1、题型题型 15 创新探究题创新探究题 一一、声学、光学、热学创新探究题、声学、光学、热学创新探究题 1. 在冬天或夏天雨雾中驾车时，前后及两侧挡风玻璃上雾蒙蒙的，物理兴趣小组的同学想知道 雾的成因及消雾的快慢与哪些因素有关，他们进行了下列的思考及探究： (1)在下雨天或雾天里，空气中的湿度较大，且因大雨或雾天的空气温度降温，使得车窗玻璃本 身的温度相对较低， 车内水蒸气遇 发生 (填物态变化名称)从而形成小水珠； 根据相 关数据，车内外温度差达到 10 以上就很容易在玻璃 (选填“内侧”或“外侧”)起雾. (2)车窗起雾无疑是驾驶安全的大敌.为使视野清晰以保证驾车安全， 就必须在最短时间内消除
2、雾 气.影响用风消除玻璃水雾快慢的因素有哪些？同学们作了如下猜想： 猜想一：甲组同学认为与风速有关； 猜想二：乙组同学认为与风的温度有关； 要验证猜想一，实验中应保持其他条件不变，只改变 . 为了验证猜想二，同学们做了相应实验，并将实验数据记录在如下表格中： 风力挡位 温度 消除水雾所用时间 3 热风 30 秒 冷风 40 秒 【分析与结论】由实验数据可得出的结论是：在 一定时，所吹风的 ，除雾越 快. 【交流】从车窗起雾的成因反推：消雾的有效途径除了迅速提高车窗玻璃的温度外还可以通过 来实现. 【答案】(1)冷 液化 内侧 (2)风速 风速 温度越高 通过空调系统换干燥空气进入车内 (答案出
3、现“干燥的空气进入车内”即可) 【解析】(1)大雨或雾使外界温度低于车内温度，车窗玻璃的温度相对较低，车内空气中热的水 蒸气遇到冷的车窗玻璃会液化成小水滴； 车内外温度差达到 10 以上时， 车内温度高， 车外温度低， 这样会在车窗玻璃内侧出现小水珠，即为我们看到的雾；(2)实验采用控制变量法，在探究风速这一 因素对实验的影响时，应保持其他条件不变，只改变风速大小，观察实验现象；从表格数据可以看 出，风力挡位均为 3，即风速相同，温度有热风和冷风两种，对应时间分别为 30 秒和 40 秒，可得 出的结论是：在风速一定时，所吹风的温度越高，除雾时间越短，即除雾越快；由实验结论可知， 影响除雾快慢
4、的因素有：风速和所吹风的温度，迅速提高车窗玻璃的温度，使车内的水蒸气不容易 在车窗玻璃上发生液化，从而达到除雾的目的，除此之外还可以使车内空气相对干燥起来，也可以 达到除雾的效果. 2. 小明家装修新房时希望卧室有较好的隔音效果，为了比较几种常见装修材料(聚酯棉、软木、 泡沫)的隔音效果，除了待检测的材料外，可利用的器材还有：音叉、机械闹钟、鞋盒. (1)在本实验中适合做声源的是 ；你认为另一种器材不适合做声源的原因是： _. (2)小明将声源放入鞋盒内，并用不同的待测材料包裹鞋盒，他设想了两种实验方案： 方案 A：让人站在距鞋盒一定距离处，比较所听见声音的响度. 方案 B：让人一边听声音，一
5、边向后退，直至听不见声音为止，比较此处距鞋盒的距离. 为了使实验结果准确可靠，实验时包裹声源的各种不同待测材料的 应该相同；A、B 方 案中你认为较好的方案是 ，你这样选择的理由是_ _. (3)通过实验得到的现象如下表格所示： 材料 聚酯棉 软木 泡沫 距离/m 1.0 3.2 2.0 通过分析数据可知，待测材料隔音性能由好到差的顺序为 ，如 果单纯考虑隔音的效果，我们应该选择的隔音材料是 . (4)根据生活的经验，我们猜想材料的隔音效果还与材料的 等有关. 【答案】(1)机械闹钟 音叉振动时响度会越来越小而且不持久 (2)厚度 B A 方案中人耳很 难判断不同时刻发出声音的大小，而响度接近
6、的声音的大小也难以判断；而 B 方案中，同样的一个 人，听力在很短的时间间隔中是差不多的，只需判断听不见时的距离就可以了 (3)聚酯棉、泡沫、 软木 聚酯棉 (4)厚度(硬度) 【解析】(1)实验中的声源要保证响度稳定，机械闹钟可以达到这点，而音叉发声会越来越小， 而且时间不长就停止发声了，不适合做该实验的声源；(2)根据控制变量法的要求，探究隔音效果与 材料的关系时，应该保持不同材料的厚度不变，两个方案中，声音能不能听见比判断声音的大小要 更方便、准确，所以选择 B 方案；(3)我们听到声音的大小随着与发声体距离的增大而减小，材料的 隔音效果越好，能够听到声音的距离越近，据此可得用聚酯棉包裹
