初中物理实验设计

初中物理试验设计-20230530小刚想利用量筒、小筒和水，测量一小块铁矿石的密度。请你将小刚的试验步骤补充完整：在量筒中倒入适量的水，将小筒放入量筒中，使其漂移在水面上，如图甲所示，读出量筒中水面的刻度值V1将待测矿石放入小筒中，使小筒仍漂移在水面上，如图乙所示，读出量筒中水面的刻度值V2，读出量筒中水面的刻度值V3依据量和测量量，导出计算铁矿石密度的公式小芳想测量一只小瓷杯陶瓷的密度。已预备的试验器材有：量筒一只，足量的水，待测小瓷杯〔小瓷杯直径小于量筒的直径〕，如下图。小芳利用上述器材设计试验，请你帮她补充试验方案、并写出小瓷杯陶瓷密度的表达式。充试验方案、并写出小瓷杯陶瓷密度的表达式。将量筒中倒入适量的水，读出水面所对刻度V1，并记录。将小瓷杯 ，读出水面所对刻度V2，并记录。将小瓷杯 ，读出水面所对刻度V3，并记录。ρ

写出小瓷杯陶瓷密度的表达式：ρ水如图是教科书中一个“观看与试验”栏目的截图，在图示器材的根底上增加一个量筒，请你借鉴图示的试验方法，设计一个测金属箔的密度的试验，要求：写出简要的试验步骤，并用字母符号表示有关的物理量．写出金属箔的密度表达式．小刚同学想测酱油的密度，但家里只有天平、小空瓶，而没有量筒．他思考后依据自己设计的试验步骤进展了测量，测量内容及结果如下图．〔1〕请依据图的挨次写出对应的试验步骤：第一步： ；其次步： ；第三步： ．〔2〕ρ

，利用上述测量出的物理量和量，计算出酱油密度的水表达式为ρ =．酱油学习了弹力学问后，小萱觉察：给弹簧施加拉力，当拉力越大时，弹簧的伸长量就越大．于是小萱提出猜测：弹簧的伸长量跟所受拉力成正比．试验桌上已经备有如下器材：个满足试验要求的弹簧、一个铁架台、一个刻度尺、六个质量均为50g的钩码．请你利用上述试验器材，设计一个试验探究：“弹簧的伸长量〔△L〕跟所受拉力〔F〕是否成正比”．要求：请写出试验步骤〔可画示意图关心说明〕；画出试验数据记录表．9.路图符号灯、

试验桌上有废旧灯管中的钨丝〔电〕、满足试验要求的电源、酒精电流表、开关、火柴、导线假设干。请选用上述试验器材证明：“金属导体的电阻随温度的上升而增大”。〔1〕画出试验电路图；写出试验步骤；画出试验数据记录表格。试验桌上有三个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等的煤油、型号一样的温度计和三个阻值不相等的电阻丝，如下图。另外，还有满足试验要求的电源、开关一个、已调好的电流表一块、导线假设干。请利用上述试验器材，设计一个试验证明：不

“保持通过电阻的电流变，在一样时间内电阻的阻值越大，电流通过电阻产生的热量越多”。试验设计中可用煤油升高的温度Δt的大小表示电流通过电阻丝产生热量的多少。请画出试验电路图，写出试验步骤，画出试验数据记录表格。试验桌上有如下试验器材：电源电压不变的电源、阻值的定值电阻各一个，电阻箱〔电路图符号〕一个，已调零的电压表两块，开关一个，导线假设干。请用上述试验器材，设计一个试验证明“两个电阻R1

