第36讲 中考物理转化法-2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义

2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义

第36讲  中考物理转化法问题 

专题知识概述

转换法

在物理实验中，很多物理量由于其属性关系无法用仪器直接测量，或不易测量，或难以准确测量，因此常将这些物理量转换为其他物理量进行测量，然后再反过来求出待测物理量，这种方法称为转换法。

马德堡半球实验可证明大气压的存在；影子的形成可以证明光沿直线传播；月食现象可证明月亮不是光源；奥斯特实验可证明电流周围存在着磁场；指南针指南北可证明地磁场的存在；扩散现象可证明分子做无规则运动；铅块实验可证明分子间存在着引力；运动的物体能对外做功可证明它具有能；可以通过电磁铁吸引铁钉的多少来显示电磁铁的磁性强弱；可以通过敲动音叉所引起的乒乓球的弹开来说明一切发声体都在振动等。

中考典型例题解析

【例题1】（2021浙江湖州）如图是小勇用自制空气炮吹灭烛焰的实验。拉伸弹性薄膜然后放手，空气会从一端喷出，这是因为气体具有______ 。烛焰被吹灭是由于______ 。利用烛焰被吹灭确定空气流动与下列哪项采取的科学方法相同？______ 。

用带箭头的直线表示光的传播路线和方向
利用被吸引的大头针数目来比较电磁铁的磁性强弱
控制电压相等，研究电流与电阻的关系

【答案】惯性  可燃物的温度降低到着火点以下 
【解析】由图示装置可知，拉伸弹性薄膜然后放手，弹性薄膜和空气一起向左运动，
当弹性薄膜和装置内空气速度不相等时，由于具有惯性，装置内空气将继续向右运动，空气会从右端喷出；
向燃烧的蜡烛吹气时，由于空气的流动加快了石蜡的蒸发，蒸发吸热导致烛焰的温度降低，当温度降低到着火点以下时蜡烛会熄灭；
利用烛焰被吹灭确定空气流动利用了转换法。
用带箭头的直线表示光的传播路线和方向是利用了模型法，不符合题意；
利用被吸引的大头针数目来比较电磁铁的磁性强弱利用了转换法，符合题意；
控制电压相等，研究电流与电阻的关系利用了控制变量法，不符合题意。
【例题2】（2021北京）小梦在初三总复习时认识到，水吸收的热量可以定量测量了，于是她想重新设计一个实验证明，水吸收热量的多少与水升高的温度有关。如图是小梦已经设计好的电路，其中保温杯中装有质量一定的水、阻值为5Ω的电阻丝R和数字温度计的测温探头，请利用该电路及秒表，帮助小梦完成实验设计。请你写出主要实验步骤，画出实验数据记录表。

【答案】见解析。

【解析】（1）研究水吸收热量的多少与水升高温度有关，根据Q＝cm△t，控制比热容和质量一定，比较吸收热量与温度变化的关系。

（2）转化思想：电阻通电后产生的热量，通电时间越长，产生的热量越多，产生的热量传递给水，水吸收热量温度升高越多。

实验步骤：①用温度计测出水的初温t0，记录于表格中；

②闭合开关，分别记录1min、3min；5min、7min、……温度计的示数，并记录于表格中；

③根据Q＝I2Rt计算相同时间电阻产生的热量；

④比较产生的热量与升高温度的关系。

记录表如下：

【点评】本题借助电路中电阻发热特点转化为水吸收的热量来研究水吸收热量与升高温度的关系，注意分析清楚实验思路，实验步骤简单明了，难度偏大。

专题问题综合训练

一、选择题

1.电流看不见，摸不着，判断电路中是否有电流时，我们可以通过电路中的灯泡是否发光的方法去确定。下面是小科同学在学习中遇到的四个研究实例，其中采用的科学方法与上述研究实例所采用的科学方法相同的是（    ）