7、的发声体从聚酯棉中传出的声音 响度最小，所以它的隔音效果最好，如果只考虑隔音效果，应选择它做隔音材料；(4)根据生活经验， 材料的隔音效果还与其厚度(硬度)等有关. 3. 小黄同学做“比较两种材料保温性能”的实验，他取和两种保温材料，两支相同的温度 计，两个相同的大玻璃烧杯，钟表和初温相同、质量相等的热开水，以及细线、硬纸片、剪刀等， 做了两个外形相同的保温装置，其中一个装置如图甲所示，然后在相同环境的房间里同时开始做实 验.根据实验测得的数据绘得图乙所示“水温与时间关系”的图像. 实验过程中室温基本不变. (1)小黄同学在选取实验器材及实验环境时，做到了那么多“相同”，说明实验中用到的主要探
8、 究方法是 . (2)保温材料宜选用导热性能 (选填“好”或“差”)的物质制造. (3)和哪种材料的保温性能好？ (选填“”或“”)，判断的依据是 _ _. (4)对于同一保温材料内的水， 在1020 min时间段放出的热量 (选填“大于”“等于” 或“小于”)2030 min 时间段放出的热量. (5)在整个实验过程中，内的水放出的热量 (选填“大于”“等于”或“小于”)内 的水放出的热量. (6)根据图像可知，小黄做上述实验时的环境温度(即室温)在 左右. (7)根据水温随时间变化的曲线图像可知，开水在冷却过程中温度随时间变化的特点是 _. 【答案】(1)控制变量法 (2)差 (3) 相同
9、的时间内中水温变化比中水温变化慢 (4)大 于 (5)等于 (6)20 (7)随着时间的增加，降温速度先快后慢 【解析】(1)小黄同学在选取实验器材及实验环境时，做到了那么多“相同”，说明实验中用到 的主要探究方法是控制变量法；(2)保温材料要选择导热性差的物质制造；(3)由题图可看出，在水的 初温相同时，前 120 分钟，中水的温度比中水的温度高，故的保温性能好；(4)单位时间内温 差越大，放出的热量就越大，由题图知在 1020 min 的温差比 2030 min 的温差大，故对于同一保 温材料内的水，在 1020 min 时间段放出的热量大于 2030 min 时间段放出的热量；(5)在整
10、个实 验过程中，初温都是 80 ，末温都是 20 ，都是水，质量也相同，根据 Qcmt 可知放出的热量 也相等；(6)随着时间的推移，最后水的温度基本不变化，也就是与室温差不多，即达到了热平衡， 此时的温度大约是 20 ，所以说室温大约是 20 ；(7)由图像可知，随着时间的增加，降温速度先 快后慢. 4. 在阳光明媚的天气，小明在茂密树下的地面上常常会看到一些光斑，下表是他探究光斑形状 后得到的实验记录. (1)由于太阳距离我们很远，因此到达地面的太阳光几乎是平行的，所以当小孔到地面的距离足 够小时，地面上的光斑与小孔的形状是 (选填“一致”或“不一致”)的，这 _(选填“是”或“不是”)太
11、阳的像.要使太阳通过小孔成像， 必须注意小孔的大小和小孔到 地面的距离，当小孔到地面的距离一定时，小孔越 (选填“大”或“小”)，地面上就越容易 得到太阳的像. (2)如果小明想继续探究“光斑的形状是否与小孔到地面的距离有关”，小明接下来的操作 是 . (3)该同学知道树荫下的圆形光斑就是太阳通过树叶间的小孔在地面上成的像，他测出了某一个 光斑的直径为 1.4 cm，光斑到小孔的距离为 1.5 m，从书上查到太阳到地球的距离为 1.51011 m，由 此可以估算出太阳的直径为 m. 【答案】(1)一致 不是 小 (2)保持小孔的形状、大小不变，改变小孔到地面的距离，观察光 斑的形状是否改变，多
12、次实验，分析得出结论 (3)1.4109 【解析】(1)由表中实验数据可知，当小孔到地面的距离足够小，地面上的光斑与小孔的形状是 一致的，这不是太阳的像.当小孔到地面的距离一定时，小孔越小，地面上就越容易得到太阳的像； (2)根据控制变量法可知：每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被 改变的这个因素对探究问题的影响，分别加以研究，最后再综合解决.探究“光斑的形状是否与小孔 小孔的形状 小孔的最大外径/mm 1 5 10 1 5 10 1 5 10 地 面 光 斑 形 状 小孔距地 10cm 时 小孔距地 20cm 时 小孔距地 40cm 时 小孔距地 80cm 时 小
