重难点21声学热学光学力学与直线运动实验

专项十一实验专题
重难点21 声学、热学、光学、力学与直线运动实验
考点一、声学实验
1．探究声音的产生与传播
①声音是由物体振动产生的，正在振动的物体叫声源；一切发声体都在振动，振动停止，发声停止。

②声音的传播需要介质，传播声音的介质可以是固体、液体和气体，真空不能传声。

振动停止，发声停止，但声音不会马上消失。

2．探究影响音调的因素
①主要关注点是音调与物体振动频率有关、与物体的结构有关，同一物体，当其结构发生变化时，其振动
频率也相应跟着变化，也就是说音调也会发生变化（如乐器的演奏、瓶中水量多少等）；
②物体的大小、粗细、结构发生变化，其振动频率发生变化；如：用手指按压琴弦不同位置、拨动不同粗
细的琴弦、用手指堵住笛子的不同气孔、拨动伸出桌子不同长度的钢板尺等都会改变声音的音调。

考点二、热学实验
1.探究液体沸腾现象实验
①液体沸腾需要一定的温度，标准大气压下不同的液体沸点不同。

②液体沸腾前吸收热量温度升高，沸腾后吸收热量温度保持不变。

③液体的沸点还与大气压有关，气压越高液体的沸点越高，高压锅就是利用了这一原理。

④实验过程中为了缩短时间采取的措施有：可在烧杯口加盖，防止热量损失，沸腾后再拿掉，防止气
⑤压对沸点的影响；还可以直加热热水，水量选择适当。

2.探究固体熔化时温度的变化规律
①实验开始时烧杯中的水，可用40℃左右的温水，待测物质的温度升到40℃时，开始记录。

②应选择较细的试管，以增大海波的受热面积，且装入试管中的海波不宜过多。

③对海波的加热应较缓慢，为此可在烧杯中加一支温度计，用来监测烧杯中水的温度，一般应使试管内、外温度计的示数差保持在2—3℃左右。

3.探究物质的吸放热
①实验方法有控制变量法、转换法(通过温度变化快慢来反映吸热能力的强弱)。

②选择相同的热源目的是：以保证相同加热时间释放的热量相同。

4.探究不同燃料热值实验
①结论:相同质量的不同物体，吸收相同的热量后升高的温度不同，比热容大的升高的温度低。

②对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。

1kg是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。

考点三、光学实验
1．探究小孔成像规律实验
①蜡烛、光屏小孔要在一条直线上，中心高度要大致相同
②要选择效果最好的屏幕：如果使用完全透明的纸做屏幕，是看不到小孔前方物体的像的，应该选择是半透明纸。

