机械效率的测量原理范文

导语：如何才能写好一篇机械效率的测量原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

一、测量型实验

测量型实验包括直接测量型和间接测量型。直接测量型实验是直接利用测量仪器对物理量进行测量，而间接测量首先要根据待测物理量与其他物理量的关系，先测出式中其他物理量，然后应用相关知识求出所需的物理量。

例1(2011年重庆市)下面四图画的是四种仪器的测量情形。

(1)图1中体温计的读数为℃；

(2)图2中电压表的示数为V；

(3)图3量筒中液体的体积为mL；

(4)图4中弹簧测力计的示数为N。

解析此题意在考察体温计、电压表、量筒、测力计这些常用测量工具的使用方法，要注意读数方法。读数时，首先要观察测量工具是否完好，其次要看清工具的量程和分度值，除长度测量有估计值外，其余不做要求。从图中可以看到，体温计、电压表、量筒、测力计的分度值分别为0。1 ℃、0。5 V、0。1 mL、0。2 N,然后用格数乘以相应仪器的分度值即可。结合上述，其读数分别为：

(1)37。80 ℃(2)7。5 V

(3)40 mL(4)2。6 N。

点评此类考题对能力要求并不高，但要求对仪器的使用必须有较高的熟练程度。初中物理仪器不太多，主要包括：用刻度尺测长度、用量筒测固体和液体的体积、用天平测固体和液体的质量、用温度计测水的温度、用弹簧测力计测量力、用电流表测电流、用电压表测电压、秒表测时间以及电阻箱、密度计、电能表等的读数，平时有目的的多练习即可。

例2(2011年南京市)用天平和量筒测量酱油的密度。

(1)将天平放在桌面上，把游码放在标尺的处，调节天平平衡；

(2)用天平测得烧杯和酱油的总质量m总为140 g。图5显示的是将烧杯中一部分酱油倒入量筒后，烧杯和剩余酱油的总质量m，则m=g；

(3)图6显示的是从烧杯中倒入量筒内的酱油的体积V，则V=cm3；

(4)酱油的密度ρ=g/cm3。

解析此题以生活中常见的酱油为载体，考查了天平和量筒的使用方法以及密度公式的应用。解答此题首先要把天平放在水平桌面上，游码归零，调节平衡螺母使其平衡，接着观察天平和量筒的分度值，然后根据实验原理ρ=mV，测量出酱油的密度。由图5知天平正确测出烧杯和剩余酱油的总质量m=106。4 g，则倒入量筒中酱油的质量

m1=m总-m=140 g-106。4 g

=33。6 g，

由图6知倒入量筒中的酱油体积

V=30 mL=30 cm3，

最后根据

ρ=m1V=33。6 g30 cm3=1。12 g/cm3。

点评在初中阶段，此类实验主要包括用刻度尺和秒表测平均速度、用天平和量筒测固体和液体的密度、用弹簧测力计和刻度尺测滑轮组的机械效率、用电压表和电流表测电阻或测用电器的电功率等。解答此类实验题时，首先在掌握其实验原理的基础上，分析出需要测量的物理量，然后确定待测物理量与其他物理量的关系式，最后利用相应的物理公式即可求解。

二、研究型实验

此类试题通过对一些实验现象、实验数据和实验过程进行分析探究，发现和总结所蕴涵的物理规律。

例3(2011年湛江市)在湛江港码头，小华看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？小华提出了以下的猜想。

A.斜面的机械效率可能与物体的重力有关

B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关

小华同学为了证实自己的猜想是否正确，于是他用同一块木板组成如图7所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如表1。

表1实验次数①②③斜面倾角θ30°30°45°物块重量G/N5。03。03。0斜面高度h/m0。60。60。8沿斜面拉力F/N4。22。52。8斜面长s/m1。21。21。2有用功W有/J3。01。82。4总功W总/J5。03。4斜面的机械效率60%71%(1)在实验操作过程中，应沿斜面向上拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向移动(填“左”或“右”)。

(2)根据表格中数据，第①次实验斜面的机械效率为%，第②次实验中总功为J。

(3)通过对比实验①、②数据，可验证小华的猜想(填写字母)；通过对比实验②、③数据，可以得出的探究结论：。

(4)此实验主要用到的研究方法是。

(5)除了小华的猜想以外，请你猜想斜面的机械效率还可能与(写出一个)有关。

解析此题是对探究斜面机械效率的实验过程的考察，摒弃了对方法的机械记忆，对控制变量法的理解渗透在具体的实验中，考察了考生在实验探究过程中，数据分析、数据处理和总结规律的能力。在实验操作中，拉力的方向应与斜面平行且匀速拉动物体，通过移动斜面下的木块可以改变斜面的倾斜角，当木块向左移动时，斜面被垫高，倾斜角增大，反之减小。

在第①次实验中，由表1可知，

W有=3。0 J，W总=5。0 J，

把数据代入

η=W有W总×100%=3 J5 J×100%

=60%；

在第②次实验中，由

W总=W有η=1。8 J60%=3 J，

或由公式

篇2

在力学板块中，长度测量、重力及其图示、机械运动及其参照物、牛顿第一定律、力的平衡、密度、压强、浮力、简单机械（杠杆、滑轮）、功和功率、机械效率、机械能是常考点。机械运动及其参照物、力和力的平衡、密度、浮力、简单机械是必考点。机械运动及其参照物、力和力的平衡、密度、压强、浮力、简单机械、功和功率、机械效率等是考查的重点。力的平衡、密度、压强、浮力、杠杆、滑轮组、机械效率的综合性强，能力要求高，是力学复习的难点。在声学板块中，声音的产生、声音的传播、音调音品、声波的利用、噪声的防治是常考点，其整体难度不大，注意与日常生活中的现象相结合，易于理解掌握。

