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比较不同物质的吸热能力
比较不同物质的吸热能力
一、实验或实验器材在教材中所处的地位与作用:
1.地位:
该实验是九年级物理第十六章第3节内容,在已知不同物体吸收热量的多少除了与它的质量、温度变化有关外,探究不同物质吸收热量的多少还与它的吸热能力有关,对于学生理解、学习、运用比热容的知识具有相当重要的作用。
2.作用:
⑴该实验是探究物质比热容的核心实验,能对后面的知识探究奠定良好基础;
⑵通过实验的观察和分析能较好的理解不同物质吸热能力也有所不同;
⑶由实验得出结论,客观具体,学生容易接受,同时降低了教学的难度。
二、实验原型及不足之处:
1.实验原型:
传统的实验是使用控制变量法,用酒精灯分别给水和煤油加热,控制两种物质的质量相等,吸收的热量相同,通过比较温度计示数的变化,得出结论:
温度计示数上升较快的物质,升高1℃所需的热量较少,吸收热量的能力较小。
2.不足之处:
⑴通过实验得出的结论是:
吸热能力的大小与温度的变化成反比,学生要多转动一下思维才能理解,结论没有改进后的直接;
⑵水和煤油吸收相同的热量用这套实验装置有较大的误差,容易受到外界环境的影响(如风向、石棉网、两个酒精灯的火焰温度等)不便于控制;
⑶所需要的实验器材也比较多,不利于实验的准备与操作。
三、实验创新与改进之处:
1.实验创新
⑴直观比较,直接得出结论。
⑵改进实验装置,减少实验误差。
2.改进之处
⑴实验中,将原实验观察相同时间温度计示数变化改为观察两物质升高相同温度所用的时间,这样做的好处是使得出实验结论更加直接;
⑵;利用串联的阻值相同的电阻丝加热,更精确的控制吸收的热量相同
⑶实验器材更加简单,降低了实验准备难度和危险系数。
四、实验器材:
学生电源,电阻值相同的电热器两个,导线若干,温度计两个,烧杯两个,停表,煤油,纯净水。
五、实验原理及装置说明:
1.实验原理:
新实验也使用控制变量法,改为控制两物质质量相等、吸收热量相同、升高相同的温度,来比较所需要用的时间。
升高相同温度时,所用时间较长的物质吸收的热量自然多一些,此物质吸收热量的能力更强。
2.装置说明:
⑴实验前,要使用天平称量出质量相等的水和煤油;
⑵两个电热器一定要阻值相等并且串联;
⑶温度计液泡不要碰到容器壁、容器底和电热丝
⑷注意输出电压为两电热器额定电压之和。
六、实验过程:
1.将准备好的乘有质量相等的水和煤油的两烧杯放置在试验台上;
2.将两个阻值相同的电热器串联接在14伏的直流电源上,此时开关是闭合的;
3.将串联好的电热器分别放入水和煤油中,并放入温度计,记录初温;
4.打开电源,同时按下停表开始计时,观察两烧杯中温度计的变化;
5.在温度计达到40℃时用停表分别记下所用的时间;
6.比较升高相同温度时所用时间的不同;
7.得出结论:
质量相等的两物质,升高相同温度时,所用时间较长的(水)吸收的热量较多,吸收热量的能力较强。
七、实验效果:
改进后,实验现象非常明显,减小了实验误差,缩短了实验时间,实验成功率高;在教学中学生更容易接受比热容的概念,更容易弄懂不同物质比热容一般不同以及比热容较大的物质在质量相等、温度变化相同的情况下,吸收热量较多。
八、自我评价
⒈对于综合分析能力还不是很强的学生来说,新实验更容易得出实验结论;
⒉缩短了实验时间,降低了难度;
⒊师生合作学习的难度降低了,提高了课堂学习效率;
⒋若课堂教学时间充足,后续可利用焦耳定律算出1kg煤油和水升高1℃所吸收的热量,直接引出比热容的概念,学生容易理解。
一、第四部分物理实验设计开放题
【习题282】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283】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】实验步骤:
①用刻度尺测出规则铁块的长a、宽b、高c,则V=abc;②用弹簧秤称出铁块的重力G;③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284】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=F/S=ρgh收集的资料:
纪念碑的高度,大理石的密度ρ。
【习题285】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286】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287】利用身边的刻度尺、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288】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:
①用调好的天平测烧杯质量m;②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;③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:
①在管内倒入一定深度的牛奶;②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289】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:
①用弹簧秤测出苹果在空气中的重量G:
②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:
①用弹簧秤测出苹果在空气中的重量G;②将苹果浸没在盛满水的水瓢中,并将排开的水接入塑料袋;③用弹簧秤测出塑料袋中的水重G水。
【习题290】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:
①用直尺量出木块的边长a,求V=a3;②用细线系住小木块;③用弹簧秤称出木块重G,求出m=G/g;④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:
①用直尺测出小木块的边长a,求出V=a3;②用细线系住小木块;③在量筒中倒入适量的水,记下水的体积V1;④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;⑤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:
①用直尺测出小木块的边长a,求出V=a3;②把小木块浸入水中平衡后,测木块浸入水中的深度h;③求出小木块的密度。
【习题291】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=G—F=ρ水gV,圆柱密度
【习题292】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293】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)①先在量杯中放适量水,读出水的体积V1;②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=V2-V1;③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;④用密度计测出此时盐水的密度,即为鸡蛋的密度。
(2)m=ρ蛋V蛋=ρ液(V2-V1)
【习题294】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307】用厚为1mm的均匀金属板制成的开发区平面图A,比例尺为1:
10000。
现给你一个弹簧秤、水和细线,要求测出开发区的实际占地面积,请写出步骤(用字母表示所测物理量):
(1)__________;
(2)__________
(3)开发区实际面积S=__________(用字母表示)。
【答案】
(1)用弹簧秤测出金属板A在空气中的重力G1;
(2)用弹簧秤测出金属板A浸没于水中时视重G2;(3)F浮=gsh,所以s=。
【习题308】现有一台天平(含砝码)、一个刻度看不清的小量杯、一根细线和足够的水,试用这些器材测定小铁块的密度ρ。
要求:
(1)写出需要测量的物理量及简单的测量方法。
(2)根据所测量的物理量,写出计算铁块密度的数学表达式。
【答案】
(1)①用天平测出铁块的质量m铁;②用天平测出小量杯装满水后的总质量m1;③把铁块用细线系住轻轻地放入装满水的量杯中,排完水后再取出;④用天平测出小量杯和剩余水的质量m2,则m水=m1—m2;⑤铁块体积V铁等于被排出水的体积,即V铁=V水=。
(2)ρ水=
【习题309】小明同学要检验“液体内部向各个方向都有压强”这一观点。
请你帮他设计一个实验,说明这一观点的正确性。
【答案】将压强计的金属盒放入水中某一深度转动盒口方向,发现U形管管中均有高度差,这说明液体内部向各个方向都有压强。
【习题310】为了测出某种液体的密度ρ2;给你一只粗细均匀的圆柱形平底试管、一些小铁砂粒、两个烧杯,一个烧杯盛有水,一个盛有待测液体。
如图所示(水的密度ρl已知):
(1)要测出待测液体的密度,还需要的实验仪器是__________。
(2)写出简要的实验步骤。
(3)根据测得的结果(用字母符号代表),求出液体的密度__________。
。
【答案】
(1)刻度尺。
(2)①将适量的小铁砂粒放入试管中,将试管放入盛水的烧杯中,使试管竖直地漂浮于水面,量出此时试管浸入水中的长度h1;②从水中取出试管,将试管放入盛某种液体的烧杯中,使试管竖直地漂浮于液面,量出此时试管浸入液体中的长度h2。
(3)ρ2=.
【习题311】娜仁花跟苏和一起放羊。
一天,娜仁花对苏和说:
“咱们想个办法来称一下羊的体重(质量)好吗?