与RR2

的阻值保持不变，则电阻R1R2串联的等效电阻RR2的关系为：R=Rb〔b〕”。请你：2〔1〕画出试验电路图；写出试验步骤；画出试验数据记录表。导线假设干。小阳要探“在并联电路中，导体的电阻越大，电阻消耗的电功率越导线假设干。小阳要探“在并联电路中，导体的电阻越大，电阻消耗的电功率越小阳在探究时需要掌握的变量是画出试验数据记录表格。某同学要测出一个电压约为40V的电压电压〔电压保持不变〕，可供选用的器材如下：待测电源；一块电压表〔量程0-15V〕;四个阻值的电阻，分别为R1〔100Ω、〕R〔150Ω、〕2R〔200Ω、〕和R〔4kΩ；〕一个开关及假设干导线，请合理选择器材，设计一个3 4试验准确测出电压电压。要求：1〕画出试验电路图写出试验步骤及所需测量的物理量写出电源电压的表达式〔用量和测量量表示〕小刘同学想测量某肯定值电阻的阻值R〔大小x约在10～20之间〕。手头有如下器材：待测电阻R〔自身电阻不计〕、滑动变阻器一只〔电阻从0变x化，最大Rm=10〕、单刀开关一个、电源一个〔电源电压不变，大小未知〕、导线假设干。〔1〕他想在一个电路中测量待测电阻，请你帮他画出电路图；〔2〕用量和测量量写出待测电阻表达式 Rx=〔简要说明各个字母的含义〕。在一次测定小灯泡额定功率的试验中，教师给出了以下器材：额定电压为

V的小灯泡、电源〔电源两端电压不变但电压未知〕、一个阻值为一只电流表、3个开关、导线假设干．

的电阻、一个滑动变阻器、R0小利同学设计的试验电路如下图，请你写出本试验主要测量步骤及所测的物理量．本试验中，计算小灯泡额定功率的表达式P=小阳利用一块电压表和阻值的电阻R0测量未知电阻Rx的阻值．小阳选择了满足要求的器材，并连接了局部试验电路如下图．要求：闭合，断开开关S1 2开关USSU1 1 2 2请你依据要求完成图所示的试验电路的连接；请你用UUR表示Rx，Rx=1 2 01

和RR2 0 xR=x小明想利用一块已经调好的电压表和阻值的电阻RR0 x验要求的器材，并连接局部试验电路，如下图．小实明测量思路为：开关SS1 2

闭合，S3

断开时，电压表的示数为USS闭合，S断开1 1 3 2时，电压表的示数为U2验电路的连接．1〕请你依据小明的思路，只添加一根导线完成实小乐想用两块电流表和阻值己知的电阻R0量电阻Rx

的阻值．小乐选择了满足试验要求的电源、电流表A和A1 2〔1〕请你帮助小乐完成图所示的试验电路的连接．〔2〕电流表A表示

的示数用I1

A

的示数用I2

表示，请用IIR1 2 0R0测量电阻R的阻值．他选择了满足试验要求x的电源、电压表V和V1 2〔1〕请你用笔画线帮助小阳完成如下图的试验电路的连接．U表示，电压表V的示数用U表示，请用UU和RR〔2〕电压表1 1 2 2 1 2 0 x则R= ．x1

和RR2 0 xR=x现有如下器材：电源〔电压未知但满足试验要求〕、两个开关、一个电压表、一个阻值的定值电阻RR和假设干导线．利用上述器材测量电阻0 x中不拆改电路，通过开关的掌握实现电路变化．

R的阻值，要求试验x如图是某同学连接的局部电路，请你再添加两根导线以实现上述测量的要求；请简要写出主要的试验步骤；请利用测量的物理量及量，写出电阻 R的表达式R=．x x21.和的电阻发光时的

小英想利用一块电压表、滑动变阻器R2.5V0功率．小英选择了满足试验要求的器材，并连接了局部试验电路，如下图．请你连续完成小英试验电路的连接．请你写出主要的试验步骤P，P=L L小阳同学在“测额定电压为2.5V小灯泡的额定功率”时，觉察电流表已损坏，但手边还有另一只电压表VR的电阻可利用，请你帮助小阳1利用这些元件重设计一个测定小灯泡额定功率的方案，并按要求完成以下问题．在图中用笔划线代替导线，替小阳完成剩余电路的连接；P移到阻值最大处，再闭合开关，然后调整滑动变阻器的滑片P，使接在小灯泡两端的电压表V〔3〕登记此时另一块电压表VU和R；1〔4〕依据所测数据，写出计算小灯泡额定功率的表达式：P=．