在后期复习中，一要注意贯穿力和运动这一主线于整个力学中，把初中阶段解决力和运动问题的主要武器――力的平衡的分析方法，渗透于密度、压强、浮力、杠杆和滑轮组、功和机械能、机械效率中，夯实双基，锤炼方法，有效构建初中力学体系的有机整体。二要注意与“STS”相关的内容，关注当前社会热点、焦点、科技、生产、生活、自然界的重大事件和有关现象可能涉及的力学知识，进行有针对性的训练。三要突破封闭，发散思维，随机应变。开放型、探究型试题则是其考查利器，也必然是2009年中考物理的一道必备“大菜”。力学试题的开放点、探究点很多。条件开放题：此种类型题目往往所给条件不足，或题目不够完整或仅提供部分信息，学生根据自己掌握的知识进行选择、补充，以达到探究目的；过程开放题：此类题目所给的条件往往是完整的，题目要解决的问题也是唯一的，但是探究问题的方法却是多种多样的；结论开放题：此类题目所提供的信息是完整的，但是要探究的目的不唯一，使答案更灵活多变。这些都是开发智力、培养能力的首选题型，要有针对性地训练。四要自我反思，本专题复习了哪些基础知识？用到了哪些基本技能？用到了哪些物理方法和物理模型？体现了哪些物理思想？题型还有哪些变化及解法？在反思中巩固、深化、提高，使知识由点到面，由面到体，形成完整合理的知识体系。

考点一：力的平衡

冲刺点金在“运动与相互作用”这一主题中，平衡问题是初中阶段力和运动研究的主要问题，力的平衡的分析方法也是解决初中力学问题的主要方法。2008年，福州市中考14题以选择题形式出现，情景为推动木箱匀速运动求解力；长沙市中考34题以探究题形式出现，用力的平衡条件探究摩擦力，情景是用弹簧测力计拉动木块匀速运动；成都市中考23题以作图题形式出现，用力的平衡条件求力，计算题25题则在匀速运动情景下用力的平衡方法求牵引力与阻力的关系；安徽省中考21题以推证题形式出现，情景跟成都市的25题相同；杭州市中考27题中考查力的平衡，情景为未拉动物体求摩擦力。综观其考查方式，选择题、填空题、作图题、探究题、推证题、计算题都有，但情景都是匀速直线运动或静止状态的经典模型。预计2009年的考查方式和模型不会有新的变化，主要是应用力的平衡于各种力学问题的分析计算中。

预测1：（考查对平衡力的理解）

如图1所示，一辆轿车在水平的路面上做匀速直线运动。下列各组力中属于一对平衡力的是（）

A． 汽车的牵引力和汽车受到的摩擦力

B． 汽车的重力和汽车对地面的压力

C． 汽车的重力和地面对汽车的支持力

D． 汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力

预测2：（考查流体力学的基本原理和运用力的平衡条件解决实际问题的能力）

2008年9月，我国自主研发的涡桨支线飞机“新舟600”试飞成功。如图2所示，在试飞的过程中，20 t的“新舟600”在空中以500 km/h的速度水平匀速飞行，其两台涡桨发动机的总功率为3 000 kW。求：

（1）飞机的升力及获得升力的原因？

（2）空气对飞机的阻力为多大？

考点二：密度

冲刺点金密度是物质主题中的重要内容，是中考重点、难点、热点。它涉及量筒和天平等基本仪器的使用，测量原理和方法，密度与压强、浮力、功、简单机械等相关知识的综合，也是近几年的开放性、探究性、设计性问题的高频考点。2008年，成都市中考27题、重庆中考17题、福州中考28题都是从基本仪器和基本原理着手，“探究物质密度”、讨论测量方法对密度测量结果的影响；黄冈中考34题则以浮力相关方法测雪的密度；北京中考12题与杠杆、浮力组合求密度，23题“土密度计”通过浮力求密度，27题以量筒、天平测密度；山东中考21题以生活中卖米酒用竹筒量取，探究密度测量及提高测量精度的方法。综观其考查方式，多以实验探究题型出现，结合压强、浮力、简单机械等模型，综合性、灵活性很强。2009年，预计考查形式不会有什么变化，注意情景变化，把握综合问题的连接点――力的平衡，关注新科技背景下的大飞机项目。

预测1：（考查天平、量筒的使用方法和测量密度的原理，以及密度在社会生活中的应用）

王强同学去四川宜宾旅游时发现，白酒是当地的一种特产。小店卖白酒和卖酱油都用竹筒状的容器来量取，但量取相同质量的白酒所用的竹筒比量取酱油的要大一些，如图3所示。

（1）请你用所学的物理知识对这种现象作出解释。

（2）王强买了一瓶白酒，回家后，按图4所示ABC的顺序进行了实验，测出了白酒的密度。由图4所示数据可求得白酒的密度为__________kg/m3。

（3）按照王强的实验方法，测出的白酒密度是偏大还是偏小？如何改进他的实验，使测出的白酒密度更准确？

预测2：（考查密度在科技、社会生活中的应用）

2008年11月28日，我国自主研制的大型支线客机ARJ21-700飞机在上海飞机制造厂首次试飞成功。据悉，ARJ21-700飞机机体制造用了很多碳复合材料。碳复合材料比常用的飞机制造材料铝合金要坚固得多，而同等体积则轻许多，还有不反射电磁波的特性，世界上先进的军用飞机都要用大量的碳复合材料制造。碳复合材料制造飞机的优点是（）

A． 机体轻，节省燃料

B． 电磁目标小，不易被敌方雷达发现

C． 自重轻，有效载重量大

D． 减少金属材料用量，有利于节约制造成本

考点三：浮力

冲刺点金浮力是“运动与相互作用”这一主题中的重要组成部分，是力的平衡、液体的压力和压强、物质的质量和密度等知识的综合，是中考的重点、难点和热点。特别是浮力与物质密度的测定相结合，不仅能考查学生灵活运用知识的能力，更能拓展学生实验设计和操作能力。2008年，福州中考16题以“孔明灯”为背景考查浮力原理；北京中考27题通过“土密度计”考查浮力；重庆中考11题通过物体浸没水中排开水的重力考查阿基米德原理；天津中考14题通过弹簧测力计测浮力；黄冈中考37题以航标灯为背景，结合滑轮计算浮力。从2008年的中考看，浮力部分与以往的考查形式和实质没有多大变化。预计2009年中考与2008年基本一致，只能是一些情景变化，实质性内容不会变化，重在如何应对各物理模型的组合，掌握分析方法――力的平衡方法。

