本站原创物理是一门以观察、实验为基础的科学,物理学中的许多规律都通过观察和实验,经过认真思索而总结出来.随着新课改的广泛深入,探究性实验试题已成为中考的一个热点,日益受到全国各省、市命题者的青睐.
一、测量型实验
测量型实验包括直接测量型和间接测量型.直接测量型实验是直接利用测量仪器对物理量进行测量,而间接测量首先要根据待测物理量与其他物理量的关系,先测出式中其他物理量,然后应用相关知识求出所需的物理量.
例1(2011年重庆市)下面四图画的是四种仪器的测量情形.
(1)图1中体温计的读数为℃；
(2)图2中电压表的示数为V；
(3)图3量筒中液体的体积为mL；
(4)图4中弹簧测力计的示数为N.
解析此题意在考察体温计、电压表、量筒、测力计这些常用测量工具的使用方法,要注意读数方法.读数时,首先要观察测量工具是否完好,其次要看清工具的量程和分度值,除长度测量有估计值外,其余不做要求.从图中可以看到,体温计、电压表、量筒、测力计的分度值分别为0.1 ℃、0.5 V、0.1 mL、0.2 N,然后用格数乘以相应仪器的分度值即可.结合上述,其读数分别为：
(1)37.80 ℃(2)7.5 V
(3)40 mL(4)2.6 N.
点评此类考题对能力要求并不高,但要求对仪器的使用必须有较高的熟练程度.初中物理仪器不太多,主要包括：用刻度尺测长度、用量筒测固体和液体的体积、用天平测固体和液体的质量、用温度计测水的温度、用弹簧测力计测量力、用电流表测电流、用电压表测电压、秒表测时间以及电阻箱、密度计、电能表等的读数,平时有目的的多练习即可.
例2(2011年南京市)用天平和量筒测量酱油的密度.
(1)将天平放在桌面上,把游码放在标尺的处,调节天平平衡；
(2)用天平测得烧杯和酱油的总质量m总为140 g.图5显示的是将烧杯中一部分酱油倒入量筒后,烧杯和剩余酱油的总质量m,则m等于g；
(3)图6显示的是从烧杯中倒入量筒内的酱油的体积V,则V等于cm3；
(4)酱油的密度ρ等于g/cm3.
解析此题以生活中常见的酱油为载体,考查了天平和量筒的使用方法以及密度公式的应用.解答此题首先要把天平放在水平桌面上,游码归零,调节平衡螺母使其平衡,接着观察天平和量筒的分度值,然后根据实验原理ρ等于mV,测量出酱油的密度.由图5知天平正确测出烧杯和剩余酱油的总质量m等于106.4 g,则倒入量筒中酱油的质量
m1等于m总-m等于140 g-106.4 g
等于33.6 g,
由图6知倒入量筒中的酱油体积
V等于30 mL等于30 cm3,
最后根据
ρ等于m1V等于33.6 g30 cm3等于1.12 g/cm3.
点评在初中阶段,此类实验主要包括用刻度尺和秒表测平均速度、用天平和量筒测固体和液体的密度、用弹簧测力计和刻度尺测滑轮组的机械效率、用电压表和电流表测电阻或测用电器的电功率等.解答此类实验题时,首先在掌握其实验原理的基础上,分析出需要测量的物理量,然后确定待测物理量与其他物理量的关系式,最后利用相应的物理公式即可求解.
二、研究型实验
此类试题通过对一些实验现象、实验数据和实验过程进行分析探究,发现和总结所蕴涵的物理规律.
例3(2011年湛江市)在湛江港码头,小华看到工人利用斜面把货物推到车上,联想到上物理课时老师讲过的知识,小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关?小华提出了以下的猜想.
A.斜面的机械效率可能与物体的重力有关
B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关
小华同学为了证实自己的猜想是否正确,于是他用同一块木板组成如图7所示的装置进行了实验探究,记录的实验数据如表1.
表1实验次数①②③斜面倾角θ30°30°45°物块重量G/N5.03.03.0斜面高度h/m0.60.60.8沿斜面拉力F/N4.22.52.8斜面长s/m1.21.21.2有用功W有/J3.01.82.4总功W总/J5.03.4斜面的机械效率60%71%(1)在实验操作过程中,应沿斜面向上拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大,应该把木板下面的木块向移动(填“左”或“右”).
(2)根据表格中数据,第①次实验斜面的机械效率为%,第②次实验中总功为J.
(3)通过对比实验①、②数据,可验证小华的猜想(填写字母)；通过对比实验②、③数据,可以得出的探究结论：.
(4)此实验主要用到的研究方法是.
(5)除了小华的猜想以外,请你猜想斜面的机械效率还可能与(写出一个)有关.
解析此题是对探究斜面机械效率的实验过程的考察,摒弃了对方法的机械记忆,对控制变量法的理解渗透在具体的实验中,考察了考生在实验探究过程中,数据分析、数据处理和总结规律的能力.在实验操作中,拉力的方向应与斜面平行且匀速拉动物体,通过移动斜面下的木块可以改变斜面的倾斜角,当木块向左移动时,斜面被垫高,倾斜角增大,反之减小.
在第①次实验中,由表1可知,
W有等于3.0 J,W总等于5.0 J,
把数据代入
η等于W有W总×100%等于3 J5 J×100%
等于60%；
在第②次实验中,由
W总等于W有η等于1.8 J60%等于3 J,
或由公式
W总等于FS等于2.5 N×1.2 m等于3 J.
通过观察对比①、②实验数据发现,此两次实验中,只改变了物体的重量,而斜面的倾斜角、光滑程度以及斜面的长度未变,说明此两次实验是探究斜面的机械效率与物重的关系,故可验证猜想A；观察对比实验②、③数据,从上向下看,发现物重和斜面相同时,倾斜角越大,斜面的拉力和机械效率也越来越大,这说明在其它条件相同时,斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率越高,或斜面的机械效率与斜面的倾斜程度正向相关.实验中探究哪个物理量与其它物理量之间关系时,就改变这个物理量,而保证其它物理量不变,这就是控制变量法.由η等于W有W总×100%等于GhFS×100%可知,斜面的机械效率还可能与斜面的粗糙程度、木板的长度、拉木块速度、木板的面积等有关.