的示数为；答案局部1.考点：浮力及阿基米德定律试题解析：考察探究浮力大小的试验。〔1〕在量筒中装入适量的水，读出此时量筒示数V0弹簧G，填入表格中。〔2〕让实心圆柱体的一局部浸入量筒的水中，并处于静止状态，读出此时量筒示数V，和此时弹簧秤的示数F，填入表格中。转变实心圆柱体浸入水中的体积2〔2〕，分别读出对应的VF，填入表格中。依据V=V-V,F=G-F分别计算出实心圆柱体排开液体的体积和实心圆柱体排 0和 浮所受的浮力，填入表格中。答案：见解析2.需要留意到，乙比甲多排开水的体积石

考点：密度的测量试题解析：此题V－V，此局部水的重力大小等于小2 1块的重力，则小石块质量m=ρ度值

水〔V－V〕，将小石块全部浸入水中，记录量筒刻2 1V，3V－V即为小石块的体积，则小石块密度ρ=ρ〔V－V〕/〔V－V〕3 1 水 2 1 3 1答案：将小石块全部浸入水中，ρ=ρ水〔V－V〕/〔V－V〕2 1 3 1考点：大气压试题解析：考察大气压。补充器材：真空罩、抽气机。试验步骤：将两个已对接的铅棒挂在真空罩的顶部，铅棒下悬挂着5kg的重物，用抽气机持续向外抽气。试验现象：用抽气机持续向外抽气后，觉察两铅棒始终不会被重物拉开。简要说明：〕持续抽气后，真空罩中没有空气，两铅棒始终不会被重物拉开，说明两铅棒没被重物拉开，不是靠大气压强作用。因此证明小乐的观点错误。答案：〔1〕补充器材：真空罩、抽气机。〔2〕试验步骤：将两个已对接的铅棒挂在真空罩的顶部，铅棒下悬挂着5kg的重物，用抽气机持续向外抽气。〔3〕试验现象：用抽气机持续向外抽气后，觉察两铅棒始终不会被重物拉开。〔4〕简要说明：持续抽气后，真空罩中没有空气，两铅棒始终不会被重物拉开，说明两铅棒没被重物拉开，不是靠大气压强作用。因此证明小乐的观点错误。考点：密度的测量试题解析：考察固体的密度测量试验。〔1〕在量筒中倒入适量水，读出体积为V；1〔2〕V；2〔3〕将小瓷杯放入量筒水中浸没，读出小瓷杯和水的总体积为V3〔4〕依据密度公式 ，小瓷杯漂移于水面上，故受浮力与重力相等，则求得浮力即可求得小瓷杯的重量，故由二力平衡或漂移原理可求得质量；即G=F=ρ〔V-V〕g=mg浮 水 2 1所以小瓷杯的质量m=ρ〔V-V〕；小瓷杯的体积=V-V；所以密度。故答案为：2〕放在量筒水面使其漂〔。故答案为：2〕放在量筒水面使其漂〔3〕口向上按入水中使其。〔4〕〔浮；沉底；。答案：〔2〕放在量筒水面使其漂浮；〔3〕口向上按入水中使其沉底；〔4〕考点：物体的浮沉条件及应用试题解析：〔1〕先测金属箔重力再测体积，步骤如下：V1②心外形，让其漂移在量筒的水中，登记水面到达的刻度V3

把金属箔养成空V；2〔2〕金属箔漂移时排开水的体积V排=V2-V1，依据漂移条件金属箔重力G=F浮=G排，所以m=m排=ρ水〔V2-V1〕，金属箔的体积V=V3-V1，所以金属箔的密度ρ==答案：〔1〕①向量筒中倒入适量的水，登记水的体积为V状，让其

②把金属箔卷成空心形1漂移在量筒的水面上，登记水面到达的刻度为V没，登记水V〔2〕3

③用手将金属箔按入水中使其浸2考点：机械效率试题解析：①用已调零的弹簧测力计测出动滑轮的重力分别为G1

、G2重力为G1的动滑轮组装试验器材，用弹簧测力计拉住细绳端，竖直向上匀速缓慢拉动，使质量为m的钩码匀速上移一段距离，读出弹簧测力计的示数为F1

，用刻度尺测出绳端移动距离s和钩码移动距离，记录1、F1、m、s、h在试验记录表格中。h G②换用另一个重力为G的动滑轮组装试验器材，钩码质量m不变，仿照步骤①再2