③纸盒的材质很重要：小孔成像实验中，由于孔很小，能透过的光线自然很少，所以在屏幕上所成的物体的像是相当暗淡的，这样就要求尽量遮光。

遮光分两种，一是环境遮光，实验环境尽量暗一些；二是纸盒内部遮光，尽量用厚纸盒。

2．平面镜成像实验（图1）
①如果在实验中发现两个像，是由于玻璃板太厚导致的。

两个像之间的距离由玻璃板的厚度决定
②玻璃板后面的蜡烛为什么不需要点燃？若点燃后方蜡烛，使像的背景变亮，使像变淡，不便于观察像。

③为什么用两只完全相同的蜡烛？便于比较物与像之间的大小关系。

④实验中用玻璃板代替平面镜是因为？用平面镜不便于确定像的位置。

⑤玻璃板为什么需要竖直放置？蜡烛能够与像重合，准确确定像的位置。

⑥多次测量的目的：使实验结论具有普遍性，避免偶然性。

⑦无论怎样移动玻璃板后方的蜡烛，都无法与像完全重合，是因为？玻璃板没有与水平桌面竖直放置。

⑧刻度尺的作用？测量物与像到玻璃板距离。

图1 图2 图3
3．光的反射定律实验（图2,3）
①硬纸板的作用：显示光路，对光线起漫反射作用；
②纸板与平面镜的放置要求：纸板与平面镜垂直，如不垂直则在纸板上看不到反射光线；
③如何确定光线的位置：在纸板的光线上描两点，连接并标上方向；
④“三线共面”的判断方法：将反射光线所在的纸板向后折，观察是否能接收到反射光线，若接收不到反射光线，说明三线共面；
⑤入射角和反射角的识别和关系：都是对应的光线与法线的夹角；反射角随着入射角的增大而增大，但始终相等；
⑥实验时从硬纸板前不同位置都能看到光的传播路径的原因：光在硬纸板上发生了漫反射；
⑦多次改变入射角的大小进行测量的目的：避免偶然性，得到普遍性规律；
⑧验证光路可逆的方法：将激光笔逆着反射光线射入，观察光的传播路径是否与入射光线重合；
4．光的折射定律实验（图3）
图（3）图（4）
实验原理:倒入水后，光点的位置会偏移，原因是倒入水后光从空气进入水中传播方向会发生偏折。

注意手电筒的光线不要垂直射入，否则不会发生偏折。

5．凸透镜成像规律实验（图4）
在摆放仪器时，要使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心“共线”并“等高”。

“等高”就是点燃蜡烛，调整凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏中心大致在同一高度，只有这样才能使烛焰成的像落在光屏的中央，便于观察。

考点四、测量物体平均速度
1、要使斜面保持较小的斜度，这样小车加速下滑的速度较慢方便计时。

2、小车从斜面滑下时，一定要做直线运动，否则测量的路程比实际路程要小，影响实验结果。

考点五、力学实验
1．探究滑动摩擦力大小与什么因素有关
①探究过程：实验中用弹簧测力计水平匀速拉动木块，目的是：使弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的
摩擦力大小相等(即利用“二力平衡”)
②得出结论：滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关；接触面的粗糙程度相同时，压力越大，摩擦力越大(对比乙、丙)；压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大(对比甲、乙)
2．探究物体的运动与所受阻力大小的关系：
①结论：相同速度，小车所受阻力越小，运动的距离越远。

②推理：如果小车所受阻力更小，小车运动的距离会更远；如果小车不受阻力，小车将会以不变的速度永
远运动下去，即将会做匀速直线运动。

3．探究动能、势能的影响因素
①物体动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小。

当物体的质量一定时，
物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小；具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，
质量越小动能越小。

②重力势能的大小与质量和高度有关。

物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大。

③弹性势能：物体由于发生弹性形变，而具有的能叫做弹性势能。

弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；形变程度越大，其弹性势能越大。

考点一：声学实验
【探究重点】
掌握利用控制变量法探究声音的产生与传播条件；2.利用控制变量法来探究影响音调的因素；
【真题精讲】
1.（2022·四川成都）如图所示的实验中，用不同的力敲响音叉，将叉股接触悬挂的小球，都能看到小球被弹开。

关于该实验，下列说法不正确的是（）。

A. 该实验说明发声的音叉在振动
B. 声音通过空气传到人的耳朵里
C. 敲音叉的力越大，声音的响度越大
D. 敲音叉的力越大，声音的音调越高
【答案】D。

【解析】A．将叉股接触悬挂的小球，能观察到小球被弹开，说明发声的音叉在振动，故A正确，不符合题意；
B．声音的传播需要介质，声音通过空气传到人的耳朵里的，故B正确，不符合题意；
C．敲音叉的力越大，声音的振幅就越大，声音的响度也越大，故C正确，不符合题意；
D．声音的音调与声音的振动频率有关，与声音的振幅无关，故D错误，符合题意。

故选D。

【巩固训练】
2.吉他在使用前需要通过调弦将音调调节标准。

如图是前后两次拨动A琴弦时，调音器的显示界面。

分析图中的画面结合所学知识可知( )
A．频率越高，音调越低B．第二次拨动的力度更小
C．琴弦越紧，音调越高D．响度越大，音调越低
【答案】C
【解析】A．音调的高低与频率有关，频率越高，音调越高，故A不符合题意；
B．由图得，第一次拨，琴弦发出的响度为56dB，第二次拨，琴弦发出的响度为73dB，即第二次声音的响度比第一次声音的响度大，则第二次振幅更大，拨动的力度更大，故B不符合题意；
C．由图可知，第一次拨动琴弦，音调为145Hz，音调偏高，要拧松弦；第二次拨动琴弦，音调为106Hz，音振动调偏低，要拧紧弦琴，说明弦越紧，音调越高，故C符合题意；
D．响度与振幅有关，振幅越大，响度越大；音调与琴弦的频率有关，故D不符合题意。

