备战2023新中考二轮科学专题导练 考点26 物理实验探究

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 考点精讲物理实验探究中的常见方法一、控制变量法控制变量法是指讨论多个物理量的关系时通过控制其几个物理不变，只改变其中一个物理量从而转化为多个单一物理量影响某一个物理量的问题的研究方法。这种方法在实验数据的表格上的反映为某两次试验只有一个条件不同，若两次试验结果不同则与该条件有关。否则无关。反之，若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关则应只使该因素不同，而其他因素均应相同。控制变量法是中考物理实验方法中最常考的方法。举例：探究压强与压力和受力面积的关系二、等效替代法所谓等效替代法是在保证效果相同的前提下，将陌生复杂的问题变换成熟悉简单的模型进行分析和研究的思维方法，它在物理学中有着广泛的应用。举例：探究串联电路或并联电路中多个电阻的关系三、理想实验法所谓理想实验又叫“假想实验”“抽象的实验”或“思想上实验”它是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法。理想实验虽然也叫实验，但它同所说的真实的科学实验是有原则区别的，真实的科学实验是一种实践活动，而理想实验则是一种思维的活动，前者是可以将设计通过物理过程而实现的实验，后者则是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验。但是，理想实验并不是脱离实际的主观臆想。首先，理想实验是以实践为基础的，所谓的理想实验就是在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾忽略次要矛盾对实际过程做出更深入一层的抽象分析。其次，理想实验的推广过程是以一定的逻辑法则为根据的，而这些逻辑法则都是从长期的社会实践中总结出来的并为实践所证实了的。理想实验在自然科学的理想研究中有着重要的作用。但是，理想实验的方法也有其一定的局限性，理想实验只是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于逻辑上的证明与反驳，而不能用来作为检验正确与否的标准。相反，由理想实验所得出的任何推论都必然由观察实验的结果来检验。举例：探究牛顿第一运动定律四、转换法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。初中物理在研究概念规律和实验中多处应用了这种方法。举例：探究分子扩散现象五、类比法所谓类比就是“触类旁通”“举一反三”实际上是一种从特殊到特殊，从一般到一般的推理，它是根据两个或两类对象之间在某些方面的相同或相似而推出他们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。从而可以帮助我们理解较复杂的实验和较难的物理知识。类比是一种推理方法，不同事物在属性、数学形式及其他量描述上有相同或相似的地方就可以来用类比推理。类比法是提出科学假说做出科学预言的重要途径，物理学发展史上的许多假说是运用类比方法创立的。举例：探究电流的存在时，类比水流六、模型法建立模型法是一种高度抽象的理想客体和形态用物理模型，用物理模型可以使抽象的假说理论加以形象化，便于想象和思考研究问题。物理学的发展过程可以说就是一个不断建立物理模型和用新的物理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程。举例：探究原子结构模型，磁体的磁感线等 物理学中还有许多其他实验方法，需要针对具体问题选用合适的探究方法，得出相关的结论，这就要求我们对实验步骤、实验原理有清楚的认知，探究时才能既简单又准确。