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新情境实验专题新情境实验是2009年以来山西中考新加的实验类型,此题型主要考查控制变量法的应用、实验数据的分析、实验结论的书写等,同学们需要熟悉物理实验中的常用方法,如控制变量法、转换法等,还需要学会搜集、处理数据,如能设计实验数据表格并能通过分析数据得到相应的实验规律、解释相关的现象。类型一光学实验1.[2019·大同一模]为了探究影子长度与哪些因素有关,某科学兴趣小组的同学做了如图TX7-1所示的实验:在水平地面上竖直固定一根长杆,长杆上装有一个可以上下移动的点光源A,再在地面上竖立一根短木条(短木条始终低于点光源A)。图TX7-1(1)保持短木条的长度和位置不变,该同学将点光源A从图示位置逐渐向上移动,测得数据如下表所示。点光源的高度H/cm2030405060影子长度L/cm3015107.56该科学兴趣小组同学做此实验,想要验证的假设是。(2)分析上述实验数据还可得到:在点光源逐渐上移过程中,若点光源高度的增加量相同,则影子长度L的变化量(选填“增大”“减小”或“不变”)。(3)图中s可表示点光源到短木条的距离,如果要探究影子长度L与点光源到短木条的距离s的关系,应如何操作。2.如图TX7-2所示,某同学用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律,当向水透镜里注水时,水透镜的焦距将变小;当从水透镜里抽水时,水透镜的焦距将变大。(1)如图甲所示,一束平行于主光轴的光射向水透镜,在光屏上得到一个最小、最亮的光斑,则此时水透镜的焦距为cm,实验前,应调节烛焰、水透镜和光屏三者中心在。图TX7-2(2)该同学移动蜡烛、水透镜和光屏至图乙所示位置时,恰能在光屏上看到清晰的像,利用此成像特点可制成(选填“照相机”或“投影仪”);若仅将蜡烛与光屏位置对调,则在光屏上(选填“能”或“不能”)看到清晰的像。(3)在图乙所示实验情景下,该同学把自己的眼镜给水透镜“戴上”(如图丙所示),当从水透镜中抽出适量的水后,他发现烛焰的像再次变得清晰,由此判断该同学戴的是(选填“近视”或“远视”)眼镜。3.某兴趣小组在“自制水膜透镜”活动中,如图TX7-3所示,将内径为4mm的细铁丝圆环在清水中浸一下后取出,布满圆环的水膜犹如透镜。实验过程中,小张和小华发现该透镜的观察范围太小,想制作更大的水膜透镜,但又易破裂。为探究液膜的增大与哪些因素有关,他们提出了如下猜想:图TX7-3猜想一:可能与制作圆环的材料有关;猜想二:可能与液体的种类有关。(1)为了验证猜想一,小华选用细铁丝、细塑料条、细铝条制成圆环,改变圆环直径后,分别浸入水中获取液膜,测量出液膜即将破裂时的最大直径。实验前,他应该控制三种材料横截面的和相同。(2)为了验证猜想二,小张找来比水黏稠的透明色拉油、胶水,将细铁丝圆环分别浸入两种液体中,重复上述实验,记录的数据如下表所示:液体色拉油胶水圆环的最大直径/mm910于是小张就得出结论:液体越黏稠,液膜的最大直径越大。针对小张的实验过程,请指出存在的两个主要问题:①;②。(3)实验中,将大小相同的胶水膜和水膜,放在书本前相同距离处,发现透过胶水膜观察到的正立的“字”更大一些,原因是。类型二热学实验4.学习了温度的知识后,小梦查资料得知一般物质都有“热胀冷缩”的性质。物体受热时在长度方向上的膨胀叫线膨胀。线膨胀是物质的一种物理属性,物体的线膨胀会受哪些因素的影响呢?下表是探究小组的实验记录(铜、铝线的横截面积相同)。实验序号材料原长/m温度升高/℃伸长量/mm①铜1100.19②铜2100.38③铜1300.57④铝1300.69⑤铝2100.46请根据实验记录完成下列各题:(1)该实验应准备的两种测量仪器是刻度尺和。(2)比较实验序号,可得初步结论:当原长和升高的温度相同时,物体的线膨胀与材料有关。(3)比较实验序号①和③可得到的初步结论是。(4)在铺设铁路铁轨时,为了防止夏天太阳暴晒下,铁轨受热膨胀而隆起,请你为施工队提出一条建议:。