设计实验和证伪实验(教师版)

设计实验和证伪实1. 【海淀】38．水平实验桌面上有弹簧测力计、刻度尺、系好细线的均匀柱状实心铝棒（高度约为6cm ）和装有适量水的烧杯。

小明学习了浮力大小跟哪些因素有关的知识后，又提出了新的猜想，为此他利用提供的实验器材进行了如下的实验探究。

①在已调零的弹簧测力计下悬挂铝棒，如图25甲所示，记录弹簧测力计的示数F 0；②将悬挂在弹簧测力计下方的铝棒部分浸在水中，铝棒下表面所处的深度h 1为2cm ，如图25乙所示，记录弹簧测力计的示数F 1；③将悬挂在弹簧测力计下方的铝棒下移，铝棒下表面所处的深度h 2为4cm ，如图25丙所示，记录弹簧测力计的示数F 2；小明发现F 1大于F 2，通过学到的知识，他判断出两次实验中铝棒受到的浮力大小不等，于是得出结论“物体在水中所受浮力的大小，跟它下表面所处的深度有关”。

请你只利用这些器材，设计一个实验证明小明的结论是错误的。

写出实验步骤和实验现象。

【答案】实验步骤：①在已调零的弹簧测力计下悬挂铝棒，记录弹簧测力计的示数F 0；②将悬挂在弹簧测力计下方的铝棒浸没在水中，用刻度尺测出铝棒下表面所处的深度h 1，读出弹簧测力计的示数F 1，将h 1和F 1的数据记录在表格中；③将悬挂在弹簧测力计下方的铝棒下移，使铝棒下表面所处的深度增加，用刻度尺测出铝棒下表面所处的深度h 2，读出弹簧测力计的示数F 2，将h 2和F 2的数据记录在表格中。

实验现象：利用F 浮1=F 0-F 1和F 浮2=F 0-F 2分别计算出两次实验中铝棒所受浮力大小F 浮1和F 浮2，两次实验中h 1<h 2，但F 浮1=F 浮2，所以小明“物体在水中所受浮力的大小，跟它下表面所处的深度有关”的结论是错误的。

（其他答案正确的，均可相应得分） （4分）2. 【海淀】39．小帆学习了凸透镜的成像规律后，知道可以靠改变物距来改变物体通过某一个凸透镜所成的实像的大小，可是他看见爸爸用相机拍照时，却能够通过“变焦镜头”使景物的像变大或变小。

于是他做出猜想：“照相机的成像特点中，物距一定时，同一物体通过焦距越大的凸透镜所成实像的高度越大”。

为了验证这个猜想，他到实验室借到了光具座（轨道上有刻度尺和固定光具的金属滑块）、焦距分别为5cm 、10cm 和15cm 的甲、乙、丙三个凸透镜、F 形LED 灯（作为物体）、光屏、刻度尺等，如图26所示。

请帮助他设计实验，验证猜想。

图25甲（1）如果实验中装有凸透镜的滑块一直固定在50cm 刻线处不变，实验中应将装有“F ”形LED 灯的金属滑块放置在_______处；（选填“A ”或“B ”） （2）写出实验步骤； （3）画出实验数据记录表格。

【答案】（1）A （1分）（2）实验步骤：①将F 形LED 灯、凸透镜甲和光屏从左到右依次固定在光具座的滑块上，将三者的中心调到同一高度； ②将F 形LED 灯移至20cm 刻线处，打开LED 灯，移动光屏并在光屏上观察到LED 灯清晰的像，用刻度尺测量像的高度h ，将f 与h 的数据记录在表格中；③将透镜分别换成乙和丙，仿照步骤②再做两次实验，每次实验中先将F 形LED 灯、凸透镜和光屏的中心调到同一高度，不改变透镜和F 形LED 灯的位置，移动光屏并在光屏上观察到LED 灯清晰的像，用刻度尺测量像的高度h ，将f 与h 的数据记录在表格中。

（其他答案正确的，均可相应得分） （3分）（3）实验数据记录表格：（1分）3. 【西城】40．小刚在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中，利用实验桌上的实验器材：弹簧测力计、长方体金属块（如图28所示，其横向和纵向各有一条中位线）、细线、装有适量水的烧杯，进行实验。