真题解析例题1．“模拟实验”是一种常用的科学研究方法。在不能对研究对象直接研究时，可通过对其替代物的研究获取事实材料，来间接研究原型的性质。下列属于模拟实验的是（　　）A．测量铁丝直径 B．测量液体温度C．观察手指指纹 D．研究地球形状答案1．D【解析】【详解】A.测量铁丝直径，属于直接实验，故A不符合题意；B.测量液体温度，属于直接实验，故B不符合题意；C.观察手指指纹，属于直接实验，故C不符合题意；D.以铅笔代表帆船的桅杆，以篮球代表地球，以铅笔在篮球表面上移动时长度变短来研究远去的船只比桅杆先消失的原因，说明地球是球状的，采用的是模拟实验，故D符合题意。故选D。 2．科学探究常采用转换、模型、分类和控制变量等研究方法，下列属于模型法的是（　　）A．用黄豆和芝麻混合来类比分子之间有空隙B．通过观察海绵的形变程度来分析压力作用效果C．用大小不同的小球表示不同的原子，表示化学反应的微观过程D．探究种子萌发需要适宜温度时，应控制水分、空气等其他因素相同答案2．C【解析】【分析】模型的含义：科学研究中，人们通过一定的科学方法，建立一个来代替和反映客观对象，并通过研究这个模型来揭示客观对象的适当的模型、形态、特征和本质，这样的方法就是模型方法。【详解】A.黄豆和芝麻混合实验，类比分子之间存在间隙，采用的是类比法，A不符合题意。B.通过观察海绵的形变程度来判断压力的作用效果，这种实验方法叫转换法，B不符合题意。C.原子的体积太微小，肉眼看不到，因此用大小不同的小球表示不同的原子，表示化学反应的微观过程，该方法属于模型法，C符合题意。D.探究种子萌发需要适宜温度时，应控制水分、空气等其他因素相同，采用控制变量法，D不符合题意。故选C。 3．转换法是科学研究中常用的方法，可以将不易直接观察的量（或现象）转换成易观察的量（或现象）。下列过程中没有应用转换法的是（　　）A．用水分子模型形象地认识水分子的结构B． 观察铁屑确定条形磁体周围磁场的分布C． 用灵敏电流表显示电路中产生感应电流D． 玻璃片上的水结冰说明杯中为吸热反应答案3．A【解析】【分析】【详解】A．用水分子模型形象地认识水分子的结构，使用了模型法，故A符合题意。  B．观察铁屑确定条形磁体周围磁场的分布，使用了转换法，故B不合题意。  C．用灵敏电流表显示电路中产生感应电流，使用了转换法，故C不合题意。  D．玻璃片上的水结冰说明杯中为吸热反应，使用了转换法，故D不合题意。 故选A。 4．科学方法是认识自然或获得科学知识的程序或过程。对两个实验中用到的科学方法的归纳，不合理的一项是（　　）A．实验推理法B．控制变量法C．等效替代法D．转换法答案4．C【解析】【详解】A．牛顿第一定律是在实验基础上通过科学的推理概括得出的；将闹钟置于玻璃罩中，逐渐抽去空气，听到闹钟的声音越来越小，由此推理真空不能传声。两个实验都用到了科学推理法，故A不符合题意；B．影响导体电阻的因素有材料、长度、横截面积多个因素，所以，在探究影响电阻因素的实验中，需要控制变量；电流产生的热量与电流、电阻、通电时间多个因素有关，在探究电热与电阻的关系时也要控制变量。两个实验用到的科学方法相同，故B不符合题意；C．在模拟分子间存在空隙实验中，用芝麻和黄豆分别模拟两种分子，用到了模型法；在探究平面镜成像实验中，用与蜡烛A完全相同的蜡烛B，去替代蜡烛A与其像进行比较大小，用到了等效替代法。两个实验用到的科学方法不同，故C符合题意；D．探究电磁铁磁性强弱的影响因素实验中，通过电磁铁吸引铁钉的数目来反映磁性强弱，用到了转换法；探究压力作用效果的影响因素实验中，通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果，用到了转换法。