故选C。

考点二：探究液体沸腾现象实验/探究固体熔化时温度的变化规律
【探究重点】
1．水沸腾时的现象：剧烈的汽化现象，大量的气泡上升、变大，到水面破裂，里面的水蒸气散发到空气中。

虽继续加热，它的温度不变。

2．注意晶体和非晶体熔化过程中的特点
【真题精讲】
3.（2022·四川成都）小天同学用图甲所示的装置探究“水沸腾的规律”，图乙是他绘制的温度和时间关系图像。

他观察发现，水沸腾后，气泡的体积在上升过程中变___________；分析图像可知，水沸腾后，继续加热，温度
___________。

【答案】①大；②保持不变。

【解析】[1]水沸腾时，整个容器内水温相同，气泡上升过程中，不断有水变为水蒸气进入气泡，气泡越来越大。

[2]由图乙中图像可知，第180s到360s，水的温度保持100℃不变，此时水已经沸腾，水沸腾后继续吸热，温度保持不变。

【巩固训练】
4.（2022 江苏无锡）在做“观察水的沸点”实验中，测量温度时，温度计的玻璃泡应_________在水中。

当观察到水中有大量气泡产生，温度计的示数保持不变，如图所示，说明水正在沸腾，沸点是______℃。

为验证水沸腾时需要吸热，接下来的操作是：____________。

【答案】①. 浸没②. 99 ③. 见解析
【解析】[1]温度计测量液体温度时，玻璃泡要浸没在液体中，不能接触容器壁和容器底部。

[2]由图可知，温度计的分度值是1℃，温度计的示数是99℃。

[3]要想证明水沸腾时需要吸热，需要撤掉酒精灯，观察水是否仍然沸腾。

考点三：探究物质的吸放热及不同燃料热值实验实验
【探究重点】
【真题精讲】
5.（2022 江苏常州）小组同学比较沙子和水的比热容，实验装置如图甲、乙所示。

(1)在两个相同的易拉罐内分别装入初温、_________相同的沙子和水。

(2)用两盏相同的酒精灯同时加热沙子和水，加热过程中需用玻璃棒不断搅拌。

搅拌的目的是：_________。

测得实验数据如表格所示。

︒。

(3)5min时，温度计显示沙子的温度如图丙所示，其读数为_________C
(4)加热相同的时间，发现沙子的温度升得更高，有同学认为此过程中沙子吸收热量比水吸收热量多，该观点
_________(正确/错误)。

(5)分析数据可得沙子的比热容_________(小于/等于/大于)水的比热容。

【答案】①. 质量②. 让物质受热均匀③. 52 ④. 错误⑤. 小于
【解析】(1)[1]要比较沙子和水的比热容，利用控制变量法要控制初始温度相同，同时质量也要相同。

