简单的科学实验

带电的报纸 思考：不用胶水、胶布等粘合的东西，报纸就能贴在墙上掉不下来。你知道这是为什么吗？ 材料：1支铅笔；1张报纸。 步骤： 1. 展开报纸，把报纸平铺在墙上。 2. 用铅笔的侧面迅速地在报纸上摩擦几下后，报纸就像粘在墙上一样掉不下来了。 3. 掀起报纸的一角，然后松手，被掀起的角会被墙壁吸回去。 4. 把报纸慢慢地从墙上揭下来，注意倾听静电的声音。 说明： 1. 摩擦铅笔，使报纸带电。 2. 带电的报纸被吸到了墙。 3. 当屋子里的空气干燥（尤其是在冬天），如果你把报纸从墙上揭下来，就会听到静电的劈啪声。 创造：请试一试，还有什么物品能不用粘和剂，而用静电粘在墙上 胡椒粉与盐巴的分离 思考：不小心将厨房的佐料：胡椒粉与盐巴混在了一起，用什么方法将他们分离开呢？ 材料：胡椒粉、盐巴、塑料汤勺、小盘子 操作： 1、将盐巴与胡椒粉相混在一起。 2、用筷子搅拌均匀。 3、塑料汤勺在衣服上摩擦后放在盐巴与胡椒粉的上方。 4、胡椒粉先粘附在汤勺上。 5、将塑料汤勺稍微向下移动一下。 6、盐巴后粘附在汤勺上。 讲解： 胡椒粉比盐巴早被静电吸附的原因，是因为它的重量比盐巴轻。 创造： 你能用这种方法将其他混合的原料分离吗？ 带电的气球 思考：两个气球什么情况下会相互吸引, 什么情况下会相互排斥? 材料：打好气的气球2个、线绳1根、硬纸板1张 操作： 1 将两个气球分别充气并在口上打结。 2 用线将两个气球连接起来。 3 用气球在头发（或者羊毛衫）上摩擦。 4 提起线绳的中间部位，两个气球立刻分开了。 5 将硬纸板放在两个气球之间，气球上的电使它们被吸引到纸板上。 讲解： 1 一个气球上的电排斥另一个气球上的电。 2 两个气球上的电使它们被吸引到纸板上。 创造：你能用其它小实验说明气球带电吗？ 可爱的浮水印 思考：宣纸上漂亮的图案不是画出来的，是怎样制作出来的？ 材料：脸盆1个、宣纸1—2张、筷子1支、棉花棒1根、墨汁1瓶、水（约半盆） 操作： 1、在脸盆里倒入半盆水，用蘸了墨汁的筷子轻轻碰触水面，即可看到墨汁在水面上扩展成一个圆形。 2、拿棉花棒在头皮上摩擦二、三下。 3、然后轻碰墨汁圆形图案的圆心处，看看有什么现象。 4、把书法用纸轻轻覆盖在水面上，然后缓缓拿起，纸上印出什么图案呢？ 讲解： 1、棉花棒碰触时，墨汁会被扩展成一个不规则的圆圈图形。 2、棉花棒在头皮上摩擦所涂上的少量油，就会影响水分子互相拉引的力量。 3、水印会呈现不规则的同心圆图形。 创造： 试试其他的方法，改变水面上墨汁的图形。

实验是物理学科的最大特点，是培养学生多种能力的重要途径。近几年来，中考实验题在形式和内容上都有了很大的变化，突出表现在，题目不是简单地考查实验仪器的操作，也不是课本实验的重复，而是以课本演示实验、学生实验为背景，通过改变实验条件，或实验中出现了意料之外的问题，以及运用学过的研究方法，自己设计一个新的实验方案等来设置障碍，要求学生分析并找到解决问题的途径。不仅考查学生的实验能力，而且考查研究物理的方法和知识迁移的能力。

一、例题导航

例1 几个同学爬杆比赛时，要比较谁的功率大，分别需要哪些测量仪器和测出哪些物理量？

分析：要设计一个实验来测量人爬杆时的功率，首先就要建立一个科学模型，高度抽象、概括地描述人爬杆时的物理状态。有了正确的模型，爬杆人的体重、爬杆的高度和时间是三个必须考虑的因素。常规的方法是用体重计测体重，用秒表测时间，用长杆和卷尺测高度。而用控制变量的思想（保持同样的高度或用同样的时间），就可以在时间和高度这两个量中少测一个。因此，这样的设计性实验试题，虽然并不复杂，但却考查了学生建立科学模型和正确应用控制变量的方法解决问题的能力。

