中考物理实验与探究真题及常见考点及真题解析
中考物理实验与探究题是对学生知识掌握和实践能力的综合考查,从前面分享的真题及解析中,我们可以归纳出以下常见考点:
一、实验原理的理解与运用
实验原理是整个实验的核心,许多题目都会围绕原理进行考查。例如在测量物质密度实验中,依据密度公式\(\rho = m / V\) ,通过测量物体的质量和体积来计算密度;探究杠杆平衡条件实验,核心考点就是杠杆平衡原理\(F_1L_1 = F_2L_2\);探究电流与电阻的关系实验,运用欧姆定律\(I = U / R\),强调控制电阻两端电压不变来研究电流与电阻的关系;探究浮力大小的实验,涉及阿基米德原理\(F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}\) 以及称重法测浮力\(F_{浮}=G - F_{示}\) 。准确理解并灵活运用这些原理,是解决实验问题的关键。
二、实验仪器的使用与操作
实验仪器的正确使用是实验成功的基础,也是中考常见考点。以天平为例,考查内容包括天平的调平,需将天平放在水平桌面,游码归零后调节平衡螺母使指针指在分度盘中央;读数时要将砝码质量与游码刻度值相加。弹簧测力计使用前要检查指针是否调零,读数时视线与刻度盘垂直。在电学实验中,电流表要串联在电路中,电压表要并联在被测元件两端,滑动变阻器要 “一上一下” 接线,且闭合开关前需将滑片移到阻值最大处 。掌握这些仪器的规范操作,才能在实验题中准确作答。
三、实验方法的掌握与应用
控制变量法是中考物理实验探究中最常用的方法,几乎贯穿各类实验。如探究浮力大小与哪些因素有关时,探究浮力与物体浸入深度关系,控制液体密度和排开液体体积不变;探究浮力与液体密度关系,控制物体排开液体体积和浸入深度不变 。此外,转换法也是常见考点,像通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,利用弹簧测力计示数变化测量浮力大小等,都是将不易观察或测量的物理量转换为直观现象或易测量的物理量。理解并能运用这些实验方法,有助于分析实验步骤和得出结论。
四、实验步骤与操作细节
实验步骤的合理性和操作细节决定实验的准确性和科学性,也是考试重点。例如在测量物质密度实验中,若先测体积再测质量,物体沾水会导致质量测量偏大;在探究电流与电阻关系实验中,更换电阻后需调节滑动变阻器使电阻两端电压保持不变。还有实验开始前仪器的调试,如天平调平、弹簧测力计调零,实验结束后仪器的整理等细节,都可能成为考查点。清晰准确地描述实验步骤,关注操作细节,才能完整解答相关问题。
五、实验数据的分析与处理
对实验数据的分析处理是得出结论的重要环节。常见考点包括根据数据判断物理量之间的关系,如在探究电流与电阻关系实验中,通过分析不同电阻及对应电流数据,得出电流与电阻成反比;利用公式计算物理量,像根据测量的质量和体积计算密度,根据弹簧测力计示数计算浮力等;绘制图像分析数据,如绘制电流 - 电阻图像,直观呈现两者关系。掌握数据处理方法,能从数据中提炼有效信息得出结论,是实验探究能力的重要体现。
六、实验结论的归纳与总结
根据实验现象和数据分析得出正确结论是实验的最终目的,也是考查的核心内容之一。例如在探究杠杆平衡条件实验中,通过多次改变钩码位置和个数,总结出杠杆平衡时动力、动力臂、阻力、阻力臂之间的关系;在探究浮力大小因素实验中,归纳出浮力与物体浸入液体体积、液体密度等因素的关系。结论要准确、简洁,符合实验实际情况,体现对实验的整体理解和掌握。
七、实验评估与改进
评估实验方案的合理性、分析实验误差原因以及提出改进措施也是常见考点。如在探究浮力与物体形状关系实验中,分析实验结论不可靠是因为未控制排开液体体积相同;在电学实验中,分析电流表无示数、电压表有示数的故障原因是电路断路等。能够发现实验中的问题,对实验进行评估和改进,展示了学生综合运用知识和解决实际问题的能力 。真题 1:测量物质密度
题目:(2024 汕头模拟)小明发现橙子放入水中会下沉,于是想办法测量它的密度。
(1)将托盘天平放在水平桌面上,将标尺上的游码移至零刻度线处,调节平衡螺母,直到指针 ,表示天平平衡。
(2)用天平测量橙子质量,天平平衡时右盘砝码的质量和游码的位置如图所示,橙子质量为 g,小明利用排水法测得橙子的体积为 150 cm³,则橙子的密度是 kg/m³。