(2)[2]加热的时候用玻璃棒搅拌的目的是让水和沙子受热均匀。

(3)[3]根据温度计的刻度，可知此时温度为52度。

(4)[4] 加热相同的时间，相同初始温度，相同质量的水和沙子吸收的热量是等量的，此时升高的温度不同证实它们的比热容不同。

(5)[5]根据比热容的公式可知：相同初始温度相同质量的不同物质，吸收相同热量后升高的温度越高的，其比热容
越小。

即沙子的比热容小于水的比热容。

【巩固训练】
6.（2022·江苏·苏州市振华中学校模拟预测）如图是“探究不同物质吸热升温的现象”和“比较不同燃料燃烧时放出的热量”的甲、乙两组实验装置，下列关于该两组实验的说法正确的是（）
A．每组实验中，燃料的质量均应相等
B．每组实验中，杯中物质的质量均应相等
C．甲组实验中，可以根据温度计示数的变化来比较吸热的多少
D．乙组实验中，可以根据加热时间的长短来比较吸热的多少
【答案】B
【解析】
A．探究不同物质吸热升温的现象，只需控制加热时间相同，不用控制燃料质量相等，故A错误；
B．探究不同物质吸热升温的现象和比较不同燃料燃烧时放出的热量两个实验，为了控制变量，观察温度计示数变化，两组实验的杯中物质的质量应相等，故B正确；
C．甲组实验中，吸热多少用加热时间来表示，若加热时间相同，则吸热相同，沙子比热容小，沙子中放的温度计
示数变化大，故C错误；
D．乙组实验中，燃烧相同质量的燃料，看水温变化，燃料燃烧速度不同，不能用加热时间长短来吸热多少，故D 错误。

故选B。

考点四：探究小孔成像规律
【探究重点】
1．小孔距离屏幕的远近影响成像大小：小孔成像实验中，物体在屏幕上所成的像的大小与小孔到屏幕的距离
有关。

小孔距离屏幕越近，成像越小，小孔距离屏幕越远，成像越大。

2．孔的大小有讲究：小孔成像实验中，小孔的直径越小，透过的光就越少，成的像就越暗；小孔的直径越大，通过的光就越多，成的像就越明亮。

所以小孔的直径应该尽可能的大一些，但是要注意，小孔的直径越大，所成
的像就会越不清晰，或越来越模糊，小孔大到一定的程度，基本上就分辨不出是像还是光斑了
【真题精讲】
7.（2022·江苏省南菁高级中学实验学校一模）某校研究性学习小组同学进行一组光的直线传播的综合实践活动．
（1）如图甲通过三个小孔去观察烛焰，若要看到烛焰，应满足的条件是______________；
（2）如图乙所示是用易拉罐做的简易针孔照相机，利用它观察窗外景物时，人的眼睛对着_______（选填“膜”或“孔”）进行观察，可以看到_______、_______、_______像；
（3）如图丙在树荫下观察，阳光透过树叶的缝隙倾泻下来，在地上留下斑驳的树影和圆形的光斑，圆形的光斑实
质是_______的像，树影和圆形的光斑形成的原理_______（选填“相同”或“不同”）
【答案】眼睛和三个孔在同一直线上膜倒立缩小实太阳相同
【解析】
(1)[1]根据光的直线传播可知，当三个小孔与烛焰、眼睛在同一条直线上时，我们就能看到后面的蜡焰；
(2)[2][3][4][5]易拉罐简易针孔照相机，利用它观察窗外景物，实际是利用了小孔成像，人的眼睛对着膜进行观察，可以看倒立、缩小的实像；
(3)[6]如图丙在树荫下观察：阳光透过树叶的缝隙倾泻下来，在地上留下斑驳的树影和圆形的光斑，这是小孔成像
现象，所以圆形的光斑实质是太阳的实像；
[7]树影是光的直线传播形成的，圆形的光斑是光的直线传播形成的，树影和圆形的光斑形成的原理相同。

【巩固训练】
8.如图，在一张不透光的纸上用针扎一个直径约1mm的小孔，让白炽灯泡发出的光穿过小孔射到白纸上，在白纸上可看到一个清晰的________的像，这是________现象．这是由于________产生的．向上移动小孔．像的大小变
________．
【答案】①. 灯丝②. 小孔成像③. 光沿直线传播④. 大
【解析】白炽灯泡发出的光沿直线穿过小孔射到白纸上，白纸上得到一个白炽灯泡灯丝的像，这是小孔成像现象，是由于光的直线传播形成的；向上移动小孔时，小孔到灯泡之间的距离减小，小孔到白纸之间的距离变大，则像
变大．
考点五：探究平面镜成像与光的反射
【探究重点】
1．实验方法：等效替代
2．如何确定像的虚实？将未点燃的蜡烛拿走，拿一个光屏放在该处不透过平面镜看光屏上是否有像。