答案：

（1）用体重计测体重，用秒表测时间，用长杆和卷尺测高度。

（2）用体重计测体重，用秒表测时间。（要求比赛的同学都爬过同样高度）

（3）用体重计测体重，用长杆和卷尺测高度。（要求比赛的同学在几条杆上同时开始，同时停止）

评析：本题不是简单地考查实验仪器的操作，也不是课本实验的重复，而是从学生的生活实际出发，考查学生在真实情境中应用知识，规划、没计、实施实验，以解决问题的能力。

例2 （2005贵阳课改卷）甲乙两个实验小组在探究“杠杆的平衡条件”时，分别得到下面两组数据和结论。他们在交流时，甲组发现了自己实验结论的错误和产生错误的原因。你认为甲组产生错误的原因有那些？

甲组产生错误的原因：______________________________________________。

甲 组

乙 组

次数
动力
动力臂
阻力
阻力臂
动力
动力臂
阻力
阻力臂

结论
动力+ 动力臂＝阻力+阻力臂
动力 ×动力臂＝阻力×阻力臂

分析：在探究性教学中，杠杆原理一般并不是直接告诉学生，而是通过实验，让学生自己去发现。结果，很多学生就发现杠杆的平衡条件是“动力+动力臂＝阻力+阻力臂”，而且不止一组实验数据支持这种想法，于是学生认为他们的想法得到了证实。到了这里，教学涉及到的就不仅仅是杠杆原理的问题了，而是科学探究中归纳方法的局限性问题。

答案：甲组的错误：

（1）不同单位的物理量不能直接相加。

（2）这四个物理量中的三个，它们的数据都应任意设定，不能有任何人为设置的规律。

（3）没有进行多次测量并从中找到普遍规律。

二、小试牛刀

1．（2005广西柳州）由于白炽灯除了发光还产生热量，所以逐渐被称之为“冷光源”的各种节能灯代替。白炽灯的功率越大，亮度越大，产生的热量是否也越多呢？为此，小明设计了一个实验方案：使25W白炽灯正常发光，把温度计放在灯泡附近任一位置，观察温度计示数的变化；换上100W白炽灯重复上述步骤。若100W白炽灯使温度计的温度升得高，则产生的热量多。同学们对小明的方案进行了讨论，认为：

（1）在灯泡附近的范围内，灯泡产生的热量越多，空气温度________，利用温度计测温度变化的方案是可行的；

（2）方案还应注意两个问题：一是________________，二是________________。

答案：（1）升高越大（2）测温点要固定、测温时间要相同

2．（2005泰州）由阿基米德原理（F浮＝G排液）结合相关知识，可以推得F浮＝ρ液V排液g，从而看出物体受到的浮力大小与物体________和液体的________有关。

有些爱思考的同学进一步提出，除上述两个因素外，浮力的大小是否还与别的什么因素有关？其中，一个比较具体的问题是：物体所受浮力大小是否与物体的形状有关？针对这个问题，若提供下列器材由你选择，你将选择哪些器材、怎样进行探究？

供选择的器材有：弹簧测力计，三个形状不同的小石块，橡皮泥，烧杯、细线和水．

（1）你选择的器材是：________________。

（2）你的探究方案（即实验步骤）是：________________。

（3）你如何根据探究过程中观察到的现象或获得的数据得出结论：__________________。

答案：排开液体的体积、密度

（1）弹簧测力计、橡皮泥、烧杯、细线和水（多选或少选均不正确）

（2）实验步骤：

或a．①用细线将橡皮泥吊在弹簧测力计上，测出橡皮泥重G；

②将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F1；

③改变橡皮泥形状，将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F2；

④再改变橡皮泥形状，将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F3。

或b．①用细线将橡皮泥吊在弹簧测力计上，将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F1；

②改变橡皮泥形状，把橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F2；

③再改变橡皮泥形状，把橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F3。

（3）（答案要与实验步骤对应）

或a．求出橡皮泥各次在水中所受的浮力。若各次所受浮力相等，说明浮力大小与形状无关；若各次所受浮力不等，说明浮力大小与形状有关。

或b．比较橡皮泥各次浸没水中时测力计示数。若测力计的示数相等，说明浮力大小与形状无关；若测力计的示数不等，则说明浮力大小与形状有关。

3．（2005泰州）通过学习，同学们知道了液体压强的特点。在此基础上，老师提出了这样的问题：有两只杯子，分别盛有清水和盐水，但没有标签，你能否用压强计将它们区别开？