两个实验用到的科学方法相同，故D不符合题意。故选C。 5．初中科学中我们经常使用理想模型法来研究事物，在模型思维中，我们可以从原型出发，根据某一特定目的，抓住原型的本质特征，对原型进行抽象，把复杂的原型客体加以简化和纯化，建构一个能反映原型本质联系的模型，并进而通过对模型的研究获取原型的信息，为形成理论建立基础。采用了模型法的是（　　）①通过黄豆和芝麻混合后总体积减小说明分子之间有空隙；②利用磁感线来描述磁场；③研究电功率和哪些因素有关；④用化学方程式描述化学反应；⑤用光线表示光的传播方向；⑥通过细胞结构图学习细胞内部结构；⑦用总电阻表示同一段电路上串联的两个电阻A．①②⑤⑥ B．②⑤⑥ C．②④⑤⑥ D．①⑥⑦答案：5．C【解析】【分析】【详解】①通过黄豆和芝麻混合后总体积减小说明分子之间有空隙采用的是类比法，错误；②磁场看不见摸不着，研究磁场时，用磁感线描述空间磁场的分布情况，采用的是模型法，正确；③研究电功率和哪些因素时，先使电流不变去研究电功率和电压的关系，采用的是控制变量法，错误；④用化学方程式描述化学反应采用的是模型法，正确；⑤光线实际不存在，用一条有方向的直线-光线，来表示光的传播方向是模型法，正确；⑦用总电阻表示同一段电路上串联的两个电阻采用的是等效替代法，错误。故选C。  突破提升一、选择题1．如图是探究反应前后质量变化的实验，玻璃管在酒精灯上烧热后，塞紧橡皮塞同时玻璃管触碰瓶底的白磷后发生燃烧反应，下列说法正确的是（　　）   A．白磷必须过量，否则会影响实验结果B．实验中反应的化学方程式为4P+5O2=2P2O5C．燃烧后玻璃管顶端的小气球始终胀大D．燃烧时有大量白烟生成2．下列是探究酸的性质中涉及的实验操作，其中错误的是（　　）A．倾倒稀盐酸 B．滴加石蕊试剂C．取放生锈铁钉 D．取用氧化铜粉末3．为探究馒头在口腔中的变化，某实验小组的同学对3支试管做了如下表所示的处理，并将3支试管均置于37℃温水中10分钟。下列分析正确的是（　　）试管编号123馒头碎屑或块碎屑适量碎屑适量馒头块适量清水或唾液2ml唾液A2ml唾液震荡后保温37℃水培中保持10分钟加入碘液2滴结果不变蓝变蓝变蓝 A．该实验说明了唾液可以将淀粉分解为葡萄糖B．2号中的A处条件若为清水，1与2对照可探究唾液对馒头的消化作用C．1与3对照，可探究舌的搅拌对馒头的消化作用D．本探究实验的变量不唯一，无法得出任何结论4．2020年11月1日，我国第七次人口普查工作正式开始，其中普查内容主要是姓名，身份证号，性别，年龄，民族，受教育情况等等。下列选项中，与人口普查采用的科学方法相同的是（　　）A．调查本班学生的近视情况 B．观察植物细胞的结构C．探究蚯蚓的生活环境 D．测定一袋绿豆种子的发芽率5．科学探究常采用转换、模型、分类和控制变量等研究方法，下列属于模型法的是（　　）A．用黄豆和芝麻混合来类比分子之间有空隙B．通过观察海绵的形变程度来分析压力作用效果C．用大小不同的小球表示不同的原子，表示化学反应的微观过程D．探究种子萌发需要适宜温度时，应控制水分、空气等其他因素相同二、填空题6．科学测量是进行科学探究的基础，请根据所学的知识进行填空。（1）如图A，该刻度尺的最小刻度是______，该木块的长度是______cm。若用刻度尺测得一本1000页的书的厚度是4cm，则每张纸的厚度是______mm。（2）如图B，温度计的示数是______℃。三、探究题7．日常生活中使用的塑料袋有用聚乙烯制成的，也有用聚氯乙烯制成的。小明同学听说包装食品的塑料袋应该是前者而不是后者，便设计了一个实验方案，用平常在超市买东西时带回来的塑料袋进行探究，以验证其成分。查阅资料：聚乙烯燃烧生成CO2和H2O；聚氯乙烯燃烧除了生成CO2和H2O之外，还会有HCl气体产生。