13、孔距地 120cm 时 小孔距地 200cm 时 到地面的距离有关”，根据控制变量法的思想，小明接下来的操作是：保持小孔的形状、大小不变， 改变小孔到地面的距离，观察光斑的形状是否改变，多次实验，分析得出结论；(3)光斑的直径与光 斑到小孔的距离的比值是一个定值.根据光线传播的可逆性可知，太阳直径和太阳与小孔之间的距离 的比值是一个定值， 且和光斑的直径与光斑到小孔的距离的比值相等， 则太阳的直径 d1.4 cm 1.5 m 1.5 1011 m1.41011 cm1.4109 m. 5. 小明多次乘车了解到夜间开汽车， 若车内灯亮， 车内物体会在前面的挡风玻璃上成清晰的像， 干扰司机的视野，
14、影响行车安全.那么，物体在透明平板玻璃中成像的“明”、“暗”程度与哪些因 素有关呢，对此小明作了以下猜想： 猜想 1：透明平板玻璃成像的“明”、“暗”程度可能与物体离光源的距离有关； 猜想 2：透明平板玻璃成像的“明”、“暗”程度可能与光源的强度有关； 猜想 3：透明平板玻璃成像的“明”、 “暗”程度可能与物体的颜色有关. 为探究此现象，小明设计了两个实验方案： 方案一：如图所示，在水平桌面上竖直固定一块透明平板玻璃，取一物体固定在离透明平板玻 璃 0.5 m 的 A 点，在桌面的 C 点先后用不同功率的灯照亮 A 点处的物体，观察同一物体不同光照下 在透明平板玻璃中所成像的“明”、“暗”程度
15、.各次实验人的眼睛都在同一位置从右向左观察物体 在透明玻璃板中成的像，结果记入表一. 表一 灯的功率/W 物体和灯 的距离/m 像的明 暗程度 5 1 暗 25 1 较暗 40 1 亮 方案二：同一物体位置固定在 A 点不动，用同一盏 5 W 的灯先后在桌面 B、C、D 三点照亮 A 处的同一物体，同一位置观察同一物体在透明平板玻璃(仍固定不变)中成像的“明”、“暗”程度， 结果计入表二. 表二 灯的功率/W 物体和灯 的距离/m 像的明 暗程度 5 0.5 明 5 1.0 较明 5 1.5 暗 (1)物体在透明平板玻璃中成的像是根据光的 原理形成的. (2)小明是用方案一来探究猜想 (选填“
16、1”“2”或“3”). (3)分析方案二的实验数据及结果可得结论：物体与灯的 越小，物体所成的像越亮. (4) 小 明 猜 想 3 中 “ 物 体 的 颜 色 ” 这 个 变 量 在 方 案 一 和 方 案 二 中 是 通 过 使 用 _来进行控制的. (5)细心的小明还发现小轿车的挡风玻璃是倾斜的， 这样设计的目的是夜间开车时车内物体通过 挡风玻璃所成的像在车窗的 (选填“上方”或“下方”)， 不影响司机观察路况； 而大型货车 的挡风玻璃不太倾斜，这时车内物体所成的像尽管在司机的正前方，但由于司机的座椅位置较 (选填“高”或“低”)，人观察路面是俯视的，并不影响司机观察路况.请你就此现象根据
17、光学知识 对司机提出一条有利于安全行驶的建议： _ _. 【答案】(1)反射 (2)2 (3)距离 (4)同一光源照射同一物体 (5)上方 高 夜间行车时，应将 车内灯关掉 【解析】(1)物体在透明平板玻璃中成的像是根据光的反射原理形成的；(2)当研究像的“明”、 “暗”程度与光源的强弱有关时，应该控制其他因素不变，改变灯泡的功率，所以小明是用方案一 来探究猜想 2；(3)分析方案二的实验数据及结果可得结论：物体与灯的距离越小，物体所成的像越 亮；物体与灯的距离越远，物体所成的像越暗；(4)根据控制变量法的思想，方案中通过用同一光源 照射同一物体，使物体的颜色相同；(5)根据物体在平面镜中成像