（1）当压强计的金属盒在空气中时，U形管两边的液面应当相平，而小明同学却观察到如图1（a）所示的情景。出现这种情况的原因是：U形管左支管液面上方的气压______大气压（填“大于”、“小于”或“等于”）；调节的方法是：（ ）

A．将此时右边支管中高出的液体倒出

B．取下软管重新安装

（2）小明再作图（b）所示的检查。当用手指按压（不论轻压还是重压）橡皮膜时，发现U形管两边液柱的高度几乎不变化。出现这种情况的原因是：__________________________。

（3）压强计调节正常后，小明将金属盒先后浸入到两杯液体中，如图（c）和（d）所示。他发现图（d）中U形管两边的液柱高度差较大，于是认为图（d）杯子中盛的是盐水。①你认为，小明的结论是_________________（填“可靠的”或“不可靠的”）；②简要说明理由：_________________。

答案：（1）大于B

（2）压强计的气密性不好；或压强计金属盒（或“软管”）漏气；或U形管与软管连接不好。

（3）不可靠的金属盒（或“橡皮膜”）在两种液体中的深度不同；或没有控制金属盒（或“橡皮膜”）在两种液体（或“在液体”）中的深度（或“深度相同”）。

4．（2005苏州）小明同学在做完“观察水的沸腾”实验后又进一步探究了沸水自然冷却过程中温室随时间的变化情况，他将实验数据记录在自己设计的表格中。

小明通过描点画出如图2所示的水温随时间变化的曲线。

（1）根据表中的数据可推知，小明做上述实验时的环境温度（即室温）应在_______℃左右。

（2）根据图示水温随时间变化的曲线。可知沸水在自然冷却过程中温度随时间变化的特点是：______________。

答案：（1）22

（2）温度较高时，温度随时间下降较快，当温度接近室温时，温度下降越来越慢。

5．（2005苏州）刻度尺，温度计，量筒，弹簧测力计，电流表和电压表是物理实验中的常用仪器。通过比较可以发现，这些仪器具有—些共同的特点。例如它们都有一定的量程。

上述仪器还有的共同特点是（只要求写出2个）：

（1）__________________________________________________；

（2）__________________________________________________。

答案：（1）一定的分度值

（2）刻度是均匀的

6．（2005南京）有一天，小明在家观察洗衣机排水后，对容器排尽水的时间与排水孔的大小之间的关系产生了浓厚的兴趣。为此他找来四个同样大小的圆柱形塑料容器，在它们的底部相同位置各开一个排水圆孔，排水孔的直径d分别是1．5cm、2．0cm、3．0cm和5．0cm。在容器里放入30cm深的水，打开排水孔让水流出，用秒表测量水完全流出所需的时间t分别为73．0s、41．2s、18．4s和6．8s。

（1）请设计一个表格，并将小明测得的数据填写在表格中。

（2）请在图3中画出排尽水的时间t与排水孔直径d的关系图线。

（3）分析实验数据，初步可以看出t与d之间韵关系为：d越大，t_____，但是还不能确定它们之间明确的数量关系。

（4）请你猜想t与d之间可能存在的数量关系，并根据以上数据写出证实你猜想的思路。

猜想：________________________________________。

思路：_________________________________________。

答案：（1）

排水孔直径d／cm
1．5
2．0
3．0
5．0

排尽水的时间t/s
73．0
41．2
1 8．4
6．8

（2）图线如下

（3）越小
（4）t与d2成反比，可以作出t与图线，并观察图线是否为一条直线

（说明：本小题只要答案合理均正确）

7．（2005南通）为探究滑动摩擦力大小与什么因素有关，小明设计了如图4甲所示的实验。

⑴如果要想利用此实验来探究滑动摩擦力的大小与压力的关系，应设计怎样的实验步骤？

⑵在探究滑动摩擦力的大小是否与物体间的接触面积有关时，小明先后用大、小木块按照图甲所示的方法进行对比实验。小明的做法是否正确？为什么？

⑶在研究此问题时，小红设计的实验如图4乙所示，弹簧测力计一端固定，另一端钩住长方形木块，木块下面是一长木板，实验时拖支长木板，然后读出弹簧力计的示数，即可测出木块和木板之间的摩擦力。小明看了小红的实验后，认为小红设计的实验优于自己设计的实验。对此你能说出其中的原因吗？