”苏和说:
“好是好,可是在这茫茫的大草原上,哪有秤呢?
”聪明的娜仁花指着身旁的一棵大树说:
“你看见这棵大树的树杈没有?
有它就可以了。
”她让苏和把一根棍子卡放在大树杈上,两人分别握住棍子的一端悬吊着,让棍子成水平状。
然后,娜仁花掮着羊与苏和交换了一下位置,支点没变。
巧得很,两人悬吊时棍子还成水平状。
已经知道娜仁花质量为37.5kg,苏和质量为45kg,你能求出娜仁花肩上的羊的质量是多少吗?
【答案】娜仁花与苏和两人悬吊在棍子的两端时,各人到支点的距离与体重(质量)成反比;当她们交换位置后,由于娜仁花掮着一只羊后使棍达到水平状,支点没变,但两人到支点的距离变了,质量也变了,由两者成反比,得45:
M=5:
6(M表示娜仁花掮羊后的总质量)。
M=54kg,所以羊的质量为(54—37.5)kg:
16.5kg。
【习题312】给你一个矿泉水瓶子,请你设计一个小实验来验证当气体的体积不变时,如果温度降低气压就会减小:
(1)做法____________________;
(2)现象____________________;(3)推理______________________________。
【答案】
(1)取一空的矿泉水瓶子,里面放人少量开水,盖好瓶盖,放进冰箱冷冻;
(2)过半个小时之后从冰箱里拿出的矿泉水瓶子瘪了;
(3)由于冰箱里温度低,水蒸气放热降温,气压减小,瓶外气压大于瓶内气压,所以瓶子被压瘪。
【习题313】请你设计一个小实验,利用自己家里的房门来研究力的三要素对力的作用效果的影响,简要说明具体做法:
(1)力的大小
(2)力的方向(3)力的作用点
【答案】
(1)在同一个位置上用力推大门能开,用力推小门不开;
(2)向里推使门关闭,向外推使门打开;
(3)用同样的力推门拉手一侧能推开,推门轴一侧推不开。
【习题326】凸透镜的焦点是实焦点,利用平行光源可以找到焦点,直接测出焦距。
凹透镜的焦点是虚焦点,如何利用凸透镜来测定凹透镜的焦点?
【答案】要测出凹透镜的焦距,需要平行光源、凸透镜、刻度尺、光具座等辅助器材。
安装顺序如图所示。
其操作与观察方法是:
让平行光源通过凸透镜,用光屏找到凸透镜的焦点F1的位置,测出凸透镜的焦距fl,再在凸透镜的后面安上待测凹透镜,并在光屏上画一个与凹透镜等大的圆,移动凹透镜使光斑与圆正好重合,测出凸透镜与凹透镜间的距离S,凹透镜的焦距大小是
初中物理实验归类复习测试卷(四)
————设计性实验
1.
现有两只阻值相等的定值电阻R1、R2,一只供电电压为U且保持不变的电池组,导线若干。
试用以上器材,设计出两种不同的连接方式,分别接在图1中甲、乙虚线框内标有A、B、C、D的有关接线柱上,使它们各组成一个完整的电路,并使甲、乙两个电路分别都能同时满足以下三项要求:
(1)在接线柱A、D间正确接入电池组;
(2)当图中开关S断开时,电流表的指针偏转到某一位置(设这时示数为I);
(3)当图中开关S接通后,电流表的示数变为开关S断开时的2倍(即2I)。
2.一只标有“220V40W”的电烙铁,为了使电烙铁工作时,能正常消耗40瓦的功率,而在不工作时,只消耗10瓦的功率,使之不致于完全冷却,但又节约了电能,现在有额定电压是220伏,额定功率分别为15瓦、25瓦、40瓦、60瓦和100瓦的灯泡,开关以及足够的导线可供使用,请设计并画一个能满足上述要求的电路图,并对你设计的电路图作简要说明。
请注意将你选用的灯泡规格标注在电路图上。
(电烙铁的符号可用电阻符号代替)
3.有一个电阻值看不清楚的电阻器RX,现在我们要测出它的电阻值,但我们只有一个电池组、一个电压表、一个电流表、一只开关、一个阻值已知的电阻器R0,一个滑动变阻器R/和几根导线。
请选用适当的器材用三种不同的方法测出RX的阻值,按要求完成下面问题。
方法一:
(1)选用的器材是______________________________________________
(2)电路图
(3)主要步骤是:
(4)RX的表达式____________________。
(用字母表示)
方法二:
(1)选用的器材是______________________________________________
(2)电路图
(3)主要步骤是:
(4)RX的表达式____________________。
(用字母表示)
方法二:
(1)用的器材是______________________________________________
(2)电路图
(3)主要步骤是:
(4)RX的表达式____________________。
(用字母表示)
4.若给你一只弹簧秤、一杯水、细线和一个金属块,你能完成下列四种实验中的哪几种?