18、时，物像连线与镜面垂直，物像到 平面镜距离相等.小汽车前面玻璃是倾斜的，汽车内物体的像在车窗的上方，司机看前面道路时，物 体的像不会影响司机的视线.大型货车前方玻璃不太倾斜，车内物体的像在司机的正前方，但是大型 货车比较高，司机座椅离地面高，司机看前方道路时要俯视，物体的像不会影响司机的视线.夜间驾 驶室外的光线是比较暗的，若打开驾驶室内的灯，驾驶室内物体的光线是比较强的，就可以通过前 挡风玻璃在车前形成一个虚像(平面镜成像)，干扰司机的视线，不安全，所以夜间行车时，应将车内 灯关掉. 6. 防冻液(主要成分是不易蒸发、 密度为 1.11 g/cm3的乙二醇)通常混合后加入汽车水箱使用， 很
19、多人不解：防冻液为什么要加入水使用呢？小明认为，防冻液加入水后，混合液的比热容、沸点和 凝固点都可能发生变化.下表中给出的是某品牌的防冻液加水后的沸点和凝固点. 甲 乙 (1)小明利用如图甲所示的装置探究混合液比热容的变化情况，他向两支相同试管中分别加入体 积相同、含水量不同的混合液，通过实验进行验证. 实验中存在的问题是 . 纠正错误后，实验通过 来比较混合液的比热容的大小，采用的研究方法 是 . (2)根据表中的数据在图乙中作出含水量 W 与混合液沸点 T 的关系图像. (3)混合液沸腾后冷却，小明测出其密度，发现混合液的密度比混合前利用水和防冻液的质量、 体积算出的密度要大.对于混合液沸
20、腾冷却后密度变大的原因，他提出如下猜想： 猜想 1：防冻液与水混合时总体积变小； 猜想 2：混合液沸腾过程中水大量汽化. 若猜想 1 正确，则混合液总体积变小的原因是 . (4)通过表中的数据，请分析夏天防冻液加水比冬天的要 (选填“多”或“少”)，理由 是： . 【答案】(1)没有控制混合液的质量相等 比较温度计示数的变化 转换法 (2)如答图所示 (3)分子间存在间隙 (4)少 夏天加防冻液是为了提高混合液的沸点，通过表格数据可知防冻液所加 的水越少，混合液的沸点越高 【解析】(1)比较两种物质比热容大小时，应保持两种物质的质量相等，而小明是让混合液的体 积相等，没有控制质量相等，不同混合
21、液用同一加热源在加热相同时间时，它们吸收的热量相同， 因此是通过比较温度计示数的变化来比较不同混合液比热容的大小，研究方法为转换法；(2)在坐标 轴上依次描绘出各点，然后用光滑的曲线连接，如答图 4 所示；(3)因为分子间存在间隙，因此不同 液体混合后总体积会减小；(4)夏天防冻液加水比冬天的要少；夏天加防冻液是为了提高混合液的沸 点，冬天加防冻液是为了降低混合液的凝固点；通过表格数据可知防冻液所加的水越少，混合液的 沸点越高，所加水越多，混合液的凝固点越低. 7. (1)小雨同学平时注意观察，发现爸爸晚上开车时，打开汽车头灯时，空中会出现一道直的光 柱.于是，他得出光在空气中沿直线传播的结论
22、，并进行了其他相关实验： 能在空气中看到直线光柱，可能是空气中悬浮的尘埃将光 到我们眼中所致. 若想探究光在水中是否沿直线传播，可在水中添加几滴 或撒些粉笔灰作辅助器材， 再用激光笔对着玻璃杯中的水射去， (选填“能”或“不能”)看到光在水中的直线传播路 径. (2)小雨同学回忆有一次夏天下午坐爸爸的车时，发现前方地面在“晃”动；咨询老师才知道是 因为空气受热不均匀造成光在不均匀空气中不是沿直线传播.为了验证这种分析是否正确，回到家 后，小雨利用一支激光笔、一个装有酒精的浅盘及火柴，进行了如下的探究. 如图所示，将激光笔固定在小桌上沿水平方向照射，用喷壶向激光笔的前方喷水，看到激光 笔发出的一
23、束红光射向墙面，墙面上有一个红色光点保持不动. 如果要让这束红光穿过不均匀的空气，接下来小雨的做法应该是：_ _. 如果小雨的分析是正确的， 他观察到的现象应该是： _ _. 无论是固体、液体还是气体，光在 中都是沿直线传播的. 【答案】(1)反射 牛奶(或墨水、其他饮料等) 能 (2)将装有酒精的浅盘放在激光笔前 方的下侧，用火柴点燃酒精 墙上红色的光点在晃动 同种均匀介质 【解析】(1)尘埃将光线反射后进入我们的眼中，所以我们才能看到；在水中要实现能观察 到现象，只要加入牛奶等辅助器材，这样就可以看到水中的激光路线；如果是在空气中，得用烟雾. 要使空气不均匀，可以通过加热空气等方法；(2)