(3)做实验时,小明若先用排水法测出橙子的体积,接着用天平测得橙子质量会 (选填 “偏大” 或 “偏小”)。
(4)小亮不用天平,利用弹簧测力计、细线、盛有水的大烧杯等器材,也巧妙测出了橙子的密度。请你将他的测量步骤补充完整。
①用 测出橙子的重力 G;
②用弹簧测力计提着橙子缓慢浸没在水中,此时 就等于橙子的体积,读出此时弹簧测力计的示数 F1;
③橙子密度的表达式为:ρ 橙= (用测出的物理量和已知量的字母表示,水的密度用 ρ 水表示)。
解析:
(1)调节天平平衡时,要将托盘天平放在水平桌面上,把游码移至零刻度线处,调节平衡螺母,直到指针指在分度盘的中央刻度线处,表示天平平衡。
(2)天平读数时,物体质量等于砝码质量加上游码在标尺上所对的刻度值。由图可知,砝码质量为 200g + 50g = 250g,游码对应的刻度值为 4g,所以橙子质量 m = 250g + 4g = 254g。根据密度公式 ρ = m / V,已知橙子体积 V = 150 cm³ = 150×10⁻⁶ m³,橙子质量 m = 254g = 0.254kg,则橙子密度 ρ = 0.254kg÷(150×10⁻⁶ m³)≈1.69×10³ kg/m³ 。
(3)若先用排水法测橙子体积,橙子会沾有水,再用天平测质量时,测得的质量会偏大,因为测量的质量包含了橙子本身质量和沾的水的质量。
(4)①用弹簧测力计测出橙子的重力 G,根据 G = mg 可得到橙子质量 m = G /g。②用弹簧测力计提着橙子缓慢浸没在水中,根据阿基米德原理 F 浮 = ρ 液 gV 排,此时橙子排开水的体积 V 排就等于橙子的体积,由称重法测浮力 F 浮 = G - F1,即 ρ 水 gV 排 = G - F1,可得橙子体积 V = V 排 = (G - F1)÷(ρ 水 g) 。③橙子密度表达式 ρ 橙 = m / V = (G /g)÷
(G - F1)÷(ρ 水 g)
= ρ 水 G÷(G - F1) 。
真题 2:探究杠杆的平衡条件
题目:(2025・湖南岳阳)在 “探究杠杆的平衡条件” 实验中:
(1)杠杆静止在图甲所示位置,为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 (选填 “左” 或 “右”)调节。
(2)调节平衡后,如图乙,在 A 点挂 3 个钩码,则应在 B 点挂 个钩码,才能使杠杆重新在水平位置平衡(所用钩码的规格都相同)。
(3)改变钩码的位置和个数,使杠杆平衡,收集多组数据,其目的是 (填序号)。
①减小误差 ②使结论具有普遍性
(4)看图丙的漫画,根据杠杆的平衡条件分析,小兔分得的萝卜质量 (填 “大” 或 “小”)。
解析:
(1)杠杆静止在图甲位置时,右端下沉,说明右端较重,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向左调节,以减小右端力臂,增大左端力臂,从而使杠杆平衡。
(2)设一个钩码重力为 G,杠杆上一格长度为 L。根据杠杆平衡条件 F1L1 = F2L2,在 A 点挂 3 个钩码,力臂为 4L,设 B 点挂 n 个钩码,力臂为 3L,则有 3G×4L = nG×3L,解得 n = 4,所以应在 B 点挂 4 个钩码。
(3)在探究实验中,改变钩码的位置和个数,收集多组数据,目的是使结论具有普遍性,避免偶然性,而不是减小误差,故答案选②。
(4)从图丙漫画可知,大兔子那端力臂小,小兔子那端力臂大,根据杠杆平衡条件 F1L1 = F2L2,在杠杆平衡时,力臂大的那端力小,因为重力 G = mg,所以小兔子那端萝卜重力小,质量也就小,即小兔分得的萝卜质量小。
真题 3:探究电流与电阻的关系
题目:(2025・浙江嘉兴)在探究电流与电阻的关系时,小明设计下面的电路图进行实验:连接电路,更换不同的定值电阻,分别测出电流大小,记录并分析数据。
(1)分析表格中的数据,发现电阻两端的电压是 (选填 “变化的” 或 “不变的”)。
(2)小芳通过对实验数据的分析,认为此实验需要改进。请你和小芳一起设计探究电流与电阻的关系的实验电路图(画在方框中)。
(3)你设计的电路中,更换电阻后,是怎样控制变量的?
