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图1
例1(2013年温州市中考)人从灯下经过,会在地上投下影子.影子是光被不透明物体挡住后,在其背面形成的暗区.当光照强度不同时,影子(暗区)与周围亮区的明暗对比程度会发生变化,因此人会感觉影子有“浓淡”之别.影子的“浓淡程度”与哪些因素有关?存在怎样的关系呢?小明提出了以下猜想:
猜想一:可能与灯的功率存在一定关系.
猜想二:可能与影子离灯的距离存在一定关系.
猜想三:可能与人离灯的距离存在一定关系.
实脸方法:在水平桌面上竖立一个不透明的白屏,在屏两侧等距离的位置各固定一根同样的木棒,在屏的两侧各点亮一盏灯,通过一定的方法同时观察屏上的木棒形成的影子的“浓淡程度”.调节一盏灯的位置,当两侧屏上的影子“浓淡程度”一样时,记录灯的功率和灯到屏的距离,分析相关数据,寻找规律? 具休实验如下:
步骤一:在屏两侧距屏1 米处各点亮一盏25 瓦灯,观察到两侧屏上影子“浓淡程度”相同.
步骤二:将右侧25 瓦灯换成40 瓦灯,观察到两侧屏上影子“浓淡程度”不同.
步骤三:保持左侧25 瓦灯的位置不变,移动右侧40 瓦灯,直到两侧屏上影子“浓淡程度”一样时,记录相关数据.
步骤四:将右侧的灯依次换成60瓦、100瓦、250 瓦,重复步骤三.实验结果如表1.
表1
灯的功率/瓦灯功率的
平方数屏上影子离
灯距离/米 屏上影子离
灯距离的平方数
2562511
4016001.261.6
6036001.552.4
1001000024
250625003.1610
(1)步骤一、二的结果,可以支持哪个猜想?.
(2)现有一盏200瓦的灯,放在屏右侧距离屏米处,屏上的影子“浓淡程度”会与左侧25瓦灯的影子“浓淡程度”相同.(结果精确到0.01)
(3)根据实验结果分析,“灯的功率”和“屏上影子离灯距离”哪个因素对影子“浓淡程度”影响更大?判断并说明理由:
分析:(1)分析步骤一和步骤二中变化的量,得出影子变化的影响因素;
(2)首先找出在影子浓淡度相同的情况下,灯的功率和影子离灯距离的关系,得出结论;
(3)根据变化的倍数,在影子浓淡度相同时,倍数变化越大,说明影响越小.
解:(1)步骤一和步骤二中由于灯泡的功率发生了变化,所以影子的浓淡度也发生了变化,则说明影子的浓淡与灯的功率有关,可以验证猜想一;
(2)根据表格中是数据,灯的功率、功率的平方、屏上影子离灯距离及距离的平方都在变大,灯的功率变化倍数等于屏上影子离灯距离平方数的变化倍数,则换200 W的灯泡时,为100 W的2倍,则屏上影子离灯距离的平方数也应为100 W的2倍,应为4×2=8 m2,所以屏上影子离灯距离应为 m=2.83 m.
(3)由(2)分析知,屏上影子离灯距离成倍数变化时,灯的功率必须成平方倍变化,才能保持影子浓淡程度相同,所以可得影子离灯距离影响较大.
答案:(1)猜想一;(2)2.83;(3)影子离灯距离影响较大.当影子离灯的距离成倍变化时,灯的功率必须成平方倍变化,才能保持影子浓淡程度相同.
点评:此题是影子的“浓淡程度”与哪些因素有关的实验,考查了学生对实验数据的分析,要注意分析数据的倍数变化关系.
例2(2013年苏州中考)某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时,提出了一些猜想,小组将对猜想进行验证.
(1)如果影响机械效率的因素有多个,要研究机械效率与某个因素的关系,需要先控制其他几个因素不变,这种方法在科学探究中被称作 .