5.[2019·山西千校联考一]冬天,小梦爸爸常在楼顶的太阳能水管上裹一层保温材料,以防止水管中的水结冰,起到保温的作用。小梦想:保温材料的保温效果与材料的种类有关吗?小梦用厚度相同的泡沫塑料和棉被分别裏住两个大小完全相同的盒子,盒盖上开有插温度计的小孔。在两个盒内各放一个烧杯,烧杯中倒入质量和温度都相同的水,立即盖上盖子,每隔10min记录一次杯中水的温度,并绘制了如图TX7-4所示的图像(图像A表示泡沫塑料,图像B表示棉被)。图TX7-4(1)在这个实验中,保温材料的保温效果是通过观察来显示的。(2)分析图像可知,实验时周围环境的温度为℃,由图像还可以获取的信息有(写出一条即可)。6.[2019·山西适应性训练]汽车里的防冻液是由不易蒸发、密度为1.11g/cm3的乙二醇和纯净水混合而成的,含水量不同,其沸点和凝固点都会发生改变,对此小明选用不同含水量的防冻液进行了实验探究,并记录实验数据如下表。含水量/%50403020105防冻液沸点/℃106107110120142160防冻液凝固点/℃-35-30-25-20-15-10(1)根据表中的数据在图TX7-5中作出防冻液的沸点和含水量的关系图像。图TX7-5(2)通过表中的数据,请分析东北地区防冻液比海南地区防冻液的含水量要(选填“大”或“小”),理由是。7.[2019·山西百校联考四]小红发现蜂蜜在夏天比在冬天更容易从瓶中倒出,她想:蜂蜜的黏性可能与温度有关。于是她设计实验方案进行了探究:将适量的蜂蜜等分成三份分别装入三个小瓶,一瓶放在冰箱的冷藏室内,一瓶放在室温约为20℃的室内,另一瓶放在微波炉内加热一会儿。然后找三支相同的试管,用三支相同的滴管分别从三个小瓶中各取一滴蜂蜜,同时分别滴到同样倾斜放置着的试管内壁上,如图TX7-6所示,观察各滴蜂蜜流到试管底部的时间并进行比较。小红完成了实验,并记录了如下表所示的实验数据。图TX7-6放置位置在冰箱中在室内经微波炉加热温度较低一般较高流到试管底部的时间较长一般较短(1)小红是通过比较来反映蜂蜜的黏性的。(2)分析表格中的数据可以得出的结论是。(3)这一结论可以用图TX7-7中的图像来表示。图TX7-7[来源:学科网]8.小华在电视节目里看到,在气温低于0℃的寒冷冬季,为保障交通安全,交警在积雪的路面上撒盐,路面的冰雪就会熔化;在没撒盐的道路上,汽车反复碾压也会使积雪熔化,她对上述积雪熔化的原因作出如下猜想:猜想一:加盐可能使冰雪在低于0℃时熔化;猜想二:汽车碾压增大了压强,冰雪就可能在低于0℃时熔化;猜想三:汽车碾压使冰层变薄了,冰雪就可能在低于0℃时熔化。为验证她的猜想,同学们用冰块模拟冰雪进行了如下探究:(1)在气温较低时,将冰块放入易拉罐中并加入适量的盐,用筷子搅拌大约半分钟,观察到有些冰块已经熔化,用温度计测量罐中冰水混合物的温度,温度计示数低于0℃,证明猜想一是(选填“正确”或“错误”)的;同时观察到罐底出现了白霜,这是发生了(填物态变化名称)现象。(2)如图TX7-8所示,在气温低于0℃的室外用窄长凳支起甲、乙、丙三块冰块,甲和乙的厚度相等并大于丙的厚度,把完全相同的三根细钢丝分别挂在冰块上,钢丝下分别挂上体积相同的实心铁块或泡沫块,过一段时间后,甲、丙上的钢丝都陷入冰块中相同的深度,乙上的钢丝未明显陷入冰块。通过比较甲、乙中钢丝陷入冰块的情况可知:甲钢丝下的冰受到的压强(选填“增大”“减小”或“不变”),使冰发生了熔化,此时冰的熔点(选填“高于”“低于”或“等于”)0℃,说明猜想二是(选填“正确”或“错误”)的。比较甲和丙则可说明猜想是错误的。图TX7-8类型三力学实验9.某学习小组的同学做了一支如图TX7-9所示的水火箭,探究水火箭的水平飞行距离与哪些因素有关。他们在容积为2000mL的可乐瓶内装入不同体积的水,每次发射的角度(与水平面的夹角)均为20°,向瓶内打气直至水火箭向前射出。