【真题精讲】
9.（2022 江苏苏州）用图甲中的器材探究平面镜成像的特点时，发现不便得到像和物左右之间的关系。

为解决这一问题，应选用图乙中的___________(a/b/c)棋子进行实验，分析可得像与物关于镜面___________。

【答案】①. a②. 对称
【解析】[1]图乙中，a物体左右不对称，b、c物体左右对称，用对称的b、c物体研究平面镜成像时，不容易识别
像和物体的左右之间的关系，因此应选a物体探究平面镜成像的特点。

[2]由平面镜成像的特点可知：像与物体的大小相同、像与物体的连线与镜面垂直、像与物体到平面镜的距离相等。

即平面镜成像时，像与物体关于镜面对称。

【巩固训练】
10.（2022 江苏无锡）如图所示，小红正在做“探究平面镜成像的特点”实验，棋子A、B完全相同关于该实验，下列说法中错误的是( )
A. 选用茶色玻璃板便于确定像的位置
B. 茶色玻璃板应竖直放置在方格纸上
C. 若B能与A的像完全重合，说明像与物等大
D. 在B位置放上光屏能接收到A的像
【答案】D
【解析】
A．因为玻璃板是透明的，所以能在观察到A像的同时，还可以透过玻璃清楚的看到放在后面B，便于确定像的位置，故A正确，不符合题意；
B．茶色玻璃板应竖直放置在方格纸上，因为玻璃板如果不垂直桌面，则像和物体不在同一水平面上，找像的位置时，像与棋子不能重合，故B正确，不符合题意；
C．两个完全相同棋子，大小相同，后面的棋子又和前面棋子的像完全重合，这样就证明了像与物大小相同，故C
正确，不符合题意；
D．验证像的虚实时，将光屏放在像的位置上，眼睛从B处直接观察光屏，通过看到光屏上没有像的现象，可知平面镜所成的像是虚像，故D错误，符合题意。

故选D。

考点六：探究光的折射与凸透镜成像规律
【探究重点】
1．当光从光速大的介质斜射入光速小的介质时，折射角小于入射角。

2．在研究凸透镜成像特点的实验中,依次把蜡烛、凸透镜和光屏放在同一直线上,并调整它们的高度,使蜡烛、凸透镜和光屏的中心大致在同一水平高度,目的是使所成的像成在光屏中间,同时又便于我们观察.
【真题精讲】
11.（2022·河南·三门峡市陕州区教育体育局教学研究室八年级期末）有一圆柱形敞口容器，从其左侧某一高度斜射入一束激光，在容器底部产生一个光斑O，如图所示。

下列操作将使光斑向左移动的是（）
A．保持水面的高度不变，使激光笔向右平移B．保持水面的高度和入射点不变，使激光的入射角减小
C．保持激光射入的角度不变，使水面上升D．保持激光射入的角度不变，使水面下降
【答案】BC
【解析】
A．保持水面高度不变，使激光笔向右平移，则入射光线和折射光线都向右平移，所以光斑右移，故A不符合题意；
B．保持水面高度和入射点不变，使激光的入射角减小，激光束靠近法线时，折射角随之变小，光斑会向左移动，
故B符合题意；
CD．保持激光射入的角度不变，使水面上升，如下图所示：
入射点向左移动，则光斑向左移动；同理使水面下降，入射点向右移动，则光斑向右移动，故C符合题意，D不符合题意。

故选BC。

【巩固训练】
12.（2022 江苏镇江）如图所示，凸透镜位于P处(图中未画出)位置不变，移动蜡烛，光屏先后在P同侧的甲、乙两处得到烛焰清晰的像，且甲处的像比乙处大，则( )
A. 甲处可能成的是虚像
B. 乙处像可能是放大的
C. P点位置在甲的左侧
D. 蜡烛的移动方向向左
【答案】B
【解析】ACD．由题意可知，光屏先后在P同侧的甲、乙两处得到烛焰清晰的像，且甲处的像比乙处大，根据物距变大，像距变小，像变小可知，像在不断的靠近凸透镜，因此凸透镜在乙的右侧，蜡烛在凸透镜的右侧，此时蜡烛在远离凸透镜，因此蜡烛向右移动；由于甲处的像成在光屏上，因此甲处只能成实像，故ACD不符合题意；B．由于题干未提供物距和凸透镜的焦距，若物距大于1倍焦距小于2倍焦距，乙处成放大的实像；若物距大于2倍焦距，成缩小的实像；若物距等于2倍焦距，成等大的实像，故B符合题意。