(2)下列A、B是同学提出的两个猜想:
猜想A:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组细线的绕法有关;
猜想B:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组提升的物重有关;
(3)为了验证上述猜想是否正确,同学们准备分别按图2(1)、图2(2)、图2(3)和图2(4)的滑轮组进行实验.
图2
(a)按图 滑轮组准备做的两个实验时用来验证猜想A的,若实验测得两个滑轮组的机械效率大小 (相等/不相等),则可初步判断猜想A是错误的.
(b)按图 滑轮组准备做的两个实验时用来验证猜想B的,若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等,则可初步判断猜想B是 (正确/错误)的.
(4)接着,小组进行了实验验证.
分析:(1)物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法.
(3)a.要探究滑轮组的机械效率与滑轮组细线的绕法是否有关,需要保持除滑轮数目、规格相同外,还要提起相同的重物;
b.要探究滑轮组的机械效率与滑轮组提升的物重是否有关,需要保持除滑轮数目、规格相同外,还要相同的绕线方法.
解:(1)影响机械效率的因素有多个,要研究机械效率与某个因素的关系,需要先控制其他几个因素不变,这种方法在科
学探究中被称作控制变量法;
(3)a.要探究滑轮组的机械效率与滑轮组细线的绕法是否有关,需要保持除滑轮数目、规格相同,还要提起相同的物重,所以选择的是图2(1)、(3)或图2(2)、(4);若实验测得两个滑轮组的机械效率大小相等,说明机械效率与绕线方法无关,可初步判断猜想是错误的.
b.要探究滑轮组的机械效率与滑轮组提升的物重是否有关,需要保持除滑轮数目、规格相同,还要保持绕线方法相同,所以选择的是图1、2或3、4;若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等,说明机械效率与物重有关,可初步判断猜想是正确的.
答案:(1)控制变量法;(3)1、3;相等;1、2;正确.
点评:探究影响滑轮组机械效率的因素,需要应用控制变量法;滑轮组的机械效率的高低与提起的物重、动滑轮的重、绳重、摩擦有关.与滑轮的绕法、升高的距离没有关系.
例1(2013年温州市中考)人从灯下经过,会在地上投下影子.影子是光被不透明物体挡住后,在其背面形成的暗区.当光照强度不同时,影子(暗区)与周围亮区的明暗对比程度会发生变化,因此人会感觉影子有“浓淡”之别.影子的“浓淡程度”与哪些因素有关?存在怎样的关系呢?小明提出了以下猜想:
猜想一:可能与灯的功率存在一定关系.
猜想二:可能与影子离灯的距离存在一定关系.
猜想三:可能与人离灯的距离存在一定关系.
实脸方法:在水平桌面上竖立一个不透明的白屏,在屏两侧等距离的位置各固定一根同样的木棒,在屏的两侧各点亮一盏灯,通过一定的方法同时观察屏上的木棒形成的影子的“浓淡程度”.调节一盏灯的位置,当两侧屏上的影子“浓淡程度”一样时,记录灯的功率和灯到屏的距离,分析相关数据,寻找规律? 具休实验如下:
步骤一:在屏两侧距屏1 米处各点亮一盏25 瓦灯,观察到两侧屏上影子“浓淡程度”相同.
步骤二:将右侧25 瓦灯换成40 瓦灯,观察到两侧屏上影子“浓淡程度”不同.
步骤三:保持左侧25 瓦灯的位置不变,移动右侧40 瓦灯,直到两侧屏上影子“浓淡程度”一样时,记录相关数据.
步骤四:将右侧的灯依次换成60瓦、100瓦、250 瓦,重复步骤三.实验结果如表1.
表1
灯的功率/瓦灯功率的
平方数屏上影子离
灯距离/米 屏上影子离
灯距离的平方数
2562511
4016001.261.6
6036001.552.4
1001000024
250625003.1610
(1)步骤一、二的结果,可以支持哪个猜想?.