预测1：（根据极地科考背景，考查阿基米德原理和力的平衡）

搭乘着我国第三次北极科考队的“雪龙”号极地破冰船，按计划于2008年8月30日从北纬85度的北冰洋海域掉头南下启程回国，2008年9月22日下午14时安全返抵位于北纬31度的上海港吴淞锚地。根据科学家的推算，同一物体，在纬度越高的地方所受重力越大。“雪龙”号破冰船从北纬85度的北冰洋海域回到北纬31度的上海港，问：

（1）船受到的浮力有什么变化，为什么？

（2）船的吃水深度（船没入水中的深度)有什么变化，为什么？

预测2：（在节约用水的情景下考查阿基米德原理、力的平衡和压强的综合应用）

中国是一个缺水严重的国家，年人均量只有2 200 m3水，仅为世界平均水平的、美国的，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。我国城市缺水总量为60亿 m3，其中严重缺水的城市达110个，节约用水势在必行。张华居住在北方某严重缺水的城市，为避免家里停水，特意建了贮水箱，构造如图5所示。当水箱中水深达到1.5 m时，只能沿竖直方向移动的浮子A恰好堵住自来水管向箱内放水，此时浮子A有体积露出水面。若自来水管口水的压强为1.2×105 Pa，管口横截面积为2.5 cm2，浮子A重9 N，求浮子A的体积。

预测3：（考查阿基米德原理、力的平衡、密度在社会生活中的应用，培养学生的知识整合能力）

学习了浮力知识后，张涛所在的课外科技小组学以致用，他们在一端封闭的均匀圆玻璃管中装入适量的小钢珠，制成一支密度计，根据它在液体中浸没的深度就能知道这种液体的密度，如图6所示。他们的设计和制作过程如下：

a． 根据阿基米德原理及物体漂浮条件，推导出密度计在纯水中浸没的深度h的表达式；

b． 根据h的表达式，测量这支密度计自身的某些物理量，算出密度计在纯水中浸没的深度，在管上画上纯水的密度值线A（如图6所示）；

c． 把密度计放入纯水中，验证刻度线A的位置是否准确。

请你根据上述的内容完成下列问题：

（1）设纯水密度为ρ，装了钢珠的玻璃管总质量为m，玻璃管横截面积为S。请用题设的物理量符号表示步骤a中的h表达式：h=_____________________。

（2）纯水密度ρ为已知，请你写出b步骤中所需用的测量仪器及所要测量的物理量。

（3）步骤c中，若水面在刻度线A以上，请你简要写出一种校准的方法。

（4）把校准后的密度计放在密度为0．8×103kg/m3的酒精中，液面的位置在纯水密度值刻度线上方还是下方？为什么？

考点四：简单机械

冲刺点金简单机械是运动和相互作用主题中的重要内容，多与功和能、力的平衡、压力、压强、机械效率相结合，综合性强，与社会生活密切相关，是中考的重点，也是近年来的高频考点。2008年，成都中考5题以抗震救灾为背景，是杠杆与压强结合的综合性考题；福州中考30题，是滑轮组与机械效率结合的实验探究题；黄冈中考30题，是滑轮组与机械效率结合的填空题，37题是滑轮与浮力结合的计算题；重庆中考12题考查杠杆的基本原理，21题是起重机的滑轮与机械效率结合的计算题；北京中考12题，是杠杆与浮力、密度、压强结合的选择题；上海中考10题，是测滑轮组机械效率的填空题，19题是杠杆调节的实验题。简单机械的考试频率高，综合性强，但多是相当传统的情景，2009年也不会有太新的情景出现，关键是要注意力的平衡在其中起到的“桥梁”作用。

预测1：（结合现代桥梁建设，考查学生对杠杆要素的理解）

宜宾长江大桥北桥塔塔高172 m，南桥塔塔高159 m，总重量约2 100 t。南北两塔共使用了148根钢索，形成两个美丽的扇面，将主桥拉起悬挂于长江航道上，如图7甲所示。大桥结构的简化模型如图7乙所示。若将其中O点视为支点，请作出拉索对桥面的拉力和桥面的重力的力臂。（桥面重力可画在乙图桥面中点）

预测2：（考查杠杆原理及其在社会生活中的应用）

李强所在的科技小组在学习了杠杆原理后，利用所学知识自制了一杆秤（自重不计），如图8所示。秤砣的质量m0为0.5 kg，已知秤杆上0．5 kg和2 kg的两条刻度线相距30 cm，则秤钩连接点A与提钮O点的距离是______cm。若OB的长度是OA的5倍，则此秤的最大测量值为________kg；若要增大该杆秤的测量范围，可采用的方法是：______________________________________________

_____________________。（写一种方法）

预测3：（考查实验探究动滑轮特点和机械效率变化的原因，培养学生的探究能力）

老师在课堂上讲，使用动滑轮能省一半的力。小王同学是一个爱思考的人，按照图9所示的装置对动滑轮的这一特点进行探究，记录的数据如下表：

通过分析数据，他觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题：

（1）影响实验结果的主要因素是什么？除此之外还有什么因素能“使用动滑轮能省一半的力”？

（2）小王根据表中数据进一步探究，发现动滑轮的机械效率是变化的。你能找出其原因吗？

考点五：声音

冲刺点金与人们生活密切相关的声音，在“STS”的大潮中，正成为中考物理的高频考点。2008年，在统计的北京、上海、天津、重庆、黄冈、成都、福州、杭州、广州、山东、青岛、长沙、哈尔滨等13个地区的中考物理试卷中，有11份试卷考查了声音，多为选择题或填空题。命题大多围绕实验性、探究性、环保性进行，即考查声音的产生和传播、噪声问题、音调音品等。2009年考查内容和形式也会保持不变，难度不大，注意从身边的事例去联想。

预测1：（从环保出发，考查噪声的产生与防治）

噪声污染是当今世界的一大公害。为了治理噪声，我国制定了《中华人民共和国环境噪声污染防治法》，大中城市城区都禁止机动车鸣笛，目的是在______________处减弱____________________。