解析:
(1)观察表格数据,当更换不同定值电阻时,通过电阻的电流发生变化,而电源电压不变,根据串联电路分压原理,电阻两端电压会改变,所以电阻两端的电压是变化的。
(2)探究电流与电阻的关系,要控制电阻两端电压不变,需要在电路中串联一个滑动变阻器来调节电压。实验电路图如下:
此处应插入一个简单的电路图,包含电源、开关、滑动变阻器、定值电阻、电流表、电压表,且滑动变阻器与定值电阻串联,电压表并联在定值电阻两端,电流表串联在电路中
(3)在设计的电路中,更换电阻后,闭合开关,观察电压表的示数。若电压表示数大于所需控制的电压值,应增大滑动变阻器接入电路的电阻,即将滑片向阻值增大的方向移动;若电压表示数小于所需控制的电压值,应减小滑动变阻器接入电路的电阻,即将滑片向阻值减小的方向移动,直到电压表示数达到所需控制的电压值,从而控制电阻两端电压不变。
真题 4:探究浮力大小与哪些因素有关
题目:(2024・四川广安)物理兴趣小组的同学在 “探究影响浮力大小的因素” 过程中,经过讨论提出如下猜想:
猜想 1:浮力的大小与物体浸入的深度有关;
猜想 2:浮力的大小与液体的密度有关;
猜想 3:浮力的大小与物体的形状有关。
小组同学分别对以上猜想进行探究,以下是他们的实验过程。
(1)小凌根据 A、B、C 三图,认为猜想 1 是正确的;同组的小果根据 A、C、D 三图,认为猜想 1 是错误的。通过深入分析上述现象,小组同学一致认为浮力的大小随物体浸入液体体积的增大而 ,与物体浸没在液体中的深度无关。
(2)根据 三图,可验证猜想 2 是正确的。同学们通过查阅相关资料并结合图中数据,还可以测出物体的密度为 kg/m³。(ρ 水 = 1.0×10³ kg/m³,g 取 10N/kg)
(3)为了验证猜想 3,小组同学找来两个完全相同的薄铝片、一个烧杯和适量的水等器材进行实验,实验步骤如下:
①将一个薄铝片放入盛有适量水的烧杯中,观察到铝片下沉至杯底;
②将另一薄铝片弯成 “碗状” 也放入该烧杯中,观察到铝片漂浮在水面上。
根据以上现象,小丽得出猜想 3 是正确的。她的结论不可靠,原因是 。
解析:
(1)分析 A、B、C 三图,物体浸入液体的体积逐渐增大,弹簧测力计示数逐渐减小,根据称重法 F 浮 = G - F 示可知,浮力逐渐增大;再看 A、C、D 三图,物体浸没在液体中后,深度改变,但弹簧测力计示数不变,即浮力不变。所以浮力的大小随物体浸入液体体积的增大而增大,与物体浸没在液体中的深度无关。
(2)要验证猜想 2(浮力大小与液体密度有关),需要控制物体排开液体的体积相同,改变液体密度。观察实验图,A、D、E 三图符合要求,物体排开液体体积相同,液体分别为水、盐水,弹簧测力计示数不同,说明浮力不同,可验证猜想 2 是正确的。
由 A 图可知物体重力 G = 4N,由 D 图可知物体浸没在水中时受到的浮力 F 浮水 = G - F 示水 = 4N - 3N = 1N。根据 F 浮 = ρ 液 gV 排,可得物体体积 V = V 排 = F 浮水 ÷(ρ 水 g) = 1N÷(1.0×10³ kg/m³×10N/kg) = 1×10⁻⁴ m³ 。物体质量 m = G /g = 4N÷10N/kg = 0.4kg,根据密度公式 ρ = m / V = 0.4kg÷(1×10⁻⁴ m³) = 4×10³ kg/m³ 。
(3)小丽的结论不可靠,原因是她在实验过程中没有控制物体排开液体的体积相同。将薄铝片弯成 “碗状” 后,其排开液体的体积增大了,导致浮力变化,不能单纯说明浮力大小与物体形状有关。