24、如果要让这束红光穿过不均匀的空气，最直接的办 法就是让空气密度发生改变，改变的方法就是对它加热，所以通过利用酒精燃烧来加热空气，这样 就可以让酒精上方空气变得不均匀；(3)如果小雨的分析是正确的，他观察到的现象应该是墙上红色 的光点在晃动，也就是在不均匀的空气中光沿曲线传播，由于热空气密度在变化，所以看到的光点 在晃动；(4)无论是固体、液体还是气体，光在同种均匀介质中都是沿直线传播的. 二二、力学创新探究题、力学创新探究题 8. 物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动，这种运动只在没有空气的 空间才能发生，在有空气的空间，如果空气阻力相对物体的重力比较小，可以忽略，物体的下
25、落也 可以近似地看作自由落体运动. (1)为了探究自由落体运动时间与哪些因素有关，物理学习研究小组(一)提出了如下猜想： 猜想一：物体下落的时间与物体的材料有关； 猜想二：物体下落的时间与物体的质量有关； 猜想三：物体下落的时间与物体下落的高度有关. 为验证猜想的正确性，小组同学用 6 个金属球做了一系列实验，实验数据记录如下： 实验序号 材料 质量(g) 下落高度(m) 下落时间(s) 1 铁球 50 10 1.43 2 铝球 50 10 1.43 3 铜球 50 10 1.43 4 铝球 50 15 1.75 5 铜球 80 20 2.02 6 铁球 80 10 1.43 为了验证猜想二，
26、应比较实验序号为 和 的实验数据；为了验证猜想三，应比较实 验序号为 和 的实验数据；分析可知，物体下落的时间与物体下落的高度 (选填 “有关”或“无关”). (2)物理学习研究小组(二)也对这个问题进行了研究，他们让质量相等的铁球和纸团同时从同一 高度由静止开始下落，他们发现两者下落时间不相等，原因是：_ _. (3)如图甲是某实验小组绘制的金属球由静止自由下落的高度 h 与时间 t 关系图像；则图乙中描 述重力对该球做功 W 与时间 t 关系的四种图像中，正确的图像是 . 【答案】(1)1 6 2 4 有关 (2)纸团受到的空气阻力较大 (3)C 9. 小明在一条细线的一端系一个螺母做成了
27、一个如图所示的单摆，小明发现螺母往返摆动过程 中，每摆 10 个来回所用时间几乎相等.于是小明想到这样一个问题：螺母来回摆动一次所用的时间 t 跟哪些因素有关呢？ 【猜想与假设】 猜想一：可能跟螺母摆动的角度有关； 猜想二：可能跟细线的长度 L 有关； 猜想三：可能跟螺母的质量 m 有关. 【进行实验与收集证据】 (1)为验证以上猜想，除了铁架台、细线和螺母外，还需要的测量仪器有刻度尺、量角器 和 . (2)小明在不同条件下，测出螺母来回摆动一次所用的时间 t 后，得到的一些数据如下表： 序号 细线长 度 L/cm 螺母的质 量 m/g 螺母摆动的 角度/ 螺母来回摆动 一次的时间 t/s 1
28、 100 10 3 2.0 2 140 10 3 2.4 3 140 10 5 2.4 4 100 15 3 2.0 本实验用到的实验方法是 .对比 1、2 两次实验，可得出结论：螺母来回摆动一次 的时间 t 与 有关. 对比 2、3 两次实验，得出的结论是：螺母来回摆动一次的时间 t 与该因素 (选填“有 关”或“无关”). 【实验结论】综合分析实验数据可知，同一地点的单摆摆动一次的时间 t 只跟细线的长度 L 有 关，且细线越长，螺母来回摆动一次的时间 t 越 . 【评估与交流】实验中，螺母摆动一次所用的时间很难测准，如何能更准确地测量螺母摆动一 次所用的时间： . 【拓展应用】摆钟就是利
29、用此原理制成的，那么如果家里的摆钟变慢了，要把它调准，我们应 将摆钟的摆长调 (选填“长”或“短”). 【答案】 【进行实验与收集证据】(1)秒表(停表) (2)控制变量法 细线长度 无关 【实验结论】长 【评估与交流】测多次摆动的时间，然后求平均值 【拓展应用】短 【解析】为验证猜想，除了铁架台、细线和螺母外，还需要的测量仪器有刻度尺、量角器和秒 表(停表)；分析表中数据可知本实验用的是控制变量法；对比 1、2 两次实验可知，螺母质量和摆动 角度相同，但细线长度不同，所以时间不同；对比 2、3 两次实验，螺母质量和细线长度相同，螺母 摆动角度不同，但时间相同，说明与摆动角度无关；(综合分析实