预测2：（结合“神七”的科技背景，考查声音的传播规律）

2008年9月25日，“神七”飞船载着航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏成功升空，实现了中国人首次出舱行走。我们在看电视直播时，发现翟志刚出舱行走时不能与舱内的航天员直接通话，必须借助无线电通讯设备才能通话，原因是（）

A. “神七”飞船噪声太大

B. 用通讯设备对话方便

C. “神七”轨道空间没有空气，不能传播声音

D. 声音只能在地球表面传播

预测3：（考查声音的产生，探究影响音调的因素）

小李喜欢吹笛子，在学习了声音的知识后，他在一根竹管上开1个吹孔（左边第1个）、1个膜孔（左边第2个）、6个音孔、2个基音孔（右端的2个孔），制成了一只竹笛，如图10所示。通过吹孔把气灌进笛管内，手指分别开闭6个音孔，就能发出高低不同的声音。竹笛部分指法如下表，问：

（1）竹笛的声音是什么物体振动产生的？

篇3

关键词：发动机曲轴运动;部件寿命;高效节能

在近世纪以来，人们对物理学的研究已经处于停滞状态，甚至有人认为物理枯竭论等错误推断，因此导致物理学的发展非常缓慢，在运动动力学方面，人们只研究了动力是怎么运动的和反力怎样运动的，可是从来没有人研究过它们之间共同运动的规律，特别是在发动机曲轴定向运动中，由于重力的存在，发动机连杆单向传送动力时，通过支撑点产生了阻力，曲轴另一方向运动的改变，又产生了反力的运动。例如：一是杠杆机械的运动。二是类似杠杆发动机曲轴单向传送动力的半圆周运动，可是在汽油机或柴油机众多发动机曲轴机械运动中，它们都有一条相同的基本规律却没人研究它，也就是发动机曲轴上动力与反力共同运动时的效率与规律。

1.发动机曲轴在运动中的阻力和反力，动力和反力运动时的规律

在动力机械运动中，动力与反力共同运动的现象普遍存在，那么它们共同运动时又有什么样的变化规律呢？假设它们之间是一种动力与反力的变化运动，那么它的变化规律就应该是一个动力跟同时作用在整个曲轴运动物体的正反两面重力之和变化关系。

动力与反力共同运动时，如果遵循以上假设，那么它的数学推理有两种可能：第一种是动力推理，一个动力跟曲轴两方向面重力之和成反比等于1/2，两个动力等于2/4，三个动力等于3/6等…，约分后得1/2。第二种推理是反力推理，一个反力跟两个动力成反比1/2，两个反力等于2/4，三个反力等于3/6等…，约分后得1/2。

发动机曲轴的动力与反力共同运动时，它们是个复杂的动力能变化运动，从基本概念上有含糊不清的认识，为减去复杂问题，我们研究以反力在运动中消耗几个动力来做实验，取一个杠杆结构作为曲轴飞轮做实验，再取三个法码，杠杆相对两方向面分为，甲为动力面，乙为反力方向面，首先给乙反方向面放上一个法码

做为反力，现在要想使反力法码运动做功的话，必需给甲方向面施加动力，那么给甲也放上一个法码做为动力，根据杠杆原理，曲轴的反力面法码不运动做功，再给甲方向面施加一个动力的法码，可以得出，反力面运动时消耗了两个动力法码，只做一个动力法码的功，实验证明，反力跟两个动力成反比1/2的效率是正确的。

2.怎么利用曲轴上的反力和怎样消除阻力

在地球能源逐渐枯竭的社会里，研究如何节能减排，是全社会全人类共同的责认，特别是在动力机械运动中，各种机械效率的大小，直接影响到动力能的转换效果，特别是类似杠杆结构的发动机曲轴单向传送动力的机械，怎么消除阻力和怎么利用反力，是发动机效率大小的核心依椐，在发动机曲轴动力中，根据动力与反力共同运动的规律可知，它们的动力能转换率只有1/2，把另一半动力能都浪费在曲轴的支撑点阻力中。

在类似杠杆动力机械运动中，特别是多缸发动机曲轴半圆周传送动力的机械，假设，消除运动中支撑点的阻力，使之反力变为动力，不就节省动力一倍吗？

在单向传送动力的曲轴机械运动中，由于运动物体自身重力的存在，定向动力面运动时，通过支点改变对面运动方向时，支点上产生阻力，对面方向物体运动时产生反力，如何消除阻力和利用反力变为动力呢？有这样一个数学推理，甲乙两个方向面，同时相向都施加动力，由传统效率的1/2，因在反力方向面也施加一个动力，使两个方向面等于2/2，这样就可消除支点上的阻力，并且使反力方向面也变为动力。

在传统发动机的曲轴运动中，因为曲轴飞轮是类似杠杆原理被固定在机体上，以单向传送动力能，也做个实验，也以一个杠杆做为曲轴飞轮，用轴承将曲轴飞轮两头固定在机体上，将整个装置放在重力测量器上，如果按传统定向给曲轴甲方向面施加动力，那么动力不但推动甲方向面曲轴运动，同时通过有阻力的支点，还要推动乙方向面曲轴做反方向运动，因此，一个动力跟推动两方向面曲轴重力之和成反比，从测量数据可知，得到1/2的效果，另一半动力能以阻力损失在支撑点的机体上，只做了半周路程的功，如果两方向面相向同时给曲轴施加动力的话，由于相向两动力对支撑点作用力互相抵消为零，从测量器数据可以看到，曲轴两方向面动力对曲轴支撑点不产生任何力的作用，做了一周路程的功，不但消除了反力，同时更进一步消除了支点上的阻力、振动与摩擦，使曲轴两方向面动力能都储存在曲轴飞轮的旋转运动中，从运动曲轴飞轮中得到2/2的效率，那么2/2乘以，等于100率，例如：电动机动力是圆周相向动力运动。