A. 研究分子热运动时，发现滴在水中的红墨水能发生了扩散
B. 利用磁感线去研究条形磁铁附近磁性的强弱
C. 通过测100张纸的厚度来测1张纸的厚度
D. 研究真空能否传声时，发现空气越少，声音越小，就能判断出真空不能传声

【答案】A

【解析】A.分子的运动不能用肉眼直接观察，通过研究墨水的扩散现象，间接认识分子的运动情况，采用的是转换法，故A符合题意；
B.磁感线实际不存在，以实际不存在的磁感线描述磁铁附近磁性的强弱，采用的是模型法，故B不符合题意；
C.通过测100张纸的厚度来测1张纸的厚度，采用的是累积法，故C不符合题意；
D.研究真空能否传声时，发现空气越少，声音越小，由于不能做到完全真空，所以用实验推理法得出真空不能传声，故D不符合题意。
2.类比法、控制变量法、推理法、转换法、建模法等是科学实验中常用的研究方法。以下实例和其对应的科学研究方法不正确的是（    ）

A. A B. B C. C D. D

【答案】D

【解析】

A．牛顿第一定律的建立是在科学实验的基础上，通过对实验数据的分析，并进一步通过推理得出的实际上不受摩擦力的物体根本不存在，所以该实验主要是利用了实验推理法形成了牛顿第一定律。故A正确；
B.研究电流时，把它与水流相比，采用的是“类比法”。故B正确；
C.探究压力作用效果与压力大小的关系时，保持了受力面积的大小不变，采用的是“控制变量法”。故C正确；
D.研究磁场时，引入了磁感线来描述磁场，采用的是“模型法”。故D不正确。
3.我们在学习物理时，学到了一些物理学的研究方法。比如:控制变量法、理想模型法、等效替代法、转换法、比值定义法等，下列用到转换法的是（   ）

A.探究物体的动能跟哪些因素有关时，通过木块被撞的远近来判断钢球动能的大小

B.探究电阻大小跟材料的关系时，控制了导体的长度、温度和横截面积相同

C.为了描述物体运动的快慢，我们把路程与时间之比叫做速度.

D.计算火车从成都到自贡的平均速度时，忽略火车的长度

【答案】A

【解析】动能多少不能直接观察，在探究物体的动能跟哪些因素有关时，通过木块被撞的远近来判断钢球动能的大小，采用的是转换法。故A符合题意；
电阻与多个因素有关，在研究电阻大小跟材料的关系时，控制了导体的长度、温度和横截面积相同，采用的是控制变量法。故B不符合题意；
速度是描述物体运动快慢的物理量。在物理学中，速度等于路程与时间之比，采用的是比值定义法。故C不符合题意；在计算火车从泰安到杭州的平均速度时，忽略火车的长度，将火车看成一个“质点”，采用的是模型法。故D不符合题意。

4.我们在学习物理知识中，学到很多物理学的研究方法，比如：控制变量法、等效替代法、转换法、理想模型法、比值定义法等．下面用到转换法的是（　　）

A．探究电阻大小跟材料的关系时，控制了导体的长度、温度和横截面积相同

B．探究物体的动能跟哪些因素有关时，通过木块被撞的远近来判断钢球动能的大小

C．为了描述物体运动的快慢，我们把路程与时间之比叫做速度

D．计算火车从泰安到杭州的平均速度时，忽略火车的长度

【答案】B

【解析】A.电阻与多个因素有关，在研究电阻大小跟材料的关系时，控制了导体的长度、温度和横截面积相同，采用的是控制变量法．故A不符合题意；

B.动能多少不能直接观察，在探究物体的动能跟哪些因素有关时，通过木块被撞的远近来判断钢球动能的大小，采用的是转换法．故B符合题意；

C.速度是描述物体运动快慢的物理量．在物理学中，速度等于路程与时间之比，采用的是比值定义法．故C不符合题意；

D.在计算火车从泰安到杭州的平均速度时，忽略火车的长度，将火车看成一个“质点”，采用的是模型法．故D不符合题意．

【点拨】“转换法”指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象；将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题；将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法．

5.在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中，用木块被小车撞击后移动的距离来反映小车动能的大小，下列研究问题的方法中与之相同的是（   ）

A.保持电阻不变，探究通过导体的电流与电压的关系

B.通过小方桌陷入沙中的深度来研究压力的作用效果

C.通过水流来初步认识电流

D.用磁感线来描述磁体的磁场

【答案】B

【解析】在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中，用木块被小车撞击后移动的距离来反映小车动能的大小，这种方法叫做转化法；保持电阻不变，探究通过导体的电流与电压的关系，是控制变量法，故A不符合题意；通过小方桌陷入沙中的深度来研究压力的作用效果，利用的是转化法，故B符合题意；通过水流来初步认识电流，是类比法，故C不符合题意；用磁感线来描述磁体的磁场，是理想模型法，故D不符合题意。