30、验数据可知，同一地点的单摆摆动 一次的时间 t 只跟细线的长度 L 有关，且细线越长，螺母来回摆动一次的时间 t 越长；螺母摆动一次 所用的时间很难测准，测多次摆动的时间，然后求平均值可使测量的结果更准确；摆钟变慢了，说 明摆钟来回摆动一次的时间变长了，为了将它调准，应将摆钟的摆长调短. 10. 如图甲所示，钢梁向下弯曲偏离水平位置的距离 h 叫下垂量.小亮猜想：一根钢梁的下垂量 h 可能与重物对钢梁的拉力 F、两个支撑柱间距离 s 这两个因素有关，并进行如下实验： (1)要探究“一根钢梁的下垂量 h 与两个支撑柱间距离 s 的关系”，他必须控制 一 定，改变 . (2)要探究“一根钢梁的下垂
31、量 h 与所受拉力 F 的关系”，必须控制两支撑柱间距离一定，记录 下钢梁受到不同拉力时的下垂量(忽略钢梁自重的影响)，数据如下表所示： 实验次数 1 2 3 4 5 下垂量 h/cm 2 4 6.4 8.8 10.4 拉力 F/N 1 000 2 000 3 200 4 400 5 200 图乙的坐标系中已经描出三个点，请根据第 4、5 次实验数据继续描点，并画出下垂量 h 与所 受拉力 F 关系的图线. 根据图像可知：当拉力为 5 000 N 时，下垂量是 cm. 根据图像可得结论：当两支撑柱间距离等因素相同时， . 【答案】(1)重物对钢梁的拉力 两个支撑柱间的距离 (2)如答图所示 1
32、0 下垂量与重物 对钢梁的拉力成正比 【解析】(1)有两个因素(拉力和支撑柱间的距离)影响一根钢梁下垂量 h，当要探究“一根钢梁的 下垂量 h 与两个支撑柱间距离 s 的关系”，必须用控制变量法，保证另一个因素(拉力)不变，来改变 两个支撑柱之间的距离，所以答案分别为：重物对钢梁的拉力、两个支撑柱间的距离.(2)在图像中 描点，把这些点顺次连接，如答图所示.由图像可以读出当拉力为 5 000 N 的时候所对应的下垂量 h 为 10 cm，故答案为 10；F、h 图像为一条经过原点的直线，依据数学中正比例函数的特征可以 得出结论：在两支撑柱间距离等因素一定时候，下垂量与重物对钢梁的拉力成正比，故
33、答案为：下 垂量与重物对钢梁的拉力成正比. 11. 小海学习了摩擦力后知道了摩擦力大小与压力大小及接触面的粗糙程度有关，而教室里拖 过地后有位同学差点滑倒，小海想一定是因为地面有水使摩擦力减小了.而小红说银行工作人员数钱 时会用手沾一点水，说明水可以增大摩擦力.水到底对摩擦力有什么样的影响呢？于是他们利用一个 质量为 200 g 的砝码进行了以下实验： 实验一：探究水对地砖面的影响. 实验步骤： 将一块地砖放在水平桌面上，砝码放在地砖上. 将弹簧测力计水平调零后，拉动地砖上的砝码，使其做匀速直线运动，读出拉力大小即为滑 动摩擦力的大小，其依据是 .将数据记录在表 1 中. 用喷壶在地砖表面均匀
34、地喷 3 下清水后，将砝码放在地砖上，重复上述步骤读出此时拉力大 小并记录. 增加喷水量(再喷 3 下)重复上述步骤读出此时拉力大小并记录. 根据表 1 实验数据，在地砖表面喷水越多，滑动摩擦力越 . 表 1 实验次数 地砖面 拉力大小/N 1 不喷水 0.6 2 喷 3 下 0.4 3 喷 6 下 0.3 表 2 实验次数 木板面 拉力大小/N 4 不喷水 1.1 5 喷 3 下 1.5 6 喷 6 下 1.7 实验二：探究水对木板面(表面没有涂漆)的影响. 实验步骤： 将木板放在水平桌面上，砝码放在木板上. 将弹簧测力计水平调零后，拉动木板上的砝码，使其做匀速直线运动，读出拉力大小并记录
35、在表 2 中. 用喷壶在木板表面均匀喷 3 下清水后，将砝码放在木板上，重复上述步骤读出此时拉力大小 并记录. 增加喷水量(再喷 3 下)重复上述步骤读出此时拉力大小并记录. (1)根据表 2 中实验数据，在木板表面喷水越多，滑动摩擦力越 ，砝码所受滑动摩擦力 大小与喷水量 (选填“成”或“不成”)正比.对比实验一和实验二的结果，可以看出滑动摩 擦力的大小除了与喷水量多少有关，还与 有关. (2)小海经过查阅资料了解到木板是亲水物质，表面喷水后，水会渗入木板，使木板表面膨胀而 对物体的阻碍作用变大.而地砖是疏水性物质，喷水后地砖表面会形成水膜，而地砖本身不变，物块 和地砖间的滑动摩擦力因为水的