下表是他们在实验中收集到的数据:图TX7-9可乐瓶容积2000mL发射角度20°水量/mL300400500600700第一次距离/m18.2619.620.9519.9516.98第二次距离/m17.4220.324.3623.3614.36第三次距离/m22.3319.5821.3221.3419.34(1)由实验方案可知,他们探究的问题是?(2)本实验中,发射角度为20°时,可乐瓶内装上不同体积的水,进行多次实验的目的是______________________________________________________________________________________________。(3)你认为水火箭的水平飞行距离还可能与哪些因素有关?写出你的一个猜想:______________________________________________________________________________________________。10.珍珍观察到电风扇、台灯等有个大而重的底座,可使它们不易翻倒。物体的稳定程度(稳度)与哪些因素有关呢?她猜想:可能与物体所受的重力大小、重心高低及支持面的面积大小有关。如何比较物体的稳度大小呢?她发现,让不同的物体倾斜相同的角度时,有的物体翻倒,有的物体不翻倒,翻倒的说明其稳度较小。于是,她将物体放在表面粗糙的水平木板上,让木板绕O点转动,通过观察物体刚好翻倒时木板转过的角度大小(物体不滑动)来比较物体稳度的大小,如图TX7-10Ⅰ所示。图TX7-10在探究物体的稳度大小与物体重心高低的关系时,她制作了三块重力相同、外形完全相同、重心高低不同的圆柱体,如图Ⅱ中的甲、乙、丙所示。实验时,将它们依次放在木板上,分别记下让它们刚好翻倒时木板转过角度θ的大小。实验记录如下表。实验次数123重心离支持面的高度低中高物体刚好翻倒时木板转过的角度θ大较大小稳度大较大小(1)物体刚好翻倒时木板转过的角度θ越小,间接反映了物体的稳度越(选填“大”或“小”)。(2)该实验现象表明,物体的重心越,其稳度越大。(3)依据以上结论,卡车装货时,应把重的货物装在(选填“上”或“下”)层,可使货物不易翻倒。11.在课外实践活动中,小明带了一块已切成长方体的肥皂(如图TX7-11甲所示,前、后面保留了凹下去的字)做了以下实验:图TX7-11(1)测肥皂的密度:①小明需要的测量工具是、。②小明测出相关物理量,计算密度的表达式应为。(用直接测量的物理量表达)③用上面方法测出的密度值(选填“偏大”或“偏小”)。(2)探究滑动摩擦力的大小与接触面积大小的关系时,小明提出了以下的设计方案:①在肥皂的侧面安装一个拉钩,如图乙所示,将没有字的一面放在水平桌面上,用弹簧测力计拉着它做匀速直线运动,读出其示数为F1;②用小刀将有字的部分削平后,将该面放在同一水平桌面上(接触面的粗糙程度与①相同),如图丙所示,用弹簧测力计拉着它做匀速直线运动,读出其示数为F2;③比较得出结论:若F1和F2不相等,则说明滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关;若F1和F2相等,则说明滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关。同一小组的小红认为这个设计方案不妥,请你说出其原因:,并提出你的改进方法:。12.快速骑自行车,我们会感到空气阻力,而且骑车速度越快,感觉空气阻力越大。由此小张同学猜想:物体所受空气阻力大小与物体运动的速度大小有关。在一个无风的周末,小张和爸爸开汽车来到郊外一段人车稀少的平直公路上。小张打开汽车天窗,将如图TX7-12所示装置固定在汽车车顶。爸爸依次以5m/s、10m/s、15m/s、20m/s的不同速度在平直公路上各匀速行驶一段距离,小张依次将汽车不同行驶速度时的弹簧测力计的示数记录在下表中。根据二力平衡可知,弹簧测力计的示数大小近似等于小车及挡板受到的空气阻力。图TX7-12汽车速度v/(m·s-1)5101520弹簧测力计示数F/N0.10.51.11.9实验装置中用小车而不是木块,并将其放在表面平滑的木板上,目的是减小摩擦对实验结果的影响。(1)分析上表中的实验数据可知,物体