二、填空题

1.如图所示，探究“势能的大小跟哪些因素有关”的实验中，通过比较小方桌陷入沙中的深度来比较重物原来具有的重力势能大小。下列研究问题的方法与此相同的是（    ）

A. 根据U形管两边液面的高度差比较液体压强的大小
B. 托里拆利用管内外汞柱面的高度差测量大气压大小
C. 通过闻到花香感知微观分子运动
D. 用功和时间的比值比较功率大小

【答案】ABC

【解析】物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。

势能的大小变化不能直接观察，通过通过比较小方桌陷入沙中的深度来比较重物原来具有的重力势能大小，采用的是转换法。
A.液体压强不能直接观察，根据U形管两边液面的高度差比较液体压强的大小，采用的是转换法，故A符合题意；
B.大气压不能直接测量，托里拆利实验中利用管内外汞柱面的高度差测量大气压大小，采用的是转换法，故B符合题意；
C.分子运动不容易直接感受到，通过闻到花香感知微观分子运动，采用的是转换法，故C符合题意；
D.用功和时间的比值比较功率大小，采用的是比值定义法，故D不符合题意。
三、实验探究题

1. （2021湖北鄂州）汽车超载、超速是造成重大交通事故的重要原因。某物理兴趣小组决定对超载超速问题进行模拟探究。如图，将小车从同一斜面上由静止开始滑下，推动同一木块向前移动一段距离后停下，完成甲、乙、丙三次实验。其中h1=h3>h2，m1=m2<m3。请根据实验现象完成下列问题。

（1）实验中超载、超速带来的危害程度是通过______来表示的；

（2）研究超载带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的______进行比较；

（3）研究超速带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的______进行比较；

（4）若本实验中水平面绝对光滑，则______（选填“能”或“不能”）得出正确结论。

【答案】    ①木块被推动（移动）的距离    ②甲、丙    ③ 甲、乙    ④ 不能

【解析】（1）根据转换法，通过比较木块被推动（移动）的距离来表示超载、超速带来的危害程度。

（2）研究超载带来的危害程度时，由控制变量法，要保持速度不变，只改变质量大小，故小车从应斜面的同一高度滑下，因h1=h3，m1<m3，故选择甲、乙、丙三次实验中的甲、丙进行比较。

（3）研究超速带来的危害程度时，由控制变量法，要保持质量不变，只改变速度大小，故小车应从斜面不同的高度滑下。已知h1>h2，m1=m2，故选择甲、乙、丙三次实验中的甲、乙进行比较。

（4）若本实验中水平面绝对光滑，由牛顿第一定律，小车到达水平面时将作匀速直线运动，不能比较木块推动（移动）的距离，故不能得出正确结论。

【点睛】本题结合实际研究汽车超载、超速带来的危害，主要考查转换法和控制变量法及牛顿第一定律的运用。

2.某同学在做“探究不同物质的吸热能力”的实验时，使用相同的电加热器给甲、乙两种液体加热，得到的实验数据如下表：

（1）实验中记录加热时间的目的是　               　

（2）分析第1、2次或第3、4次实验数据，可以得出同种物质升高相同的温度时，吸收的热量的多少物质的　  　有关．

（3）分析第1、3次或第2、4次实验数据，可以得出质量相等的不同物质，升高相同的温度时，吸收的热量　  　（选填“相同”或“不同”）

（4）分析第1、4次实验数据可以发现加热时间相同，单位质量的不同物质升高的温度　  　（选填“相同”或“不同”）．

（5）由上述分析可以得出　　（选填“甲”或“乙”）物质的吸热能力强．

（6）该实验采用的物理学研究方法是　  　和　    　．

【答案】（1）在相同时间内产生的热量相等；（2）质量；（3）不同；（4）相同；（5）甲；（6）转换法；控制变量法．

【解析】探究物质的吸热性能大小时，必须控制物质吸收的热量相等，因此实验中选用了两个相同的电加热器；根据控制变量法的要求，分析表中实验数据，根据实验所控制的变量与实验现象得出相应的结论；加热相同时间，甲乙吸收的热量相同，质量也相同，通过比较温度变化来比较吸热能力．吸收热量的多少用加热时间来表示，用到了转换法，此实验还用到了控制变量法．