小刚得出实验结论：未全部浸入液体中的物体，其所受浮力的大小与物体浸入液体的深度有关。

请你利用上述实验器材，设计一个实验证明：小刚的结论是错误的。

要求：写出实验步骤(可画示意图辅助说明)、实验现象并简要说明。

【答案】（1）实验步骤：①用细线将金属块纵向挂在弹簧测力计下，金属块静止时读出弹簧测力计的示数为G ，将它一半浸入水中（液面到纵向中位线处），浸入深度为h 1，静止时读出弹簧测力计的示数F 1，记录G 、h 1、F 1。

②用细线将金属块横向挂在弹簧测力计下，将它一半浸入水中（液面到横向中位线处），浸入深度为h 2，金属块静止时读出弹簧测力计的示数F 2，记录h 2、F 2。

（2）实验现象：图28图26金属块两次浸入水中深度不同h1≠h2，但F1=F2 ；（3）简要说明：金属块所受浮力：F浮1=G－F1，F浮2=G－F2，因此，F浮1= F浮2。

金属块两次浸入液体的深度不同，但所受浮力相等。

由此证明：未全部浸入液体中的物体，其所受浮力大小与物体浸入液体的深度无关。

所以小刚的观点是错误的。

4.【东城】39．国同学清明随父母去陵园祭扫，为在陵园中长眠的先烈们献上鲜花。

他凝望着烈士纪念碑追思良久，“那么多先烈坚守着让每一位受压迫的中国人都能过上有尊严的幸福生活的强烈信念，出生入死、不惜献出自己宝贵的生命！真是令人敬佩！”此情此景，他不禁热泪盈眶，将手按在胸前下定决心，“作为21世纪的中学生，我要倍加珍惜先烈们用生命换来的幸福生活，铭记历史发奋学习，为祖国更加强大、早日实现中华民族伟大复兴的中国梦而不懈努力！”此时，他的这颗小小少年心装下的却是一个大大的中国。

壮哉我中国少年！请你利用自来水、电子台秤、一个底面直径和高均约为20cm的塑料盆、毛巾，结合自己学过的相关科学知识设计一个实验来粗略测量自己心脏的体积。

（要求：①写出实验步骤②画出实验数据记录表格）【答案】利用人的心脏与自己的拳头大小相当来进行粗略测量．（1）实验步骤：①用盆取适量的水（水量应保证拳头浸没后无水从盆中溢出），用调好的电子秤测出盆和水的总质量为m1，并将数据记录在表格中；②将拳头竖直向下缓慢地浸没在水中，不要接触到盆底和侧壁，适当微调拳头的位置使掌跟横纹与水面重合，待水面平静后，记录电子秤示数m2,；③利用公式(m2−m1)g=ρ水gV ，求出拳头（心脏）的体积．（2）实验数据记录表：5.【东城】40．小霖在放学后阅读了一个关于升降电梯运动的资料，资料中提到电梯在上升时分为加速、匀速和减速3个过程。

于是，他就决定到电梯中实际测量一下每个过程所用的时间，他利用手机中的秒表功能进行测量，但经过几次测量后发现：仅凭感觉来判断电梯的运动情况误差较大。

请你自选器材设计一个实验来测量电梯匀速上升过程所用的时间。

（要求：①写出实验所用器材②写出实验步骤）【答案】（1）实验器材：智能手机，电子秤，一本《2017年中考考试说明》.（2）实验步骤：①两位同学一起进入电梯，调节好电子秤，将《考试说明》置于台秤上；②一位同学打开手机对准台秤的电子显示屏开始摄像后，另一位同学启动上行电梯，待电梯停止后结束摄像；③仿照步骤②，再录制几组上行距离相同的视频；④用视频播放软件播放视频，观察并记录电梯运动后的台秤示数与电梯静止时的示数几乎相等的时间．6. 【朝阳】35．学习了浮力知识后，小阳在一次实验中把一个铁块A 用细线系挂在已调好的弹簧测力计下，将铁块A 缓慢放入空烧杯中，如图27甲所示。