2、F2、m、s、h在试验记录表格中。记录G答案：见解考点：密度的测量试题解析：分析：在此题中，依据题目中给出的试验器材，结合试验原理可知，由于没有量筒，此题的难点在于如何测量液体的体积．依据图示的步骤可知，它是利用同一容器装不同的液体，液体的体积一样，即利用水的体积来代换酱油的体积解：〔1〕依据图示的步骤可知：第一步：用天平测出空瓶的质量m1其次步：用天平测出瓶装满水后的总质量m2第三步：用天平测出瓶装满酱油后的总质量m3〔2〕依据试验原理，要测液体的密度，就要知道液体的质量和体积．酱油的体积等于水的体积，因此求出水的体积是解决此题的关键．水的体积利用水的质量和密度求出水的体积V=．然后再用酱油的质量和水的体积求出酱油的密度，表达式为： ρ=酱油答案：见解析考点：力及力的测量试题解析：〔1〕试验步骤：L0中；L，将钩码的质量m和弹簧的长度L记录在表格中；③仿照步骤②，依次在弹簧下面挂23456尺测量弹簧的长度L，并将每次钩码的总质量mL记录在表格中；F=G=mg，分别计算出6次弹簧所受拉力F，分别记录在表格中；利用公式△L=L﹣L6次弹簧的伸长量△L，分别记录在表格0中．〔2〕试验数据记录表格：答案：见解析考点：电阻试题解析：〔1〕比较电阻的变化，可以在电路中串联一个电流表，通过电流表示数的变化，反响电阻的变化，设计电路如图：〔2〕试验步骤：①按电路图连接电路，闭合开关S，记录常温下通过钨丝的电流I;②用酒精灯较短时间加热钨丝，闭合开关温度下通过钨丝的电流 I;

S，记录较高S，记录高温度下通过钨丝的电流I;答案：1〕试验电路2〕试验步①按电路图连接电路，图，骤：试验数据记录表：闭合开关S，记录常温下通过钨丝的电流I；②用酒精灯较短时间加热钨丝，闭合开关 S，记录较高温度下通过钨丝的电流I；③S，记录高温度下通过钨丝的电流I；试验数据记录表10. 考点：电热试题解析：试验电路图如图试验步骤：①依据电路图连接电路，观看并记录装置甲、乙、丙中温度计的示数t0

，并记录装置甲、乙、丙中电阻丝的阻值R。②闭合开关S，通电一段时间，观看观看并记录装置甲、乙、丙中温度计的示数t。③ 依据公式Δt=t-t0计算出装置甲、乙、丙中温度计的示数变化量 Δt并将数据记录在表格中。试验数据记录表：2〕试验步骤：①依据电路图连接电路，观察并记录装置甲、乙、丙中温度计的示数记录装置甲、乙、丙中电阻丝的阻值R。②

t0闭合开关S，通电一段时间，观看观看并记录装置甲、乙、丙中温度计的示数t。③依据公式Δt=t-t0数变化量验数据记录表

Δt并将数据记录在表格中。〔3〕实考点：串并联电路的规律试题解析：依据试验的目的与要求，应将定值电阻R1测量

与变阻箱R2

串联，并用电压表V1定值电阻R两端的电压，电压表V测量电源电压;1 2试验电路图如图所〔1〕断开开关，按如下图连电路，电阻箱调至阻值较大处;〔2〕调整电阻箱RR，闭合开关，读出电压表V的示数为UV2 21 1 1 2U

1

总、RR记入表格中;1 21〔〕断开开关，调整电阻箱3

阻值为R，闭合开关，读出电压表V的示数为UR2 22 1 2电压表V的示数为U总，并将UU总、R2 2 1〔4〕仿照步骤3，转变电阻箱R2R记入表格中;224次试验，读出电压表V1为U～UVU总，将U总、U～3 6 2 3URR～R记入表格中;6 1 23 265〕依据 计算出六次的总电阻R并分别记录在表格中。答案：〔1〕试验电路见图5