()
①测金属块的质量。
②测金属块浸没在水中的浮力
③金属块的体积④测金属块的密度
A.①B.①②D.①②③④
5.若给你一块小木块、一只量筒、水、酒精、一根细针,你能完成下列实验中的哪几种?
()
①测出木块的质量②测出木块的体积③测出木块的密度
④测出酒精的密度⑤测出木块所受水的浮力⑥测出木块所受酒精的浮力
A.①B.①②C.①②③D.①②③④E.①②③④⑤F.①②③④⑤⑥
6.现给你一电池组、开关二只、电压表一只、电流表一只、滑动变阻器一只、小灯泡一只、导线若干,从上述器材中选择适当器材,你可以完成哪些初中物理学过的电学实验?
请至少写出五个实验的名称。
7.如图2所示,小明同学设计了一滑轮组,想用20牛的动力拉动一只水平地面上的工件匀速向左前进,已知工件受地面的摩擦力为30牛,滑轮组的机械效率为75℅。
现在请你用笔画出小明的绕线方法。
8.现有一把质量可以忽略不计的米尺,1只量程为5牛的弹簧秤,2根细线。
你能利用它们来测量一块大约1000克的铁块质量吗?
画出示意图,并写出主要的步骤和最后的计算式。
9.利用日常生活中装饮料的塑料空瓶,请你设计:
做演示液体压强和大气压强存在及其性质的物理实验各一个。
要求制作方法简便,并只加少量其它辅助器材。
画图并写明制作方法、实验步骤。
10.国庆联欢,某同学从家里带来40只规格为“6.3V0.5W”的彩灯,通过计算说明他最多能将多少只彩灯接在220伏的照明电路中?
应该怎样连接?
如果晚会开了5小时,使用这些彩灯一共用了多少千瓦时的电能?
11.百米赛跑时,假如终点记时员在听见起跑的枪声后才开始记时,他记录下来的成绩准确吗?
为什么?
记时员应该怎样才能减少误差?
两种记时办法时间差是多大?
12.在图3所示的电路中,A、B、C、D为四个接线柱,闭合开关后灯不亮,已经确定是由于灯泡开路或短路引起的。
在不允许拆开电路的情况下,请你先后用一个电压表、一个电流表、一根导线三种不同工具分别对故障进行判断,把方法和判断结果填入下表中(每种工具各填写一种方法)。
工具
方法(接在何处、开关开闭情况)
现象和结论
电流表
电压表
导线
13.你能用几种方法判断一蓄电池能否供电?
又怎样判别它的正、负极?
画出示意图,并说明道理。
14.少数不法商贩将煤矸石(矿井下与煤共生一处的石块)破碎后掺在优质煤中高价销售给客户。
客户为了防止上当,最恰当的方法是可以检测下述物理量中的()
A.密度B.比热C.熔点D.燃烧值
15.假如突然失去重力,则下列现象中可能出现的是()
A.物体的质量消失B.物体的惯性消失C.水中的物体仍会受到浮力
D.大气压强不存在,人不受大气压力会感到很舒服E.水滴呈球形漂浮在空气中
F.蜡烛正常燃烧G.人的生活比原来一切会很方便
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