结论，在自然界里，对物理学的研究是先天之本，数学的理论是以物质的存在为参照物，否则是空理论，在自然界，由于物质的存在，在万有引力的作用下，物体产生了重力，物体定向运动方面的改变，又产生了不同性质的反力，研究动力与反力它们共同运动时的规律，例如杠杆运动，曲轴单向半圆周做功运动等，一是告诉人们这样的结构是浪费能源的，二是指引性的引导人们根据规律，再去研究怎样消除阻力和利用反力的法规依据，因此凡是动力与反力共同运动的机械效率都是1/2，这就是传统发动机曲轴单向传送动力的不足之处。那么怎样利用反力和消除阻力呢？为改变这一缺点，从数学推理到科学实验验证，又推论出运动曲轴的两方向面施加动力的2/2效率，不但消除了阻力，更进一步消除了反力变为动力，使支点机体上的阻力振动噪音磨擦等再进一步的消除，也延长了部件使用寿命，一切有反力运动的机械，都有可能利用反力，消除阻力使其效率再翻一倍，如果全世界的动力机械都采用两方向面同时相向施加动力的装置，如活塞发动机;涡轮发动机;转子发动机和液压机械等，它有着很巨大的社会效益和经济价值。

3.高效节能内燃机装置

内燃机是将内能转化为机械能不可缺少的热机，但它机械效率还不足实际理想效率的一半，从实验得出的结论中看出，传统内燃机装置的主要缺陷是设计结构不合理，主要表现是， 传统内燃机装置结构是由活塞连杆运动，推动曲轴作半圆周做功运动，曲轴通过轴承被固定在机体上，支撑点的作用主要是改变后半周运动方向的，由于连杆做功时的冲击阻力通过支撑点的反作用力产生振动摩擦，进而消耗机械效率一半，其有用效率不少都消耗机体上，不但浪费了能源，而且二氧化碳的排放污染了环境，机械噪音危害了人的身体健康。为解决这一缺点，提供一种高效节能内燃机装置，将两组气缸合并在一起，实现一次供油，两个活塞连杆在曲轴上同时都做有用功，消除了反作用的无用功，使支撑点不受任何冲击力，把所有的动力全部作用在曲轴旋转运动中。为解决上技术问题，该高效节能内燃机装置，在曲轴上置有一个下连杆与下活塞连接，下连杆为乙方向，在曲轴的两端分别置有曲轴与机体连接点，在上活塞固定部件左右两侧各置有一上连杆，上连杆为甲方向，上连杆通过上活塞固定部件与上活塞相接，上活塞与下活塞分别置于气缸内，在气缸上分别置有进气口排气口，在上活塞固定部件与气缸之间置有上下运动的滑槽。进一步，所述的曲轴与机体连接部件为齿轮或飞轮;进一步，所述的上连杆或下连杆包括连接活塞部件连接曲轴部件及扣件。采取上述技术方案后，达到的技术效果是：由于传统内燃机装置采用半圆周做功运动，本技术采用的是相向同时圆周做功运动因此，在同样油耗情况下，在传统机械效率上再翻一倍，提高了效率并达到理想机械效率值，不但节约了能源，还减少了二氧化碳，同时又减去了连杆曲轴对机体的冲击阻力，进一步达到了消音的目的。

该技术工作原理是：两个活塞在一个气缸内往复运动时，从中部运动到上下一个气缸末端的过程叫做一个冲程，多数汽油机是由吸气：压缩：燃烧：膨胀做功：排气四个冲击程不断循环来保证连续工作的。如图2所示，吸气冲程的工作过程是：进气门打开，排气门关闭，两个活塞中的上活塞1向上运动，下活塞2向下运动，汽油和空气的混合气体进入气缸;如图3所示，压缩冲程的工作过程是：进气门和排气门部都关闭，上活塞1和下活塞2都向中部运动，混合气体被压缩，如图4所示，做功冲程的工作过程是：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体，推动活塞一个向上一个向下运动，带动曲轴圆周相向旋转运动，对外做功，如图5所示，排气冲程工作过程是，进气门关闭，排气门打开，两个活塞同时向中部运动，把废气排出气口。第二种高效节能内燃机装置，将甲乙两方向面各置一个连杆，甲连杆与甲方向面曲轴连接，乙连杆与乙方向面曲轴连接，其工作循环同上，即同时吸气，压缩做功，排气四个冲程。

附加：

图1

参考文献：

[1]李永谊.球墨铸铁熔模精密铸造生产实践[J].热加工工艺， 2011.09：66-67

篇4

中考典型题剖析

1.如图所示电路中，闭合开关S后，在滑片P向右滑动过程中，各电表示数变化正确的是（）。

A.A1、A3示数不变，A2、V示数变小

B.A1、V示数不变，A2、A3示数变大

C.A1、A2、V示数不变， A3示数变小

D.A2、V示数不变，A1示数变小，A3示数变大

【解析】本题主要考查了并联电路、电表的应用、滑动变阻器、欧姆定律的相关知识，综合性较强。突破点在于正确识别电路连接方式及准确判断电流表、电压表的测量对象。将电压表拆除不影响电路工作，如拆除电压表容易看到是一个并联电路。电流表A2被短路，进一步分析容易得出正确选择（为C选项）。认识电路是学习电学的基础，一些电路看似简单，但它是组成复杂电路的单元，是电学中最基本要求。解决电学问题时画等效电路图，对有效分析解决问题具有实际意义。教师在教学中要加强对电路的分析，有利于对学生的思维能力培养，更有利于与高中知识的接轨。

2.甲、乙两容器分别装有密度为ρ甲、ρ乙的液体。今有A、B两个实心小球，质量分别为mA、mB，体积分别为VA、VB，密度分别为ρA、ρB。已知它们的密度关系为ρ甲>ρA>ρB>ρ乙，则：

A.若VA=VB，将两球都放入甲容器中，静止时两球所受浮力相等

B.若VA=VB，将两球都放入乙容器中，静止时两球所受浮力之比为ρA？：ρB

C.若mA=mB，将A、B两球分别放入乙、甲容器中，静止时两球所受浮力相等

D.若mA=mB，将A、B两球分别放入甲、乙容器中，静止时两球所受浮力之比为ρB？：ρ乙

【解析】本题虽然是浮力、密度综合题，但是突出考查了物体的浮沉条件、阿基米德原理、密度的公式等基础知识的综合运用。对审题能力、综合分析能力要求较高、难度较大，是一道选拔性较强的试题。单从题目中看已知条件错综复杂，但是如果学生能根据每个选项的情景做草图分析，问题就简单了许多。以C选项为例分析如下。

