19.理想實驗是科學研究中的一種重要方法,它是將實驗條件、過程在思維中以理想化的方式表現(xiàn)出來.如為了研究輕重不同的物體在真空中的下落快慢,科學家曾做過下面的理想實驗.
將大小相同的金、鉛、木三個實心小球,分別同時放入三種密度不同的介質(zhì)中(ρ介質(zhì)1>ρ介質(zhì)2>ρ介質(zhì)3),觀察比較三個小球下落的快慢,如圖所示.

試回答下列問題.
(1)“下落的快慢”可以通過比較三個實心小球在同種介質(zhì)的同一高度,由靜止同時釋放,下落到相同位置時所需的時間得出.
(2)在上述實驗中,三個小球下落快慢的差異由大到小的介質(zhì)依次是介質(zhì)1、介質(zhì)2、介質(zhì)3.
(3)進一步推理可得:當三個小球在真空中同時由同一高度靜止下落,它們下落快慢是相同(填“密度大的快”、“密度小的快”或“相同”).

分析 (1)體積相同、材料不同的小球在三種密度不同的介質(zhì)中,從相同高度開始做自由落體運動,通過比較下落到相同位置所用時間,比較出下落的快慢;
(2)觀察三個小球在介質(zhì)中下落到相同位置時,小球之間相對距離的大小可比較出小球在不同介質(zhì)中下落快慢的差異;
(3)該實驗運用推理法:在減小物體受到的阻力為零時,材料、質(zhì)量不同的小球下落的速度相等.

解答 解:
(1)運用控制變量法,使三個體積相同、不同材料的實心小球在同一介質(zhì)的相同高度處,同時釋放,比較下落到相同位置時所用的時間,可以判斷三個小球下落的快慢;
(2)三個小球在不同介質(zhì)的相同高度下落到相同位置時,比較小球之間相對距離的大小,即可比較出小球在不同介質(zhì)中下落快慢的差異;介質(zhì)1中小球之間距離大,說明小球下落快慢的差異大;介質(zhì)3中小球之間距離小,說明小球下落快慢的差異。灰虼巳齻小球下落快慢的差異由大到小的介質(zhì)一次是介質(zhì)1、介質(zhì)2、介質(zhì)3;
(3)比較介質(zhì)1、介質(zhì)2、介質(zhì)3發(fā)現(xiàn),三種介質(zhì)密度為:ρ介質(zhì)1>ρ介質(zhì)2>ρ介質(zhì)3,密度越小,小球下落快慢的差異越小,當介質(zhì)不存在,即為真空時,小球下落快慢的差異將消失,即它們下落快慢相同.
故答案為:(1)時間;(2)介質(zhì)1、介質(zhì)2、介質(zhì)3;(3)相同.

點評 本題考查的是自由落體運動的探究性實驗,內(nèi)容雖然是高中物理的知識,但本題考查的方法卻是初中物理經(jīng)常用到的方法-控制變量法.所以對于不是初中物理知識的實驗題,我們也可以采用控制變量法去完成它,也就是說我們學習物理更重要的是要掌握方法,當我們遇到新的問題時,也可以自己設計實驗去解決它,不能只停留在我學過的、我會的實驗題上.

練習冊系列答案
相關習題

科目:初中物理 來源: 題型:填空題

9.工人用一均勻杠桿將重為1000N的貨物勻速提高1m,如果動力臂與阻力臂之比為2:1,而工人所用的拉力為600N.則在此過程中有用功為1000J.杠桿的機械效率為83.3%,如果克服摩擦做功40J,則此杠桿的自重為160N.若要提高此時的機械效率,物體應該遠離(填“靠近”或“遠離”)支點.

