物理实验设计开放题

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1、第四部分 物理实验设计开放题 【习题278】 一根长1m左右、粗细均匀的细木棒，一个已知质量为m的钩码，一把刻度尺，还有一些细绳和一支铅笔。只用这些器材如何测出这根细木棒的质量。写出实验步骤，导出计算木棒质量的公式。 【答案】实验步骤： (1)用刻度尺找出木棒重心，用铅笔做出标记； (2)用细线系住木棒，一处做支点； (3)用细线系住钩码套在木棒上； (4)调节钩码或支点的位置使木棒平衡； (5)用刻度尺分别量出支点到木棒重心及支点到系钩码细线的距离L1、L2。 木棒质量为ML2m/L1 【习题279】 用刻度尺、弹簧秤、长方体铁块、烧杯测液体的密度，写出实验步骤及计算液体密度的方法。 【答案

2、】 实验步骤：用刻度尺测出规则铁块的长a、宽b、高c，则V=abc；用弹簧秤称出铁块的重力G；用弹簧秤拉着铁块并把铁块浸没入待测液体中，记下弹簧秤的示数G，则铁块受到的浮力 【习题280】 假如由你来设计一座用大理石建造的纪念碑时，你需要考虑这座纪念碑对地面的压强大约有多大，那么，你应该依据什么原理，收集哪些数据来进行估测? 【答案】 根据：压强公式P=FS=gh 收集的资料：纪念碑的高度，大理石的密度。 【习题281】 设计一个实验如何辨别生鸡蛋和熟鸡蛋? 【答案】 用力让两个鸡蛋在光滑的水平面上转动，生鸡蛋内部是液态的，外壳转动起来，而内部的液态，由于惯性还保持静止，所以很快停止转动；而熟

3、鸡蛋是固态，转动时内外速度一致，所以就能转动较长时间才停下来。 【习题282】 有一位中学生在实验室用一个没有砝码的自制等臂天平和一个自制的量筒以及细沙、水等简易器材测出一块矿石密度，你认为他是如何测矿石密度的，简要叙述实验过程。 【答案】 实验步骤：(1)平衡盛水容器。在天平的一个盘里放盛水容器(可以用量筒)，在另一盘内加沙子至天平平衡。 (2)测矿石质量。在放沙的盘内放上矿石，在容器内加水，直至天平再平衡，此时m水=m石。用量筒测出m水的体积，并求得 m水的大小，即得矿石质量m石的大小。 (3)测矿石体积，求密度。用量筒根据排水法测得矿石的体积 V石，可求得矿石的密度 【习题283】 利用

4、身边的刻度尺、平面镜、水、弹簧秤等器材及浮力、电流热效应等知识，可以对一只电灯有哪些联想与设想? 【答案】 (1)灯一平面镜、镜前灯；(2)灯一水、浴室灯(浴霸)；(3)灯一浮力、航标灯；(4)灯一弹簧秤、夜间使用的弹簧秤。 【习题284】 设计两种测量牛奶密度的方法，所需器材请在以下提供的器材中选择。 器材：天平(含砝码)、刻度尺、两端开口的直玻璃管(一端扎有橡皮膜)、烧杯(无刻度)、适量的水、足量的牛奶、细线。 要求：写出每种方法所选择的器材、测量步骤、所测量的物理量，并用所测量的物理量写出牛奶密度的表达式。 【答案】 方法一：器材：天平、烧杯、适量的水、牛奶、细线。步骤：用调好的天平测烧

5、杯质量m；在烧杯中倒入适量的水。用细线在水面处作标记，用天平测出烧杯和牛奶的总质量m1；倒出水擦干烧杯，再往烧杯内倒入牛奶至标记处，用天平测出烧杯和水的总质量m2， 方法二：器材：刻度尺、一端扎有橡皮薄膜的玻璃管、烧杯、牛奶、适量的水。步骤：在管内倒入一定深度的牛奶；将管竖直放入水中，待橡皮薄膜水平时，用刻度尺量出管底到牛奶面和水面的深度分别为h1、h2。 【习题285】 小明在他家的苹果园里，用所学的知识测量苹果的密度，他所能利用的器材有自制的弹簧秤及盛有水的水桶、塑料水瓢、细塑料绳和塑料袋(质量不计)。请你写出他可能采用的实验步骤及苹果密度表达式的推导过程。 【答案】 方法一：用弹簧秤测出