实验探究：小明将以下实验装置按ABCD顺序连接好，然后进行探究。（1）在实验过程中若B、C、D装置都产生明显的现象，则该塑料袋是用______制成的。（填“聚氯乙烯”或“聚乙烯”）实验反思：连接实验装置时，能否将装置C、D顺序调换？请简述。答：______理由是______。继续探究：小明为了测定包装食品的塑料袋聚乙烯的组成，取了5.6g聚乙烯塑料碎片放在硬质玻璃管中，鼓入充足的氧气使之燃烧，将产生的气体通入足量的浓硫酸和氢氧化钠溶液中，并将实验结果记录在下表中。实验结果： 实验前实验后B装置的质量／g213.6220.8C装置的质量／g200.2217.8 （2）根据实验结果可以判断：聚乙烯燃烧生成的水的质量是______；二氧化碳的质量是______。（3）聚乙烯中是否含有氧元素______（填“有”或“无”）；碳氢元素的质量比为______。8．硫酸和稀盐酸都能与碳酸钙反应生成二氧化碳。老师告诉同学们实验室制取二氧化碳要用稀盐酸与石灰石，兴趣小组的同学对其原因进行了如下探究，实验过程见下表。序号药品组合实验现象①块状石灰石、稀盐酸产生气泡、速度适中②块状石灰石、稀硫酸产生气泡、速度极慢③粉末状石灰石、稀盐酸产生气泡、速度极快④粉末状石灰石、稀硫酸产生气泡、速度极快 （1）对比实验__________（填序号）可知反应速度的快慢与反应物接触面积的大小有关。（2）实验室制取二氧化碳最合适的药品组合是__________（填序号）。（3）某同学认为若选择下列装置中的__________（填字母），也可以利用药品组合③或④来制取二氧化碳。同学们利用他推荐的装置，也顺利制取了二氧化碳。A．B．C．9．配送学生晚餐的泡沫保温箱保温效果不好。某小组探究在泡沫箱中添加蓄热材料是否会增强保温效果。已知该蓄热材料熔点是79℃，实验步骤如下：Ⅰ．取大小外观相同的夹层泡沫保温箱A和B，B箱夹层中加入蓄热材料，A箱不做处理。Ⅱ．将A、B箱体均加热至80℃，箱内放入含一定量水的相同烧杯，如图所示：时间（分钟）0306090120150180210A箱温度（℃）8070615447413530B箱温度（℃）8079797668605345 Ⅲ．将A、B箱置于相同环境下，利用传感器实时记录水温如上表。请回答下列问题：（1）除温度传感器外，本实验还需要的测量工具有___________；（2）在实验中，除要控制箱体外环境温度相同外，还需要控制相同是___________。（3）结合表格数据得出结论是：___________。（4）通过表格数据发现，刚开始一段时间B组温度基本保持不变，其原因可能是：___________；（5）泡沫的隔热性能很好，但很多专家并不建议用泡沫箱来保温食品。下列叙述支持专家观点的有___________A．泡沫具有耐冲击，且价格低廉B．泡沫材料不可以降解，会造成环境污染C．泡沫易燃，大量泡沫堆积，运输中易引发火灾D．泡沫密度小，可有效减轻物品包装质量，降低远输费用E．当温度高于65℃时、泡沫可能会释放少量有毒物质，危害人体健康10．酶是生物体内各种化学反应的催化剂。它的活性会受到多种外界因素的影响，在探究了温度对酶催化作用的影响实验后，科学兴趣小组在课后对其它因素进行了探究：第一步：将若干同样大小的滤纸片浸入新鲜猪肝研磨液，使过氧化氢酶附着在滤纸片上，取出后晾干；第二步：取四只烧杯，分别标记为①、②、③、④号，各加入pH分别为5、7、9、11的100ml体积分数为2%的H2O2溶液，放入37℃水浴锅中进行加热处理10分钟；第三步：分别将浸有新鲜猪肝研磨液的滤纸片，放入不同编号的烧杯中，观察实验现象（图甲），记录滤纸片从下沉开始到浮出水面的时间（图乙）。请回答以下问题：（1）该兴趣小组建立的假设是________。（2）滤纸片下沉一定时间后开始上浮的原因是________。（3）同学们通过实验，获得如图乙所示的结果：pH在5-11的范围内，随着pH的升高，过氧化氢酶的活性变化规律为________。