36、润滑作用而减小. (3)想一想，生活中用湿毛巾垫着更容易拧开瓶盖，说明毛巾是 性(选填“亲水”或“疏 水”)物质. (4)根据第 1、4 次实验可以判断出表面干燥的地砖比表面干燥的木板更 (选填“光滑” 或“粗糙”). 【答案】实验一：二力平衡 小 实验二：(1)大 不成 物质材料 (3)亲水 (4)光滑 【解析】实验一：由于砝码做匀速直线运动，砝码受到的拉力与受到的摩擦力是一对平衡力， 所以读出的拉力大小即为滑动摩擦力的大小；根据表 1 实验数据可知，当喷 3 下水时，地砖受到 的摩擦力为 0.4 N，喷 6 下水时，受到的摩擦力为 0.3 N，所以说在地砖表面喷水越多，滑动摩擦力 越小；实
37、验二：(1)根据表 2 实验数据可知，当喷 3 下水时，砝码受到的摩擦力为 1.5 N，喷 6 下水时， 受到的摩擦力为 1.7 N，说明在木板表面喷水越多，滑动摩擦力越大；第 6 次实验的喷水量是第 5 次 实验喷水量的 2 倍，但木板受到的摩擦力第 6 次不是第 5 次的 2 倍，说明摩擦力的大小与喷水量不 成正比；可以看出摩擦力的大小除了与喷水量多少有关，还与物质材料有关；(3)生活中用湿毛巾垫 着更容易拧开瓶盖，说明湿毛巾能增大摩擦力，所以毛巾是亲水性物质；(4)根据第 1、4 次实验可以 判断出表面干燥的地砖表面比表面干燥的木板表面更光滑. 12. 学校举行春季运动会，小明是标枪组的
38、运动员，在练习过程中小明一直在思考怎样才能把 标枪掷得远一些，通过练习和观看其他队员的投掷情况，小明做了如下猜想： 猜想一：与标枪的质量有关 猜想二：与标枪被投掷出去的角度有关 猜想三：与标枪 有关(请你再提出一种猜想) (1)小明用弹簧玩具枪、小钢球做了一系列实验，小钢球质量分别为 m 和 M，且 Mm，弹簧玩 具枪压缩弹簧长度的五分之一，实验数据记录如下表： 小钢球质量 发射角的度数() 小钢球被弹出距离(m) m 30 1.8 46 2.2 60 1.7 M 30 1.3 46 1.6 60 1.3 (2)小明根据实验数据得出初步结论：在其他条件相同时，抛射角度为 45 时，小钢球被弹出
39、的 距离最远.为了使他的结论更加可靠，还需要补充的实验是 ；从表中 数据还能得出的结论有，其他条件相同时， _. (3)将弹簧玩具枪压缩弹簧长度的五分之二(在弹性限度内)，当小钢球质量为 M，发射角为 45 时，小钢球被弹出的距离将 (选填“大于”“等于”或“小于”)1.6 m，该实验可以验证小 钢球被弹出距离的大小与 有关. (4)为了在运动会标枪项目中取得好成绩，请你给小明提出合理建议(标枪质量不变)： ； . 【答案】被抛出的初速度 (2)控制其他条件相同，在 45 角附近再找几个角度做实验 钢球质 量越大，钢球被弹出的距离越短 (3)大于 小钢球被弹出的初速度 (4)45 角左右投出标
40、枪 增大投掷标枪的初速度 【解析】还能提出的猜想有：标枪投射距离的远近与标枪被抛出的初速度有关；(2)30 、45 、 60 之间的跨度较大，无法准确判断是在 45 时，小钢球被弹出的距离最远，故应控制其他条件相同， 在 45 角附近再找几个角度做实验；从表中数据还能得出的结论是：在其他条件相同时，小钢球质量 越大，小钢球被弹出的距离越短；(3)将弹簧玩具枪压缩弹簧长度的五分之二时，弹簧所具有的弹性 势能变大，将小钢球弹出瞬间，小钢球的动能将增大，故小钢球被弹出的距离将大于 1.6 m；该实验 可以验证小钢球被弹出距离的大小与小钢球被弹出的初速度有关；(4)分析实验数据可以提出的合理 建议为：