2〕试验步骤①断开开关，按图5连电路，电阻箱调至适当阻值；②闭合开关，读出电阻箱的数值RV的2 1示数UV的示数U，并将RRUU的数值记入表格中；③断开开1 2 1 1R462次R并记录在表格中。〔3〕试验数据记录表考点：电功率测量试题解析：考察电功率的测量。1〕并联电路的电压相等，依据

可知，试验中，探究时需要掌握的变量是电压试验数据记录表格如下：答案：〔1〕电流〔2〕如下表考点：欧姆定律及应用试题解析：〔1〕此题中需要考虑电压表的量程，无论电压表测量哪个电阻的电压，电压表的示数都不能超过15V，因此选用R、R1 3

两个电R联1上的电压为R不超过15V假设选用用RR1 2则电阻R上的电压为超过15V，故不能选用RR1 1 2假设选用用RRR15V，但是指针偏转1 4 1角度较小，不简洁读数，因此因此选用RR两个电阻串联最适宜，设计的电路图1 3如以下图〔2〕测量步骤：①依据电路图连接电路；②闭合开关S，读出电压表的示数U1〔3〕串联电路中的电流处处相等，则变形得：答案：1〕

2〕①依据电路图连接电路；

②闭合开关S，读出电压表的示数U3〕U= 〔或U=3U〕1 1考点：电阻的测量试题解析：〔1〕没有电压表，用一个电流表测通过被测电阻的电流，由于只有一个开关，则实行把滑动变阻器、电流表与待测电阻串联接入电路，利用电源电压不变的特点，先后测出滑动变阻器阻值全部接入电路和不连入电路时电路中的电流，然后利用欧姆定律即可求出待测电阻的阻值．试验电路图如下图：〕2 Ia

aI

表示滑片滑到bbU=I

R，U=I〔R+R〕ax b x m由于电源电压不变，则：IR=I〔R+R〕ax b x m解 R==得： x==或10ΩI/〔I-I〕〔IaIb端时b a b a b电流表读数，答I和I〕1 2考点：电功率测量试题解析：分析：要测灯泡的额定功率，依据R=可知应用电流表测出通过电阻的电流、电压表测出其两端的电压；试验中无电压表、有定值电阻，可依据并联电路的电压特点设计电路，即先用电流表测出通过定值电阻的电流使定值电阻两端的电压为1.5V，再用电流表测出并联电路的电流，进一步依据并联电路的电流特点求出通过灯泡的额定电流，依据P=UI求出灯泡的额定功率．解答：解：〕S1 S1 2

时，灯泡与定值电阻并联，电流表测的是定值电阻 R0的电流，调整滑动变阻器使小灯泡正常发光即两端的电压为1.5V，依据欧姆定律求出通过定值电阻的电流，即I=；1；〔2〕然后断开开关SSSI2 3 1 2

的电流不变，依据并联电路的电流特点求出灯泡的额定电流R0I=I﹣IL 2 1P=UI即可求出灯泡的额定功率P=UI=1.5V×〔I﹣I〕．L 2 1所以答案为：SS1 2

，断开S3

，调整R1

并记录I11②断开开关SSSI112 3 1 22〕P=1.5V×〔I2

﹣I〕点评：此题考察了并联电路的特点和欧姆定律的应用，关1键是知道电路图分析出无电压表、有定值电阻时测未知电阻试验的原理，对学生的分析力量要求较高．答案：见解析考点：电阻的测量试题解析：分析：〔1〕通过题意分析，用一块电压表来测量电阻R是要通过开关的通断来转变电路的x性质，从而表示出RS要x 2与Rx联，电压表应与R0〔2〕当开关SRS2 0 2合时，电路中只有R工作，电压表测电源的电压，依据串联电路的特点结合欧姆定律得出等式，0解答：