答案：1．D【解析】【详解】A、如图是探究反应前后质量变化的实验，没有要求要消耗完锥形瓶内的氧气，白磷可以不过量，故错误； B、白磷燃烧生成五氧化二磷，反应的化学方程式为，故错误；C、燃烧后玻璃管顶端的小气球先胀大后缩小，故错误；D、白磷燃烧时有大量白烟生成，故正确。故选D。2．C【解析】【详解】A. 向试管中倒入液体，瓶塞倒放，标签朝向手心，瓶口紧挨试管口，试管中的液体不能超过试管容积的，此选项正确；B. 滴管要在试管上方悬空垂直，不能伸进试管内，此选项正确；C. 向试管中加入生锈铁钉，先将试管横放，用镊子将固体放在试管口，然后把试管慢慢地直立起来，使药品缓缓地滑到试管底部，此选项错误；D. 取用氧化铜粉末，先使试管倾斜，用镊子或纸槽，把盛有药品的药匙或纸槽小心地送至试管底部，然后使试管直立起来，此选项正确；故选C。3．B【解析】【详解】A、试管3中的实验结果是变蓝，说明淀粉没有变化，即该实验不能说明唾液可以将淀粉分解为葡萄糖，选项错误；B、2号中的A处条件若为清水，实验中的变量是有无唾液，则1与2对照可探究唾液对馒头的消化作用，选项正确；C、1与3中的变量是馒头的形状，两组实验对照，可探究形状对馒头的消化作用的影响，选项错误；D、实验中，1、3试管中的变量只有馒头的形状不同，1、2中的变量是有无唾液，变量唯一，进行对比后能够得出实验结论，选项错误；故选B。4．A【解析】【分析】科学探究常用的方法有观察法、实验法、调查法和资料分析法、测量法等。【详解】A．我国在人口普查中常用的方法是调查法，而调查本班学生的近视情况也属于调查法，调查过程如实记载，调查结果进行整理分析，A符合题意。B．观察法是在自然状态下，研究者按照一定的目的和计划，用自己的感官外加辅助工具，对客观事物进行系统的感知、考察和描述，以发现和验证科学结论。因此，观察植物细胞的结构属于观察法，B不符合题意。CD．探究蚯蚓的生活环境、测定种子的发芽率都运用的方法是实验法，CD不符合题意。故选A。5．C【解析】【分析】模型的含义：科学研究中，人们通过一定的科学方法，建立一个来代替和反映客观对象，并通过研究这个模型来揭示客观对象的适当的模型、形态、特征和本质，这样的方法就是模型方法。【详解】A.黄豆和芝麻混合实验，类比分子之间存在间隙，采用的是类比法，A不符合题意。B.通过观察海绵的形变程度来判断压力的作用效果，这种实验方法叫转换法，B不符合题意。C.原子的体积太微小，肉眼看不到，因此用大小不同的小球表示不同的原子，表示化学反应的微观过程，该方法属于模型法，C符合题意。D.探究种子萌发需要适宜温度时，应控制水分、空气等其他因素相同，采用控制变量法，D不符合题意。故选C。6．     1mm     3.15     0.08     -7【解析】【分析】【详解】（1）[1][2]如图A，该刻度尺的最小刻度是1mm。物体起始端对应刻度尺的零刻度，末端刻度值为3.15cm，则物体长度为3.15cm。[3]书本纸张的张数为张则一张纸的厚度为（2）[4]图B温度计的分度值是1℃，示数在零下，读数是-7℃。7．     聚氯乙烯     不能     理由是HCl气体在进入D装置时会与石灰水反应，导致C装置无法检验出HCl气体的存在     7.2g     17.6g     无     6：1【解析】【详解】（1）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊、水蒸气能使无色的硫酸铜变成蓝色，氯化氢气体溶于水得到盐酸，盐酸与硝酸银溶液反应生成氯化银白色沉淀，由题干信息可知，B、C、D装置都产生明显的现象，所以可知燃烧的生成物中有水、二氧化碳和氯化氢气体，该塑料袋是用聚氯乙烯制成的。