41、45 角左右投出标枪；增大投掷标枪的初速度. 13. 在日常生活中，同学们可能经历过这样的现象，百米赛跑时，奔跑得越快，我们感到风的 阻力越大.于是小明猜想：物体所受空气阻力大小与物体运动速度的大小有关.于是在一个无风的周 末，小明和老师进行了如下实验. 小明将如图所示的装置固定在汽车车顶.老师驾驶汽车依次以不同速度匀速在水平面上行驶一 段距离，小明将弹簧测力计的示数记录在表格中. 小车速度 v/(m s 1) 5 10 15 20 弹簧测力计示数 F/N 0.1 0.5 1.1 1.9 (1)根据 的知识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. (2)实验装置中用小车而不用
42、木块，并将其放在表面平滑的车顶，目的是为了减小 对实 验结果的影响. (3)分析表中的实验数据可知，物体运动速度越大，所受空气阻力越 .若小车运动的速度 为 10 m/s，则小车的功率为 W. (4)实验完毕后，小明又进行了新的思考：空中下落的物体速度会增大.那么从足够高的高空下落 的雨滴速度会不会一直增大， 其所受的空气阻力会不会也一直增大 ？在老师的指导下， 小明知道了： 若雨滴下落时，所受空气阻力小于重力，则雨滴下落速度继续增大；若雨滴下落时，所受空气阻力 大于重力，则雨滴下落速度减小. 请你根据老师的上述指导和本实验结论并结合所学物理知识分析：一滴质量为 5 g 的雨滴从高 空下落时(
43、假设在无风天气，雨滴下落高度足够大)，所受到的最大阻力 f N，此后雨滴做 _. (5)你认为运动物体受到的空气阻力大小还与 有关. 【答案】 (1)二力平衡 (2)摩擦力 (3)大 5 (4)0.05 匀速直线运动 (5)物体的形状(其他答案 合理均可) 【解析】(1)因为汽车匀速运动，所以小车受力平衡，水平方向所受的牵引力与阻力平衡，所以 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；(2)用小车而不用木块的目的是将滑动 摩擦变为滚动摩擦，可以减小摩擦力对实验结果的影响；(3)由表中的实验数据可知，物体运动速度 越大，弹簧测力计的示数越大，说明汽车所受的阻力越大；小车运动的速度为
44、10 m/s 时，测力计的 示数为 0.5 N，可知 Ff0.5 N；则 PW t Fs t Fv0.5 N10 m/s5 W；(4)若雨滴所受空气阻力 小于重力，则雨滴下落速度继续增大，当雨滴达到一定速度时，阻力等于重力，雨滴所受到的最大 阻力为 fGmg0.005 kg10 N/kg0.05 N，雨滴受力平衡，此后雨滴将做匀速直线运动；(5)物 体所受到的空气阻力大小还与物体的形状等有关(其他答案合理均可). 14. 一次课堂上老师展示了小朋友荡秋千的图片，同时提出了一个问题：秋千小角度往复摆动 一次的时间与哪些因素有关呢？同学们联想荡秋千的情景，纷纷做出猜想，总结起来主要有以下三 种：
45、猜想 1：可能与小朋友的质量有关； 猜想 2：可能与摆动的幅度有关； 猜想 3：可能与绳长有关. (1)为了验证猜想是否正确，同学们设计了如图所示的装置，用系有细线(线长 L 可调)的小球来 模拟秋千的运动进行了如下探究(摆动角度均较小)： 如图甲所示，用细线系住一铁球，保持细线的长度不变，改变小球摆动的幅度，即 OA 的连 线与竖直方向的夹角(O 点为固定悬点)，使小球每次从 A 点由静止释放，测出小球在 AB 间往复运 动一次所用的时间 t 与夹角 的关系如下表所示： /度 4 6 8 10 t/秒 2.0 2.0 2.0 2.0 除 图 甲 所 示 装 置 外 该 实 验 还 缺 少 的 一 个 实 验 器 材 是 ， 分 析 数 据 可 以 知 _. 甲 乙 丙 使小球每次从 A 点由静止释放，用频闪相机(保持曝光时间相同)拍摄小球往返运动一次的位 置如图乙所示；在图乙装置的基础上，改变细线 L 的长度，控制角相同，使小球从静止下落，分 别用频闪相机(保持曝光时间相同)拍摄小球往返运动一次的位置如图丙所示， 由此分析可知， 上述猜 想 是正确的. (2)请设计实验来探究小球往复摆动一次的时间与小球质量之间的关系，应保持小球摆动的幅度 和
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