起越显著，由此他得出结论：液体越重，产生的压强越大。现有三个粗细不同的玻璃管且一端均扎有绷紧程度相同的橡皮膜，足量的水。请你选用上述器材证明他的观点是错误的，写出实验步骤和实验现象。解：实验步骤：在三个竖直放置的粗细不同的玻璃管中倒入深度相同的水，观察橡皮膜凸起的程度，发现橡皮膜的凸起程度相同，而三个玻璃管中水的重力不同，因此小阳的观点是错误的。 小明看到巨大的木头会漂浮在水面上，而细小 的铁钉会沉入水底，据此认为“在同种液体中，物体所受浮力跟物体的体积有关，物体体积越大受浮力越大。”请你选择适当的器材设计实验，证明小明的说法是错误的。 （）写出所选实验器材。 （）写出主要实验步骤。 解：（）取质量相同体积不同的木块和泡沫塑料块各一个。 （）将木块、泡沫塑料块放入水中，两物块静止后均漂浮。两物体漂浮，所受浮力相等，说明物体所受浮力与物体体积大小无关，小明的说法是错误的。 二、电学 小红在干燥的天气里，用塑料梳子梳头时，发现头发随着梳子飘起。她知道是梳子带了电，但不知道带的是“正电”还是“负电”？请你根据所学的知识选择合适的器材，设计一个实验来验证一下。请写出实验所需要的器材，实验的原理及方案和结论。 解：器材：丝绸、玻璃棒、塑料梳子、细线等； 实验方案：将梳过头的梳子用细线吊起，用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近梳子的一端，观察是相斥还是相吸，其根据的原理是：同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引； 实验结论：若相斥，则说明塑料梳子带正电，若相吸，则说明塑料梳子带负电。 小娜同学在学习串联电路时，想通过实验证明：在串联电路中，开关串联在电路中的位置不同，但是开关对电路的控制作用相同。已经准备好的实验器材有：合适的电源一个，两个小灯泡 和 ，一个开关，导线若干。请你用这些器材 跟小娜一起完成实验。 （）画出实验电路图； （）写出主要操作步骤。 解：（）如答图所示 第题答图 （）主要操作步骤： 按电路图连接电路； 把开关 接在电路中的点；闭合开关，观察并在表格中记录电路通断情况（灯泡、发光情况） ；把开关 改接在电路中的点，重复步骤；把开关 改接在电路中的点，重复步骤。（分）某同学要测一个电压约为的电源电压（电压保持不变），可供选用的器材如下：一块电压表（量程）；四个阻值已知的电阻，分别为（）、（ ）、（）和 （）；一个开关及若干导线。请合理选择器材，设计一个实验精确测出电源电压。要求： （）画出实验电路图。 （）写出实验步骤及所需测量的物理量。 （）写出电源电压的表达式（用已知量和测量量表示）。 解：（）如答图所示 第题答图 （）实验步骤：按照电路图连接电路；闭合开关，读出电压表的示数 。（）电源电压表达式： 现有一个电压未知的电源，一个标有“”字样的滑动变阻器、一个开关、一个电压表、一个待测电阻 ，请根据以上器材设计一个测 ，阻值的实验。要求：（）画出电路图（电路不可重组）。 （）写出主要的实验步骤和待测电阻的表达式。（用已知量和测量量表示） 解：（）如答图所示 第题答图 （）实验步骤：先把滑片移至最右端测出 两端电压 ； 把滑片移至最左端测出两端电压，即电源电压。 表达式： 。 小丽在学习并联电路中的电阻关系后，得到如下结论：“在并联电路中，若电路两端的电压保持不变，并联电路的支路增多，总电阻减小，通过干路的电流变大”。在此基础上她认为，在如图所示电路中，若电源两端的电压保持不变，滑动变阻器接入电路中的阻值增大，通过干路的电流也将增大。请你在图中器材的基础上再补充一个器材，设计一个实验证明小丽的观点是错误的。请画出实验电路图，并简述实验步骤和实验现象。 第题图 解：（）实验电路图如答图所示： 第题答图 （）实验步骤和实验现象： 如图连接电路， 将滑动变阻器接入电路中的阻值调到最大值闭合开关，调节滑片使滑动变阻器接入电路中的电阻较 小时，用电流表 测量通 过干路的电流并记录为；比较与，发现小于，因此小丽的观点是错误的。 实验桌上有如下器材：满足实验要求的电源、电 压表、电流表、开关各一个，已知阻值的三个定值电阻、 ，导线若干。小阳要利用上述器材探究：“在并联电路中，电阻越大，电阻消耗的电功率越小。” （）该探究实验的因变量是 。 （ ）画出实验电路图，写出实验步骤。解：（）电阻消耗的电功率 （）实验电路图如答图所示： 第题答图 实验步骤：按照电路图连接电路。在表格中记录定值电阻 阻值。 闭合开关，读出电流表示数和电压表的示数，记录在表 格中。 断开开关，将电流表分别与、串联，闭合开关，读出电流 表示数和电压表的示数，记录在表格中。 根据公式计算出各电阻的功率值并记录在表格中。 三、光学 小明在家中照镜子发现，离镜子远些的物体的像看起来较小，离镜子近些的物体的像看起来较大，由此他认为：物体在平面镜中所成的像的大小与物体到平面镜的距离有关，物体距离平面镜越远像越小，物体距离平面镜越近像越大。请你利用身边的物品或实验器材设计一个实验，说明小明的结论是不正确的。 （）写出你选用的物品或实验器材； （）简述实验过程及实验现象。 解：（）实验器材：两根完全相同的蜡烛、一块薄玻璃板、火柴 （）实验过程和现象： 将薄玻璃板竖直放在水平桌面上，将一支蜡烛点燃，固定在 薄玻璃板前，将另一支未点燃的蜡烛放在玻璃板后面，使之与点燃蜡烛的像重合； 再使点燃的蜡烛远离薄玻璃板，仍可使未点燃的蜡烛与点 燃蜡烛的像重合，从而证明小明的说法是不正确的（其他答案合理即可）。 在“探究凸透镜的成像规律”实验中，小兵选焦距为的凸透镜按图所示的实验装置正确组装了实验器材。当他把透镜固定在刻线处，将蜡烛放在距透镜位置时，发现在光具座上无论怎样移动光屏都无法接到像，因此小兵认为：当物距小于或略大于焦距时，所成的像都是虚像。经老师检查发现，图中的器材组装没有问题，烛焰中心、凸透镜中心、光屏中心都在同一水平线上。请你使用图中的实验装置进行实验，证明小兵的观点是错误的。简述实验步骤和实验现象。 第题图 解：实验步骤和实验现象：把凸透镜固定在刻度线处，蜡烛放在刻度线处，将蜡烛点燃，在凸透镜右侧光具座上移动光屏直到光屏上出现烛焰清晰的像； 将蜡烛放在刻度线处，在凸透镜右侧到光具座的最 右端（到）之间移动光屏，在光屏上不能出现烛焰清晰的像； 将光屏取下，在凸透镜右侧标尺之外的同一水平线上移动 光屏，直到光屏上出现清晰的像。 四、 热学 第题图（海淀区二模）小阳同学 利用实验桌上的器材（如图 所示）研究水的沸腾，阀门打