继续反思：装置C是用来检验氯化氢气体存在的，石灰水是用来检验二氧化碳存在的，若将装置C、D顺序调换，氯化氢气体就会被石灰水所吸收，无法通过硝酸银溶液来检验是否生成了氯化氢气体。 实验结果：（2）根据反应后的产物为水和二氧化碳，由于二氧化碳通过氢氧化钠溶液要带出水蒸气，故应该先吸收水，再吸收二氧化碳，所以B装置吸收的是水，故水的质量为220.8g-213.6g=7.2g；其中氢元素的质量为：7.2g××100%=0.8g，而C装置增加的质量为二氧化碳的质量，故二氧化碳的质量为：217.8g-200.2g=17.6g。（3）二氧化碳中碳元素的质量为：17.6g××100%=4.8g，根据质量守恒定律可以知道碳元素和氢元素来自于聚乙烯，其质量之和与聚乙烯的质量相当，所以可以判断聚乙烯中只含有碳元素和氢元素，而没有氧元素，所以碳元素和氢元素的质量比为4.8g：0.8g=6：1。8．     ①③##②④     ①     A【解析】【详解】（1）要比较反应速度的快慢与反应物接触面积的大小，则需要控制除反应物接触面积外的因素都相同，根据图中数据，可知需要对比实验①③或②④。（2）实验室制取二氧化碳最好利用药品组合是①，是因为产生气泡，速率适中，便于收集气体。（3）若选择下列装置中的A（通过分液漏斗能够控制液体药品流量，从而能够控制反应速率），也可以利用药品组合③或④来制取二氧化碳。9．     秒表     烧杯水的质量和初温     B箱保温效果好     该蓄热材料是晶体，处于熔化过程中     BCE【解析】【详解】（1）[1]实验中，需要测量不同时间下保温装置A、B中的温度，故需要用到秒表。（2）[2]根据控制变量法知道，除要控制箱体外环境温度相同外，还需要控制箱内放入烧杯水的质量和初温相同。（3）[3]由表格数据知道，保温箱B内水的温度随着时间温度变化较慢，说明保温效果好。（4）[4]由数据知道，刚开始一段时间B组温度基本保持不变的温度是该蓄热材料熔点，说明，该蓄热材料是晶体，处于熔化过程中。（5）[5] A．泡沫具有耐冲击、易成型的性质，且价格低廉，所以泡沫适合做保温箱，故A不符合题意；B．泡沫材料是高分子化合物难降解，会造成环境污染，所以不适合作为保温箱，故B符合题意；C．泡沫易燃，大量泡沫堆积，运输中易引发火灾，所以不适合作为保温箱，故C符合题意；D．泡沫密度小，可有效减轻物品包装质量，降低运输费用，这是用泡沫做为保温箱的优点，故D不符合题意；E．当温度高于65℃时，泡沫中的有毒物质的分子的无规则运动变快，会渗入到食物中，危害人体健康，所以不适合作为保温箱，故E符合题意。故选BCE。10．     酶的催化作用与pH有关（pH对酶的催化作用有影响）     过氧化氢酶催化双氧水分解产生氧气，附着在滤纸片上导致浮力变大，大于重力，开始上浮     先增强后减弱【解析】【详解】（1）由第二步操作可知，实验中的变量是过氧化氢溶液的pH，其它的量相同，则该兴趣小组建立的假设是酶的催化作用与pH有关，故填酶的催化作用与pH有关。（2）滤纸片下沉一定时间后开始上浮的原因是过氧化氢酶催化双氧水分解产生氧气，附着在滤纸片上导致浮力变大，大于重力，开始上浮，故填过氧化氢酶催化双氧水分解产生氧气，附着在滤纸片上导致浮力变大，大于重力，开始上浮。（3）过氧化氢酶催化双氧水分解产生氧气，氧气泡附着在滤纸片上，如图乙所示的结果：pH在5-11的范围内，随着pH的升高，滤纸片先下沉一定时间后开始上浮，说明pH在5-11的范围内，随着pH的升高，过氧化氢酶的活性变化规律为先增强后减弱，故填先增强后减弱。