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

10.電池使用說明中都有一條提示:“請一次性更換所有電池,以免新舊電池混用”.小海同學用所學物理知識探究這條提示的依據(jù).
方案一:用同型號串聯(lián)的兩節(jié)新電池和串聯(lián)的一新一舊電池分別給同一輛玩具電動車供電,讓電動車在相同路面上運動.
(1)通過測量電動車運動的速度,比較兩組電池為電動車提供的電功率大小.
(2)通過測量電動車能夠運動的路程,比較兩組電池為電動車提供的電能多少.
方案二:用定值電阻替代電動車,通過測量定值電阻兩端的電壓,比較電池給定值電阻提供的電壓差異究竟有多大.
小海設計了圖示電路.將方案一中的兩組電池和同型號一節(jié)新電池分別接入A、B間進行實驗,將開關S閉合前后的電壓表讀數(shù)記錄在下表中.
電源S斷開時電壓/VS閉合時電壓/V
兩新3.23.1
一新一舊1.91.3
一新1.61.5
(1)分析表中兩列數(shù)據(jù)的第二列可知,串聯(lián)的一新一舊電池給定值電阻提供的電壓,不僅小于兩節(jié)新電池提供的電壓,竟然也小于一節(jié)新電池提供的電壓!
(2)為什么一新一舊電池給定值電阻提供的電壓小于一節(jié)新電池提供的電壓?
原因分析:根據(jù)串聯(lián)電路中電源電壓等于各部分電路兩端的電壓之和,用一新一舊電池供電的電路中,廢舊電池相當于在以一節(jié)新電池為電源的電路中串聯(lián)了一個電阻.
(3)要使結論具有普遍性,需要換用不同型號新舊電池進行了多次實驗.
實驗總結:綜全上述小海的探究,結合你的認識,從能量的角度可以得出電池使用說明中提示的依據(jù)是新舊電池混用,廢舊電池會消耗新電池的部分能量.

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

7.氣體產(chǎn)生的壓強(氣壓)大小與哪些因素有關呢?某科學興趣小組同學了解到如下信息后提出了他們的猜想.信息:①自行車輪胎在烈日下暴曬易爆胎;②籃球充氣越多,越不易被壓扁;③密封在針筒內(nèi)的空氣只能被壓縮一定的范圍.猜想:氣壓大小可能與氣體的多少、溫度及體積有關.
(1)信息①(填序號)可作為“氣壓大小可能與氣體溫度有關”的猜想依據(jù).
(2)科學小組設計了如圖所示裝置探究氣壓大小與溫度的關系,步驟如下(假設水的體積不受溫度變化的影響):
步驟一:往氣球內(nèi)充入一定量的空氣后,用細線扎緊氣球口.
步驟二:在容器底部固定一滑輪,往容器中加入適量的水.
步驟三:拉動繞過滑輪的細線使氣球浸沒在水中,標記水面位置并測出細線露出水面的長度.
步驟四:升高水溫,拉動細線改變氣球浸沒的深度,使水面的位置保持不變,再次測出細線露出水面的長度.
①氣球浸沒在不同溫度的水中時,保持水面位置不變是為了控制氣體(或氣球)的體積不變.
②實驗中對多個不易觀測的量,進行了巧妙的“轉換”.如“細線露出水面的長度越長”反映“氣球浸入水中的深度越大”;“氣球浸入水中的深度越大”反映氣球內(nèi)氣體的氣壓越大.

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

14.為了研究某湖水的污染問題,某中學“STS”小組的小明同學采集了如圖a所示的污水樣品,小麗同學正確地測量了樣品的質(zhì)量.當天平平衡時,盤內(nèi)所加砝碼和標尺上游碼的位置如圖b所示,小亮同學將樣品倒入圖c所示的密封隔熱的裝置中,用恒定功率為82W的電熱器加熱(不計熱損失和其他物體吸熱).三人共同測得了表中所示不同時刻及對應溫度的幾組數(shù)據(jù)
f/min02468101214
T/℃2339557187103103103

(1)請以時間為橫軸,溫度為縱軸,依據(jù)表中的數(shù)據(jù)描點畫出溫度隨時間變化的圖象.
(2)由圖a、圖b可以計算出污水的密度為1.01g/cm3
(3)由圖象升高溫度段可計算出污水的比熱容為4.06×103J/(kg•℃);
(4)由圖象可知此實驗測出污水的沸點是103℃;
(5)由于裝置密閉,加熱過程中,污水上方的氣壓大,致使污水沸點高,因此,此實驗中測出的沸點可能比常壓下的沸點偏高;
(6)要想測出常壓下污水的沸點,在上述裝置中,你可以如何改進?
答:在裝置蓋上開一個小孔.

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

4.小科在觀看世界冰壺錦標賽時猜想:冰壺在冰面上的滑行距離,除了與離手時的速度大小、接觸面的粗糙程度有關外,還可能與質(zhì)量有關.