然后将图27乙烧杯中的水缓慢倒入甲烧杯中，发现当水位到达铁块A 的下表面时随着水量的增多弹簧测力计的示数逐渐变小，于是小阳得出结论“浸在液体中的物体受到的浮力与容器中液体的重力有关”。

请你利用这些器材，设计一个实验证明小阳的结论是错误的。

写出实验步骤和实验现象。

【答案】实验步骤：（1）将乙烧杯中的水倒入甲烧杯中一部分；用调好的测力计测出铁块A 的重力G ； （2）将测力计下的铁块A 浸没在甲烧杯的水中（不接触容器），读出测力计的示数为F1；（3）将乙烧杯中水再倒入甲烧杯中一部分，将铁块A 仍浸没在甲烧杯的水中（不接触容器），读出测力计的示数为F2； 实验现象：通过数据可发现：F1=F2，根据F 浮1=G−F1、F 浮2=G−F2计算出浮力大小，可得F 浮1=F 浮2；由此证明，浸在液体中的物体受到的浮力与容器中液体的重力无关，所以小阳的观点是错误的．（其它答案正确同样给分）7. 【朝阳】38．在串联电路中电阻R 1两端的电压用U 1表示，电阻R 2两端的电压用U 2表示,电阻R 3两端的电压用U 3表示，R 1和R 2两端的电压用U 表示。

请自选实验器材证明：在串联电路中，U =U 1+ U 2 （1）画出实验的电路图； （2）写出实验步骤； （3）画出实验数据记录表格。

【答案】电路图：图 27实验步骤：①按照上题中的电路图连接电路，开关S断开，将滑动变阻器的滑片P置于阻值最大端；②闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P到适当位置，读出电压表V1、V2和V的示数，分别用U1、U2和U表示，并将U1、U2和U的数据记录在表格中．③改变滑动变阻器滑片P的位置，读出电压表V1、V2和V的示数U1、U2和U，并记录在表格中．④再改变滑动变阻器滑片P的位置,仿照步骤③再做四次实验；⑤计算六次实验的U1+U2和并记录在表格中．画出实验数据记录表格．8.【顺义】37．闷热的夏天，小明将一瓶矿泉水放在冰箱中较长时间后取出，一会儿发现瓶外壁出现小水珠。

用干毛巾擦净，过一会儿又出现小水珠。

小明认为这是瓶内的水往外渗出后，附着在瓶外壁上。

请你设计一个实验证明小明的结论是错误的。

【答案】将一个空的矿泉水瓶装满干沙子，在冰箱中放较长时间后取出，一会儿发现瓶子外壁出现小水珠，用毛巾擦干净，等一会儿又出现小水珠，证明水珠不是由瓶子中的水渗透而来，而是由空气中的水蒸气液化而来的．因此小明的结论是错误的．（其他答案合理均给分）9.【顺义】38．实验桌上有如下器材：6个完全相同的长方体木块（两端有挂钩）、满足实验要求的弹簧测力计、一端固定有滑轮的长木板、细线。

请用上述器材设计实验证明：“接触面的粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与接触面受到的压力大小成正比”。

（1）本次实验的因变量是；（2）写出实验步骤；（3）画出实验数据记录表格。

【答案】滑动摩擦力的大小①弹簧测力计指针调“0”，用弹簧测力计分别测出6个长方体木块的重力G1～G6．长木板放在水平桌面上，把一长方体木块放在长木板上，细线的一端连接在木块上，另一端穿过定滑轮与弹簧测力计的挂钩相连接，使细线与木板平行．②沿竖直向上的方向匀速拉动弹簧测力计，在拉动过程中读出弹簧测力计示数F1，并记录在表格中．③在该木块上依次叠放1～5块长方体木块，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，在拉动过程中读出弹簧测力计示数F2～F6，并记录在表格中．④根据接触面的压力N1=G1、N1=G1+G2、…计算出压力，根据滑动摩擦力f=F，计算出滑动摩擦力f1～f6，并记录到表格中.画出实验数据记录表格．10.【通州】39．小明看到巨大的木头会漂浮在水面上，而细小的铁钉会沉入水底，据此认为“在同种液体中，物体所受浮力跟物体的体积有关，物体体积越大受浮力大。