6、苹果在空气中的重量G：将挂在弹簧秤下的苹果浸没在水中，测出苹果在水中的重量 G。 方法二：用弹簧秤测出苹果在空气中的重量G；将苹果浸没在盛满水的水瓢中，并将排开的水接入塑料袋；用弹簧秤测出塑料袋中的水重G水。 【习题286】 在下列器材中：弹簧秤、直尺、量筒、水、烧杯、细线，选择一定的器材测一块正方体小木块的密度(小木块可放入量筒内)。要求提出两种测量方法并写出： (1)所需的器材。 (2)简要的实验步骤(包括要测量的物理量及符号)。 (3)计算木块密度的表达式。 【答案】 方法一：所需器材有弹簧秤、直尺、小木块、细线。实验步骤：用直尺量出木块的边长a，求V=a3；用细线系住小木块；用弹簧秤称

7、出木块重G，求出m=G/g；求出小木块的密度。 方法二：所需器材有直尺、量筒、水、烧杯、细线、小木块。实验步骤：用直尺测出小木块的边长a，求出V=a3；用细线系住小木块；在量筒中倒入适量的水，记下水的体积V1；把小木块慢慢放入量筒水中，待小木块静止后，记下水的体积V2；求出小木块的密度。 方法三：所需器材有烧杯、直尺、水、小木块。实验步骤：用直尺测出小木块的边长a，求出V=a3；把小木块浸入水中平衡后，测木块浸入水中的深度h；求出小木块的密度。 【习题287】 给你一个大容器和足量的水、两块三角板、一把刻度尺、一把弹簧秤、一个金属圆柱体、细线若干。请你说出利用上述器材测定金属圆柱体密度的两种不

8、同方法。要求： (1)写出用什么仪器测什么物理量，并用符号表示测出的物理量。 (2)写出圆柱体密度的最后计算式。 【答案】 方法一：用弹簧秤测出圆柱体物重G，用三角板、刻度尺测出圆柱体高h、直径d，圆柱体密度。 方法二：用弹簧秤测出圆柱物重G，用细绳系着圆柱体挂在弹簧秤下面，让圆柱体浸没水中，读出弹簧秤示数F，有 F浮=GF=水gV，圆柱密度 【习题288】请完成下列设计性实验报告。实验报告实验器材小石块、弹簧秤、细线、半烧杯水、半烧杯待测液体实验原理实验步骤(1)(2)(3)实验记录略实验结论 (要求有明晰的推导过程) 【答案】 实验原理：阿基米德原理。实验步骤：(1)用细线将小石块拴好，挂

9、在弹簧秤的挂钩上，测出小石块在空气中受到的重力G；(2)将小石块全部浸没在水中，测量石块浸没在水中弹簧秤的读数F；(3)将小石块全部浸没在待测液体中，测量石块浸没在待测液体中的读数F。(3)测量中，小石块不能与容器底相接触；(4)测量中，水和待测液体至少能将小石块全部浸没。 【习题289】 现给你一只量杯、一根细玻璃棒、一只密度计、足量的盐和水，只用上述器材要求测出一只鸡蛋的质量。 (1)简要说明测量的主要步骤和需要测量的物理量。 (2)用测量的量写出计算鸡蛋质量的表达式。 【答案】 (1)先在量杯中放适量水，读出水的体积V1；把鸡蛋慢慢浸没在量杯的水中，读出这时杯中水的体积V2，则 V蛋=V