的表达式．Rx解：〔1〕由题意可知，开关S2与Rx并联，电压表与R0并联，如以下图所示；〔2〕当闭合开关S1压表的示数为U1

断开开关S2

R0

两端的电压，则电闭合开关SS1 2

时，电路为R0

的简洁电路，电压表测电源的电压，则电压表的示数为 U；2RU=U﹣Ux x 2 1由于串联电路各处的电流相等，故有所以答案为：〔2〕 R．0点评：此题考察学生识别电路和设计电路的力量，会依据要求连接实物电路，并会娴熟应用串联电路的特点和欧姆定律是解决此题的关键．答案：见解析考点：电阻的测量试题解析：分析：〔1〕两灯泡串联，开关S掌握整个电路，SS1 2 3出电源的电压和R两端的电压，因此将电压表的负接线柱与SSx 1 2连接即可；〔2〕依据欧姆定律的变形公式R=进展分析，依据串联电路的电压特点求出定值电阻两端的电压，依据欧姆定律求出电路中的电流、求出待测电阻的阻值．解答：解：〔1〕开关S3的左接线柱与Rx的左侧相连即可，如下图：2〕开关SSS断开时，电压表测电源的电压示数为USS1 2 3 1 1 3闭合，S2

断开时，电压表测Rx

两端的电压示数为U2定值电阻两端的电压U=U﹣U，0 1 2电路中的电流I=所以答案为：〔1〕如下图；〔2〕 ．点评：题考察学生识别电路和设计电路的力量，会依据要求连接实物电路，并会娴熟应用欧姆定律是解决此题的关键．答案：见解析考点：电阻的测量试题解析：分析：要测出Rx

的阻值应测得Rx

两端的电压及通过Rx

的电流，但题目中没给出电压表，故可用电流表与定值电阻串联起来充当电压表使用．依据实物图的连线方法进展连线即可．〔2〕由电流表A的示数可得流过R的电流，由欧姆定律可求得R两端的电压，2 0 0由并联电路的特点可知R两端的电压，则由欧姆定律可求得R的阻值．x x解答：解：〔1〕Rx

A1

串联，再将AR2 0

串联的局部并联在Rx

两端即可，答案如图〔2〕R0两端的电压U=I2R0Rx两端的电压与R0两端电压相等，通过Rx的电流为I1，故由欧姆定律可得：答：Rx

的阻值为点评：此题难点在于学生无法想到可以用电流表来代替电压表测出电压；在学习电流表及电压表时要理解它们的性质能做到敏捷应用．答案：见解析考点：电阻的测量试题解析：分析：试验中没有电流表，要测电阻的阻值可以依据串联电路各处的电流相等进展设计电路图；即两电阻串联，依据电阻两端电压表的示数求出电路中的电流，依据串联电路的电流特点和欧姆定律求出待测电阻的阻值．解答：解：〔1〕两电阻串联，电压表V测R2 x2〕两电阻串联，电压表VR0两端的电压，示数为UI=1 1电压表V测RU2 x 2则R所以答案为：〔1〕如上图所示；〔2〕点评：在试验设计题中和计算题中，通过闭合和断开开关或移动滑片来转变电路连接状态，利用电源电压不变或并联电路支路电压相等，列出等式解题，是很典型、很常见、很简洁的方法，肯定要把握．答案：见解析考点：电阻的测量试题解析：分析：由伏安法测电阻的原理可知，要求电阻，需要知道待测电阻两端的电压及通过待测电阻的电流；由于试验器材中有电表，但没有电流表，可以通过开关的断开、闭合利用电压表分别测量总电压和

两端的电压，Rx利用串联电路中的电流特点和欧姆定律表示出电路中的电流建立等式即可求出R的x阻值．解答：解：〔1〕电阻R与待测电阻R串联，用两个开关掌握电压表测串联电路电0 x压或测定值电阻电压，电路图如下图．①闭合开关SSRR2 1 x 0登记电压表示数U；②断开开关SSRU；2 1 0 0∵串联电路中总电压等于各分电压之和，∴RXU=U﹣U，X 0电路电流I=I=，0∵I=∵I=Rx=所以答案为：〔1〕如上图所示；〔2〕如上所述；〔3〕R= ．x点评：伏安法测电阻是