答案：⑴弹簧测力计拉动木块，使它做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数F1；

在木块上面加一个重物，再用弹簧测力计拉动木块，使它做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数F2；比较F1和F2的大小。

⑵不正确。实验过程中没有保持相同的压力。

⑶木块不必做匀速直线运动（或弹簧测力计保持静止，便于读数）

科学实验活动——声音实验

实验1 拨动梳子齿产生声音

稀疏的齿产生的声音低，细密的齿产生的声音高，利用纸卷的“喇叭”或一些硬东西可以放大梳子产生的声音。

实验2 利用水杯比较振动与发出声音的不同

为了增强可比性，可以只用一个杯子或瓶子做——指导学生在往杯中加水的过程中，用小木棒敲击杯子的杯口，比较声音的不同。（实验结果——随着杯中水的增多，声音越来越低。提示：为了防止加水的过程中产生气泡，最好用凉开水。）

实验3 利用身边的材料观察共振现象

利用两个水杯，先往一个水杯中加入三分之一的水，用铅笔敲打两个杯子的杯口，观察两个杯子发出的声音是否相同。然后往第二个水杯中慢慢加水（同时敲打两个杯子的杯口），直到两个杯子发出的声音一样为止（此时两个杯子达到共振状态）。然后，用胶条把一根金属丝粘在第二个杯子的杯口，敲打第一个杯子的杯口，就会发现金属丝轻轻振动。随着不停地敲打并使粘有金属丝的杯子慢慢靠近第一个杯子，就会发现金属丝的振动幅度越来越大，直到最后掉下来。（相关故事：在很久很久以前，有一支沙皇军队外出操练，随着当官的发出的口令，士兵们以整齐的步伐前进着。当部队行走在一座木桥上时，木桥忽然上下振动起来，最后随着哗啦一声巨响木桥塌了。经过检查发现，木桥的坍塌原因竟是士兵行进的节奏引起了桥的共振。从此以后，军队过桥时再也不敢以整齐的步伐前进了。）

实验4 用身边的材料制作“声音记录仪”

活动材料：没有盖子的罐头盒（或圆纸盒），圆纸片，胶水，钉子，粗铁丝，带尖儿的薄铁片，条形玻璃，蜡烛。

活动步骤：

⑴用合适的工具把罐头盒的底剪掉，于是罐头盒就变成了一个短粗的小圆筒。

⑵剪一个圆纸片，用胶水贴在罐头盒的一端，代替剪下来的盒底。

⑶待胶水干后，用水把纸喷湿。

⑷在圆筒侧面高度相同的位置，用钉子打出两个小孔。

⑸用老虎钳把铁丝窝成图中所示的形状，插到两个孔中。

⑹待用水润湿的纸底变干并像鼓皮一样绷紧时，在纸的中央滴一滴胶水，并把薄铁片粘到胶水上（铁片的一端是尖的，像针一样），放置一旁，直到干燥为止。

⑺点燃蜡烛，把玻璃放在火焰上烘烤，直到玻璃被熏黑。

⑻把玻璃条翻过来，使熏黑的一面朝上放在桌子上。

⑼把圆筒拿到跟前，使铁片上的针尖刚好够到熏黑的玻璃片。

⑽拉动玻璃片，观看针尖在熏黑的玻璃片上留下的运动轨迹。（对应周围物体发出的不同声音，针尖会留下不同的轨迹。为了避免记录情况发生混乱，每做一次实验需换一块熏黑的玻璃板，而且每次发出的声音也应控制为一种。）

磁体－趣味钓鱼 1.在纸上画出鱼的形状，然后用剪刀把它剪下来。
2.把回形针别到每条鱼上。
3.轻轻地将鱼放到盆里，如果鱼沉下去也没关系。
小心地让这鱼都浮在水面上。
4.把细绳的一端系到磁铁上，要系结实。
5.把细绳的另一端系到木棍上，并用胶带粘住，以免绳子在棍子上打滑，这样磁性钓鱼竿就做好了。
6.拿着钓鱼竿到水盆边，把它慢慢地放到水
面上，磁铁就把鱼钓上来了。铁做的回形
针被吸到磁铁上。磁铁也可以进入水中，
因此你也可以钓到沉到盆底的鱼。

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