当把A球放入乙液体中，由于ρA>ρ乙，A球下沉所受浮力小于它所受重力；当把B球放入甲液体中，由于ρB

3.小明利用如图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。甲、乙两瓶中装有质量与初温相同的煤油，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的小。

（1）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明选用煤油而不用水做实验，主要于

（2）实验中，乙瓶中的温度计示数升高得快，由此得

出的实验结论是

（3）若乙瓶中的温度计示数变化了10℃，镍铬合金丝消耗了3.5×10-3kWh的电能，烧瓶中煤油的质量是kg。 [已知c煤油=2.1×103J/（kg℃），不计热损失]

【分析】本题是以教材中探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”实验为背景，整合巧妙、综合性强。实验采用了“控制变量法”、“转换法”这两种科学方法。第（1）问意在考查比热容的含义；第（2）问中考查了总结归纳得出结论的能力；第（3）问不仅仅考查了对具体热量的计算，同时对“？kWh”这一电能单位也进行了考查。启示教师在实验教学中，不能就实验而实验，停留在会正确操作的水平，特别在总复习的过程中，引导学生加强知识的横向联系，建构知识网络，站在更高的位置、从不同的角度解读知识，达到灵活运用的程度。

4.下表是小明测一滑轮组机械效率时收集的有关数据。

（1）请在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法。

（2）将表格中的数据补充完整。

（3）用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，

提升的物重增加时，除克服动滑轮重所做的额外

功外，其它额外功将（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

进一步分析可知，在动滑轮和绳重一定的情况下，该滑轮组的机械效率与和有关。

篇5

从近年来中考物理命题趋势来看,力、热压轴题在物理试卷中占有重要地位,这里从“功和能”、“简单机械”、“热现象、内能”三个方面对力、热压轴题中的典型例题进行分析,以期提高同学们的中考得分率.

一、功和能

这一部分知识要求同学们理解功和功率的概念,知道功的原理,理解动能、势能和机械能,了解能量的各种形式,能判断不同形式能量相互之间的转化等.

例1某学生为了将质量为5kg的物体提高1m,考虑到额外功的影响,下列方式中该学生做功最少的是( ).

A.徒手将物体直接抬高1m

B.通过动滑轮把物体吊高1m

C.通过斜面把物体推高1m

D.通过定滑轮把物体吊高1m

解析本题要求学生学会判断各种情况下哪一部分是额外功,在这类题目中绳重、机械重、摩擦力都不能忽略.徒手抬高重物时,没有额外功;利用动滑轮提升时,动滑轮、绳子和克服摩擦力做额外功;利用斜面时,克服摩擦做额外功;利用定滑轮提升时,绳子和克服摩擦力做额外功.

题设选项中四种方式中的有用功相同,额外功越少,做的总功越少,因此选A.

例2电动自行车越来越受到人们的青睐,不少人用电动自行车替代了摩托车.电动自行车使用前要先对车上的蓄电池充电,骑行时,蓄电池对车上的电动机供电,电动机为车提供动力.下表是某品牌电动自行车的一些主要技术参数:

若质量是60kg的人骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶时受到的阻力是人与车总重的0.02倍,取g=10N/kg,求:行驶10min,电动机对自行车做的功.

解析本题综合考查了功的计算、力和运动学的知识,要求同学们具有一定的综合分析问题的能力.

电动自行车匀速行驶,有

F=f=0.02G=0.02×(m1+m2)g

=0.02×(60kg+40kg)×10N/kg=20N,

s=vt=6m/s×10×60s=3600m,

W=Fs=20N×3600m=7.2×104J.

例3节能是汽车性能的一个重要指标.但同一辆汽车每百千米的油耗与行驶速度的快慢是否有关呢?星期天,小明乘坐叔叔的汽车去上海,于是他决定借此机会对这一问题进行探究.他们去时走高速公路,回来时走320国道,得到了下表所示的数据.

(1)分析数据后,小明觉得这与他事先的猜想相吻合.你认为小明的猜测应该是

.

(2)请你算出汽车在高速公路上行驶108km消耗的汽油质量.(ρ汽油=0.8kg/l)

(3)若汽车在高速公路上行驶时发动机的功率为60kW,那么汽车行驶108km,发动机做的功为多少?

解析本题考查同学们对功与功率计算公式的掌握和应用,要求同学们能够将公式W=Fs、P= 以及匀速运动时P=Fv根据题意进行变换从而求出其中任意的物理量.

(1)同一辆车行驶相同的路程,速度越大(小),油耗越少(多).

(2)m=ρV=0.8kg/l×8.5=6.8kg.

(3)t= = =1.2h=4320s,

W=Pt=6×104W×4320s=2.592×102J.

这类题目解题的关键在于选择正确合适的公式,选择的原则是:公式中的三个物理量中必须有两个是已知的或是通过其他条件可以求得的,那么就可以用来求出第三个物理量.

例4市场上有一种双能源太阳能热水器,晴天享用太阳能,阴天可用电加热,图1是该热水器电路图.电热管R标有“220V1100W”,R0与R构成保温电路.当S连到2时,电热管正常工作,给水箱里的水加热;当S连到3时,热水器处于保温状态,保温功率为100W.

(1)求R、R0的值.

(2)保温时R的实际功率是多少?

解析本题电热器具有保温挡和加热挡,这是一类题型.常见的还有电烙铁、饮水机、电饭锅等.电热器的额定功率状态即加热状态.电路中只有一个电阻R.此时R的功率为1100W,由此可求出R的阻值.R= .S打到3时为保温挡,此时R与R0串联,电功率为100W,由P= ,可求出R0阻值再由P=I 2R,求出R的实际功率.

(1)R= = =44Ω.

S连到2时,只有R接入电路,R正常工作,故电源电压U=220V.

S连到3时,R和R0串联,P ′=100W.

因为P ′= ,

所以R0= -R= -44Ω=440Ω.

(2)保温时,流过R的电流

I′= = = A.