10、2-V1；往量杯中加入盐并用细玻璃棒不断搅拌，直到鸡蛋恰好悬浮；用密度计测出此时盐水的密度，即为鸡蛋的密度。 (2)m=蛋V蛋=液(V2-V1) 【习题290】 现有量筒、小刀、烧杯、刻度尺、水槽各一个，一根足够长的橡皮筋和足量的水，请利用上述器材测出一个萝卜的密度。要求：写出主要的实验步骤，并用符号表示所测量的质量及最后萝卜密度的表达式。 【答案】将萝卜样品放到烧杯底部中间，使烧杯直立浮于装有适量水的水槽中，在烧杯外壁与水相平处用橡皮筋扎一个圈做标记，取出样品，再向杯中缓缓倒水，待杯外水面与标记处相平为止，将杯中水倒入量筒中，测出体积，再算出质量，即为萝卜样品的质量。 【习题291】 某校太

11、阳能科技活动小组用口径为1m的铁锅，将内壁贴上表面光亮的铝箔制成太阳灶，把太阳灶正对着太阳，太阳灶能将照射到它上面的光和热集中在灶前某处。在该处放一只盛水铝壶，就可以给壶中的水加热。在晴朗的日子里实验小组将太阳灶正对着太阳，铝壶中装入25kg的水，并在水中插入温度计，实验时每隔3 min测量一次水的温度，每隔l0 min调整一次太阳灶的方向使它正对太阳，每次实验都是以中午12时开始到水沸腾为止，应用所学的知识和表中的数据回答下列问题：日期 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 335月10日26.5 36045.0 53.5 61.5 69.0 75.581.587.0 9

12、2.095955月21日28.5 38.048.0 57.5 66.5 74.0 80.586.592.096.596.56月8日30.5 41.551.5 61.0 70.0 78.585.591.596.0 96.0 (1)太阳通过_的方式将热能传递到地球(填“传导”、“对流”或“辐射”)。 (2)每次实验中水沸腾时的温度都未达到100，表明该地的大气压_1标准大气压。(填“大于”、“等于”或“小于”) (3)分析表中的数据可知，水的升温特点是“低快高慢”，这是因为_ 。 【分析】 太阳传热到地球的方式是辐射，本题还考查了气压与沸点的关系，一般气压升高，沸点升高，反之沸点降低。由表中数据分

13、析并处理可以发现其中数值在低温段与高温段所需加热时间不同。 【答案】 (1)辐射。(2)小于。(3)水温越高，散热越快。 【习题292】 给你一块电流表、一组电池组、一个定值电阻、两个开关来测定一个未知电阻Rx(导线若干)，请用两种方法设计实验电路图，并简要说明实验步骤。 【答案】 方法一：按电路图所示连好电路，先把电流表接到R 0支路，测出R0支路电流I0，再把电流表接到Rx支路，测出Rx支路电流Ix，。 方法二：按电路图所示连好电路，只闭合S，读出电流表示数I，同时闭合S、S2读出电流表示数I， 【习题293】 给你一块电压表、一组电池组、一个定值电阻、两个开关来测定一个未知电阻R(导线若

14、干)，请用两种方法设计实验电路图，并简要说明实验步骤。 【答案】 方法一：按照电路图所示连好电路，用电压表测出R0两端的电压V0，再用电压表测出R两端电压Ux， 方法二：按照电路图所示连好电路，当闭合S1、S2时，电压表的示数为U，此时Rx被短路，U为电源电压；只闭合S1电压表示数为U。， 【习题294】 如图所示，图甲是一单刀双掷开关的实物图，它的符号如图乙所示，图丙是单刀双掷开关对电路控制作用的一个实例，当S与“1”接触时，灯泡El发光；当S与“2”接触时，灯泡E2发光。 现有如下器材：一个电源(两极间电压保持不变，但电压数值未知)、一个电阻箱(用R0表示)、一个待测电阻Rx、一块电压表(最大量程大于电源两极间电压)、一个单刀双掷开关、导线若干。 (1)根据以上所给器材，在虚线框内设计一个能测量并计算出待测电阻Rx的规范电路图(连接好后在试验过程中不能拆卸)。 (2)写出测量的操作步骤及测量的物理量。(3)写出用测量的物理量计算Rr的表达式_ 。【答案】 (1)如图所示。 (2)步骤：S接1时，测出电源两极间电压U；S接2时，测出 R0两端电压