（1）实验中用同样的加热器，放出的热量才相同，物质吸收的热量才会相同，故用同样的加热器的目的是在相同的时间里供给的热量相同；

（2）分析第1、2次或第3、4次实验数据，可以得出的初步结论是：同种物质升高相同温度时，吸收热量的多少与物质的质量有关；

（3）由表中第1、3次或第2、4次实验数据可知，质量相同的甲和乙升高相同的温度，吸收的热量不相等；

（4）分析第1、4次实验数据可以发现加热时间相同（2min），单位质量（0.1kg）的不同物质升高的温度相同（10℃）；

（5）由表中第1、3次实验数据可知，液体质量和升高的温度相等而液体种类不同，甲液体的加热时间比乙液体的加热时间长，甲液体比乙液体吸收的热量多，由此可得：甲的吸热能力更强．

（6）吸收热量的多少用加热时间来表示，用到了转换法，此实验还用到了控制变量法．

3. （2021广西贵港）在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，实验电路如图1所示，其中R1>R2。

实验一：探究电流产生的热量与电阻大小的关系；

（1）请按照图1中的电路图将图2实物图连接完整；_______

（2）实验电路按照图1中的电路图连接是为了控制通电时间相同和控制_______；电阻丝放出热量的多少，通过_______来进行判断。

（3）为了便于比较两根电阻丝通过电流后产生热量的多少，a、b两瓶中要装入_______相等、初温相同的同种液体。为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容_______水的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”）；

实验二：探究电流产生的热量与电流大小的关系

（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1加热的煤油，在实验一中温度升高Δt1，在实验二中温度升高Δt1′，则Δt1′_____2Δt1（选填“大于”、“等于”或“小于”），该实验说明电流产生的热量与电流大小______正比例关系（选填“成”或“不成”）。实验中，用电阻丝R2加热煤油重复以上实验步骤，也可以得出相同的结论。

（5）如果在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值_______的电阻丝（选填“相同”或“不同”），就可用这个装置来探究两种不同液体的吸热性质。假设a烧瓶中液体的质量为m，瓶中电阻丝的阻值为R，测出通过它的电流为I，通电一段时间t后，温度计的示数变化量为Δt，若不计热量损失，则a液体的比热容为________（用所给出的物理量写出比热容的表达式）。

【答案】 （1）

（2）电流相等；温度计的示数变化
（3）质量；小于
（4）大于；不成
（5）相同；   

【解析】（1）要探究电阻大小对导体产热的影响，需要控制电流和通电时间相同；
（2）电流通过电阻丝产生热量，放出的热量被液体吸收掉，导致液体温度上升，温度计的示数变大，产生的热量越多，温度计示数越大，这体现了物理学中的转化法；
（3）探究不同物质的吸放热能力，需要控制他们的质量、初始温度相同，得到的结论：相同质量的物体上升或下降相同的温度，比热容大的物体吸收或放出的热量多，或，相同质量的物体吸收或释放相同的热量，比热容大的物体温度变化小；
（4）电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，导体产热与电流的平方成正比；
（5）电流通过导体时会产生热量，此现象就是电流的热效应，产生的热量通过焦耳定律Q=I2Rt来计算，结合物质的质量和温度变化量求解比热容。

解答：（1）变阻器一上一下串联接入电路中，如图所示：

（2）图1中，两个电阻丝串联，通过它们的电流相等，通电时间相等。

[3]根据转换法知，电阻丝放出热量的多少，是通过温度计的示数变化来进行判断的。

（3）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入质量相同、初温相同的同种液体。

因煤油比水具有较小的比热容，故用煤油比用水更容易看出温度的变化。

（4）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同，根据Q=I2Rt可知，电阻丝产生的热量是原来的4倍；所以用电阻丝R1加热的煤油，温度升高Δt1′大于2Δt1  ， 该实验说明电流产生的热量与电流不是正比例关系。

（5）在两烧瓶中分别装入质量相等的不同液体，并接入两根阻值相等的电阻丝，可以探究两种不同液体的吸热性质。

电阻丝产生的热量Q=I2Rt，不计热量损失，液体吸收的热量Q吸=Q=cmΔt

则c=