故选B。

考点七：运动及平均速度测量实验
【探究重点】
掌握刻度尺、秒表的读数方法；2. 掌握平均速度的含义
【真题精讲】
13.（2022·陕西宝鸡·八年级期末）如图是利用每秒闪光10次的照相装置拍摄到的同一个小球从左向右运动的频闪照片。

关于小球各段路程上的平均速度，下列说法正确的是（）
A．小球在AB两点间运动的平均速度最大B．小球在BC两点间运动的平均速度最大
C．小球在CD两点间运动的平均速度最大D．小球在DE两点间运动的平均速度最大
【答案】A
【解析】
由题意可知，照相装置每秒闪光10次，那么拍摄到的同一个小球从左向右运动的频闪照片，邻近的两个小球时间
间隔是相同的，观察题中图片，可知，小球在AB两点间运动的路程最大，根据速度公式
s
v
t
可知，小球在AB两
点间运动的平均速度最大。

故选A。

【巩固训练】
14.（2022·陕西渭南·八年级期末）某同学用同一把刻度尺对某一物体的长度进行了4次测量，数据记录分别是
15.26cm、15.2cm、15.26cm、15.27cm，则该物体的长度应记为______cm。

匀速直线运动的甲、乙两物体，它们通过的路程之比为2︰1，所用时间之比是1︰3，则它们的速度之比是______。

如图，小车从A点运动到B点所用时
间为0.8s ，AB 间的距离为______cm ，则小车这段时间内运动的平均速度为______m/s 。

【答案】 15.26 6︰1 30.0 0.375
【解析】
[1]根据题意，15.26cm 、15.26cm 、15.27cm 的分度值为0.1cm ，而15.2cm 分度值为1cm ，属于读数错误，应去掉，故物体的长度为15.26cm 15.26cm 15.273
cm 15.26cm l ++=≈ [2]由题意，21s s =甲乙︰︰，13t t =甲乙︰︰，由速度计算公式s v t =可得236111
s v t s t s v s t t ==⨯=⨯=甲
甲甲甲乙乙乙乙甲乙
即它们的速度之比为6︰1。

[3][4]如图所示的刻度尺每1大格表示10cm ，平均分成了10小格，即分度值为1cm ，A 点的读数为10.0cm ，B 点读 考点八：探究滑动摩擦力的影响因素/物体运动与摩擦力大小的关系/探究动能、势能的影响因素
【探究重点】
1.注意应用控制变量法探究摩擦力的影响因素；2注意实验加理论推理物体运动与阻力的关系
【真题精讲】
15. （2022湖北荆州） 为了探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，小明同学在如下图所示的情景中，沿水平方向匀速拉动水平桌面上的木块，弹簧测力计的示数如图所示。

（1）能够用弹簧测力计的示数表示摩擦力的大小是根据_________的原理。

（2）小明同学刚开始拉木块时，木块没有被拉动，则木块所受摩擦力的大小_________（选填“大于”“小于”或“等于”）拉力的大小。

（3）甲、乙两次实验是为了探究滑动摩擦力的大小与_________有关。

（4）在图丙所示的情景中拉力增大为4N 时，木块受到的滑动摩擦力的大小为_________N 。

（5）实验完成后，同学们对实验进行了改进，如图丁所示。

水平拉动木板向左运动，A 弹簧测力计的示数为5.8N ，B 弹簧测力计的示数为2.6N ，则木块受到的摩擦力方向为水平向_________（选填“左”或“右”），木板与木块之间的摩擦力大小为_________N 。