為了驗證這一猜想,小科、小敏和小思做了如下實驗(如圖所示):在木塊上加放數(shù)量不等的鉤碼后,讓木塊從O點靜止滑下,記錄木塊和鉤碼的總質(zhì)量m和它在水平面的滑行距離S,記錄數(shù)據(jù)如下表
質(zhì)量m/kg0.100.150.200.250.300.350.40
滑行距離s/m0.420.410.430.420.430.420.42
(1)木塊每次都從O點靜止下滑,到達A點的速度 相同.
(2)從上述數(shù)據(jù)分析,可以得到的結論是:在初速度和接觸面粗糙程度相同的條件下,物體在水平面上滑行的距離與物體的質(zhì)量大小無關.
(3)小敏認為:木塊及鉤碼的質(zhì)量越大,對水平面的壓力越大,則滑行中受到的阻力也越大,滑行距離就會越短.因此,他認為數(shù)據(jù)有問題,于是對上表數(shù)據(jù)做了如下改動:

請你評判小敏的做法并闡述理由:小敏的做法是錯誤的.我們做實驗記錄數(shù)據(jù)時要尊重客觀事實,不能隨便更改數(shù)據(jù);
(4)小思同學反思上述實驗后認為:在初速度和所受到的摩擦阻力大小相同的條件下,物體的質(zhì)量越大在水平面上滑行的距離將越遠,因為:在初速度和所受到的摩擦阻力大小相同的條件下,木塊及鉤碼的質(zhì)量越大,木塊和鉤碼具有的動能越大,克服摩擦所做的功就越多,所以滑行的距離也就越長(請從功和能的角度回答).

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

11.一組學生研究“運動物體所受空氣阻力與運動速度關系”的探究過程如下:

A.小明同學提出假設運動物體所受空氣阻力與運動速度有關
B.他們計劃利用一些小紙杯作為研究對象,用超聲測距儀等儀器測量小紙杯在空中直線運動時的下落距離,速度時間的變化規(guī)律,以驗證假設
C.在相同的實驗條件下,同學們先測量了單只小紙杯在空中下落過程中不同時刻的下落距離,將數(shù)據(jù)填入表中,圖甲是對應的下落距離隨時間變化的曲線,然后將不同數(shù)量的小紙杯疊放在一起從空中下落,分別測出它們的速度隨時間變化的圖線,如圖乙中圖線的1,2,3,4,5所示(對應的“小紙杯”數(shù)量分別是1,2,3,4,5個)D.同學們對實驗數(shù)據(jù)進行分析,歸納后,證實了小明的假設.
時間(s)下落距離(m)
0.00.000
0.40.036
0.80.469
1.20.957
1.61.447
2.0x
請根據(jù)上述材料,請回答下列問題:
(1)小明提出的假設是運動物體所受空氣阻力與運動速度有關.
(2)圖甲中的AB段反應出小紙杯在做勻速直線運動,其中x的值1.937米.
(3)圖乙中可知小紙杯下落一段時間后均做勻速直線運動的原因是受到平衡力的作用.

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

8.小海發(fā)現(xiàn)電腦是利用風扇來降溫的.他想知道風扇產(chǎn)生的空氣流動強度與哪些因素有關.他猜想可能與風扇的扇葉寬度、扇葉長度、扇葉傾斜角度都有關系.為此他制作了幾個
不同的小風扇,并用一個轉速為300轉/分的電機分別帶動這幾個風扇轉動,去吹動同一位置的同一紙片(如圖所示).下表為實驗記錄的數(shù)據(jù):
序號扇葉寬度/cm扇葉長度/cm扇葉傾斜
角度θ
紙片被吹起的
角度α
13730°30°
22730°20°
33430°20°
43745°40°
5
(1)試驗中,小海是通過觀察紙片被吹起的角度來知道風扇產(chǎn)生的空氣流動強度的.
(2)他在分析空氣流動強度與扇葉長度的關系時,應選用序號為1、3的兩次實驗數(shù)據(jù),得出的結論為:在其它條件相同時,扇葉越長,空氣流動強度越大.
(3)由于實驗次數(shù)少,上述結論的可信度令人懷疑.因此他想再制作一個小風扇,那么若要將該小風扇之扇葉規(guī)格的相關數(shù)據(jù)填在序號5的行內(nèi),除扇葉的長度一項數(shù)據(jù)變化外,其它的數(shù)據(jù)必須與前面所選的兩次數(shù)據(jù)完全相同.

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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題

9.600牛重的老人和300牛重的小孩一同爬樓,5分鐘后小孩先到樓頂時老人只爬到一半的高度,則此時小孩一定比老人( 。
A.做功少B.做功快C.做功慢D.做功一樣多

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