R消耗的实际功率

PR=I′2R= A2×44Ω=9.1W.

二、简单机械

这一部分涉及的知识有力臂的概念、杠杆的平衡条件、定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用,有用功、总功及机械效率.

例5假期里,小兰和爸爸妈妈一起参加一个家庭游戏活动.活动要求是:家庭成员中的任意两名成员分别站在如图2所示的木板上,恰好使木板水平平衡.

(1)若小兰和爸爸的体重分别为400N和800N,小兰站在距离中央支点2m的一侧,爸爸应站在距离支点多远处才能使木板水平平衡?

(2)若小兰和爸爸已经成功地站在了木板上,现在他们同时开始匀速相向行走,小兰的速度是0.5m/s,爸爸的速度是多大才能使木板水平平衡不被破坏?

解析本题首先要从题目的叙述中抽象出杠杆机械模型,再应用杠杆平衡条件进行计算.第二小题考查了力或力臂动态变化的情况,这时需要假设未知数,表示出力臂,再代入公式计算.

(1)小兰和爸爸对杠杆施加的力分别为F1=400N和F2=800N,F1的力臂l1=2m,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2,可得l2= = =1m,所以爸爸应站在另一侧距离支点1m处.

(2)设小兰和爸爸匀速行走的速度分别为v1和v2,行走时间为t,要保证杠杆水平平衡,则有F1(l1-v1t)=F2(l2-v2 t),解得

v2=0.25m/s.

本题考查同学们利用杠杆平衡条件定量计算杠杆的受力和力臂.同学们首先要熟记杠杆平衡条件的公式F1l1=F2l2,然后找准杠杆的支点,画出杠杆的受力情况及其力臂,对公式进行变换,根据题目中的已知条件求出未知的力或力臂.这是一种静态的情况分析,如果力或力臂是动态变化的话,则应该在某一时刻分析杠杆的受力和力臂,并认为在这一时刻杠杆处于平衡状态.

例6甲、乙两人用相同的滑轮和绳子分别组成如图3所示的两个滑轮组,把相同物体提升了相同的高度,则两滑轮组的效率η甲和η乙及甲、乙两人所用的力F甲和F乙的比分别是(不计摩擦及绳重)().

A.2∶3,2∶3B.3∶2,3∶2

C.1∶1,3∶2D.1∶1,2∶3

解析本题考查了机械效率的计算.

F甲= ,F乙= .

η甲= = = ,

η乙= = = .

本题要求同学们能够根据题意确定机械所做的有用功、额外功和总功,利用公式η= 计算出滑轮组的机械效率.对于滑轮组来说,一般不考虑滑轮摩擦和绳重,拉重物所做的功为有用功,绳子自由端拉力所做的功为总功,此外根据已知的滑轮组的结构和特点,动滑轮上绕有n段绳子时,绳子自由端的拉力等于物重加上动滑轮自重的 ,绳子自由端移动的距离是重物移动距离的n倍.显然,本题应选C.

对于斜面来说,重物重力与斜面高的乘积即为有用功,而沿斜面水平向上的拉力与斜面长的乘积即为总功.同学们还要能够根据题意变换公式η= 计算出有用功、总功或者额外功以及动滑轮自重、绳子拉力、移动距离等.

例7(1)要把重100N的沙子运上三楼,小华采用了图4中的第二种方法,0.1min完成了任务.若不计摩擦,试求:①运沙子时的机械效率.②小华的功率.

解答如下:

①W有用=(G沙+G桶)h=(100N+20N)×6m

=120N×6m=720J.

因为不计摩擦,所以

W额=G动h=10N×6m=60J,

W总=W有用+W额=720J+60J=780J,

η= ×100%=92.3%.

②P= = =7800W.

机械效率是92.3%,小华的功率是7800W.你认为上述解答是否有错误?如有,请你指出错误之处并加以订正.

(2)工人用一个动滑轮,将质量为20kg的货物竖直提高了2m.已知该动滑轮的机械效率为80%,求工人的拉力.

小明解此题的思路是:因为使用动滑轮省一半力,所以F= = ;又因为此滑轮的机械效率η= ,故所求拉力F ′= .请判断小明的思路是否正确.若正确,请按其思路代入数据,解出此题;若不正确,请指出错在哪里.然后写出你认为正确的解题过程,并求出拉力.(取g=10N/kg)

解析本题是查找错误并修正错误的题目,要求同学们对机械效率计算公式中每一个物理量的物理含义都有明确的理解,能够在题目中准确找到相对应的数据,特别是哪一部分是有用功,哪一部分是额外功,滑轮组的受力特点何时能够使用,同学们都要做到心中有数.正确解答如下:

(1)①有用功错误.

W有=G沙h=100N×6m=600J.

②额外功错误.

W额=(G动+G桶)h=(10N+20N)×6m=180J.

③机械效率错误.

η= ×100%= ×100%=77%.

(2)由η=80%可知,此动滑轮不是理想机械,故动滑轮省一半力的条件不成立(F

≠ ),所以小明的思路不正确.应这样解:

工人做的有用功W有=Gh=mgh,

设工人的拉力为F,则工人做的总功为W有=Fs=F・2h,而机械效率η= × ,所以F= = =125N.

三、热现象内能

这部分涉及的知识和能力要求有:了解液体温度计的工作原理,会测量温度;能区分固、液、气三种物态,能用熔点和沸点的知识解释现象,能用水的三态变化解释自然界的水循环;知道物质是由分子和原子组成的,了解原子的核式模型,了解分子动理论的基本观点并用该理论解释生活中的现象;了解内能,以及改变内能的两种方式;了解热量,了解比热容,并会用热量的公式进行简单计算;从能量转化的角度认识燃料的热值,了解热机的工作原理.

例8(1)汽车是常见的交通工具,它应用了很多方面的物理知识和技术,请你运用所学的物理知识简单回答汽车发动机的冷却剂常选用水的主要原因.

(2)在烈日当空的海边玩耍,你会发现沙子烫脚,而海水却是凉凉的.这是为什么?

解析本题考查比热容概念的应用.在做比热容的简答题时,同学们首先要学会确定研究的对象或者比较的对象,然后根据其他条件相同时,比热容大、温度变化小的原理来解释现象.