(2)现有一盏200瓦的灯,放在屏右侧距离屏米处,屏上的影子“浓淡程度”会与左侧25瓦灯的影子“浓淡程度”相同.(结果精确到0.01)
(3)根据实验结果分析,“灯的功率”和“屏上影子离灯距离”哪个因素对影子“浓淡程度”影响更大?判断并说明理由:
分析:(1)分析步骤一和步骤二中变化的量,得出影子变化的影响因素;
(2)首先找出在影子浓淡度相同的情况下,灯的功率和影子离灯距离的关系,得出结论;
(3)根据变化的倍数,在影子浓淡度相同时,倍数变化越大,说明影响越小.
解:(1)步骤一和步骤二中由于灯泡的功率发生了变化,所以影子的浓淡度也发生了变化,则说明影子的浓淡与灯的功率有关,可以验证猜想一;
(2)根据表格中是数据,灯的功率、功率的平方、屏上影子离灯距离及距离的平方都在变大,灯的功率变化倍数等于屏上影子离灯距离平方数的变化倍数,则换200 W的灯泡时,为100 W的2倍,则屏上影子离灯距离的平方数也应为100 W的2倍,应为4×2=8 m2,所以屏上影子离灯距离应为 m=2.83 m.
(3)由(2)分析知,屏上影子离灯距离成倍数变化时,灯的功率必须成平方倍变化,才能保持影子浓淡程度相同,所以可得影子离灯距离影响较大.
答案:(1)猜想一;(2)2.83;(3)影子离灯距离影响较大.当影子离灯的距离成倍变化时,灯的功率必须成平方倍变化,才能保持影子浓淡程度相同.
点评:此题是影子的“浓淡程度”与哪些因素有关的实验,考查了学生对实验数据的分析,要注意分析数据的倍数变化关系.
例2(2013年苏州中考)某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时,提出了一些猜想,小组将对猜想进行验证.
(1)如果影响机械效率的因素有多个,要研究机械效率与某个因素的关系,需要先控制其他几个因素不变,这种方法在科学探究中被称作 .
(2)下列A、B是同学提出的两个猜想:
猜想A:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组细线的绕法有关;
猜想B:两个相同滑轮组成的滑轮组,其机械效率与滑轮组提升的物重有关;
(3)为了验证上述猜想是否正确,同学们准备分别按图2(1)、图2(2)、图2(3)和图2(4)的滑轮组进行实验.
图2
(a)按图 滑轮组准备做的两个实验时用来验证猜想A的,若实验测得两个滑轮组的机械效率大小 (相等/不相等),则可初步判断猜想A是错误的.
(b)按图 滑轮组准备做的两个实验时用来验证猜想B的,若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等,则可初步判断猜想B是 (正确/错误)的.
(4)接着,小组进行了实验验证.
分析:(1)物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法.
(3)a.要探究滑轮组的机械效率与滑轮组细线的绕法是否有关,需要保持除滑轮数目、规格相同外,还要提起相同的重物;
b.要探究滑轮组的机械效率与滑轮组提升的物重是否有关,需要保持除滑轮数目、规格相同外,还要相同的绕线方法.
解:(1)影响机械效率的因素有多个,要研究机械效率与某个因素的关系,需要先控制其他几个因素不变,这种方法在科
学探究中被称作控制变量法;
(3)a.要探究滑轮组的机械效率与滑轮组细线的绕法是否有关,需要保持除滑轮数目、规格相同,还要提起相同的物重,所以选择的是图2(1)、(3)或图2(2)、(4);若实验测得两个滑轮组的机械效率大小相等,说明机械效率与绕线方法无关,可初步判断猜想是错误的.
b.要探究滑轮组的机械效率与滑轮组提升的物重是否有关,需要保持除滑轮数目、规格相同,还要保持绕线方法相同,所以选择的是图1、2或3、4;若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等,说明机械效率与物重有关,可初步判断猜想是正确的.
答案:(1)控制变量法;(3)1、3;相等;1、2;正确.
点评:探究影响滑轮组机械效率的因素,需要应用控制变量法;滑轮组的机械效率的高低与提起的物重、动滑轮的重、绳重、摩擦有关.与滑轮的绕法、升高的距离没有关系.