(1)水的比热容较大.

(2)因为海水的比热容较大,而沙子的比热容较小.在烈日当空的时候,相同质量的水和沙子吸收相同的热量,海水升高的温度比沙子升高的温度小.所以此时在海边玩耍,会发现沙子烫脚,而海水却是凉凉的.

例9润扬大桥南锚碇基坑为长70.5m、宽52.5m、深29m的矩形结构,基坑围护采用冻结法.冻结法施工技术适合于含水量大于10%的任何含水、松散、不稳定土层.冻结法施工技术即是利用人工制冷方法将基坑周围的土层冻结成密封的冻土结构体――冻结壁,以抵抗地压、隔绝地下水与基坑的水力联系,在冻结壁的保护下进行掘砌工作的一种特殊施工方法.为了形成冻结壁,在基坑周围打一定数量的冻结孔,安装冻结器,用低温冷媒剂(液氮)在冻结器中循环使土层冻结.

液氮能使基坑周围的土冻结的原因是

;如果基坑周围的土很干燥,

(选填“能”或“不能”)采用此方法.这种技术的好处你能说出一点来吗?

.

解析本题考查了汽化和凝固的概念以及吸放热过程的重要知识点,另外在分析技术的好处时,可以从难度、效率、成本等方面进行考虑.

液氮吸热汽化成气体,土层中的水放热凝固成冰;干燥土层不能采用冻结法施工;好处是降低了施工难度,能有效隔绝地下水,提高工效,节约工程成本.

例10近年来,我国汽车工业发展迅猛,各种新型汽车不断投放市场.以下是我国某品牌轿车的测试报告.

(1)汽油的热值q=3.3×107J/l,燃料完全燃烧放出热量的公式是Q=qV,式中V表示燃料的体积.请计算该品牌轿车在测试过程中汽油完全燃烧产生的内能转化为发动机牵引轿车前进所需能量的效率.(g取10N/kg)

(2)近年来,我国部分省份开始推广使用乙醇汽油,乙醇汽油是由10%体积的乙醇与90%体积的汽油混合而成,已知乙醇的热值q=2.4×107J/l,设混合后总体积不变,请计算乙醇汽油的热值.

(3)乙醇,俗称酒精,推广使用乙醇汽油,有何积极意义?(请写出一点)

解析本题考查同学们对热值概念的进一步了解.对于混合燃料的热值需要先按混合比例算出每种成分燃烧释放的热量.再除以总的燃料量(质量或体积).

(1)汽油放出的热量

Q放=qV=3.3×107J/l×9l=2.97×108J,

汽车匀速行驶,汽车牵引力等于阻力,即F=f=0.08G=0.08×900kg×10N/kg=720N,轿车前进所需能量由牵引力做功提供,

W有=Fs=720N×100×103m=7.2×107J.

能量转化的效率

η= ×100%

= ×100%

≈24.2%.

(2)由Q=qV可得

q= =

=

=

篇6

2011版物理课程标准中的“能量”主题部分加强了知识的系统性，知识结构更加合理，三维目标的要求进一步明确了，有利于教师把握教学尺度。

《标准》指出：“能量的转化和守恒定律是自然界的基本和普遍规律。它与很多学科都有关联，和生产、生活息息相关。这部分内容对于学生树立正确的世界观，形成可持续发展的意识以及进一步学习其他科学技术，都是十分重要的。”

这部分内容的特点是：

第一，具有较强的综合性。从物理、化学到地质、生物，大到宇宙天体，小到原子核内部，只要有能量转化，就一定遵循能量守恒定律。它不仅贯串于声现象、热现象、光现象、力现象、电磁现象等物理过程中，而且广泛渗透在各门学科中，与其它学科紧密相联系。在教学中应该注意与物理学其他内容的联系，注意和其他学科的融合。

第二，具有较强的社会性。人类对各种能源，如煤、石油以及水能、风能、核能等的利用，都是通过能量转化来实现的。能的转化与守恒定律是人们认识自然的重要工具。能源关系到人们的衣食住行，关系到国家的兴旺发达。能源的开发和利用，是关系人类生存和发展的一个重大社会问题。在教学中应注意能源、环境与可持续发展的关联。

《标准》把能量纳入课程内容的一级主题，体现了从生活走向物理，从物理走向社会的基本课程理念，体现了“关心科学发展前沿，具有可持续发展的意识，树立正确的科学观，有振兴中华、将科学服务于人类的使命感与责任感。”的课程目标。

2 “能量”主题的教学建议

2。1 培养用能量的观点分析问题的意识

“能量”是物理学中一个非常重要的概念，它不仅仅是教材某章的知识主线，而是贯穿在整个物理学内容的主线。在教学中，应该以“能量”为主线，培养学生用能量转化与守恒的观点分析问题的能力。可以先让学生认识能量，了解能量的各种形式，知道能量可以转移和转化，从能量转化角度认识燃料的热值、电源和用电器的作用、效率等。在知道能量守恒定律的基础上，再以能量为线索，将各个部分的内容贯穿起来。发展学生用能量观点分析问题的意识，体现了课程标准对情感态度与价值观的要求。

2。2 从实例出发进行概念教学

结合实例认识物理概念，这既是从初中学生的年龄特征和认知水平出发，同时也体现了从生活走向物理的理念。2011版课程标准要求：“结合实例理解功的概念”， “用生活中的实例解释机械功和功率的含义。”“ 结合实例理解电功和电功率。”“结合实例，说出能源与人类生存和社会发展的关系。”……等等。课程标准这种表述本身，就对我们的教学方式提出了要求。“实例”应该是学生生活中常见的事例和现象，可以是常见的生活和社会现象，也可以是一些生动有趣的小实验。实例最好由学生自己列举。

2。3 培养可持续发展意识

能量主题的内容与生活、科技和社会的联系十分紧密，通过该主题的学习要使学生关心科学技术的新进展、新思潮、关心科学发展前沿，从物理走向社会。标准中有“知道能量的转化与转移有一定的方向性”的要求，但教学中有许多老师往往忽略了。要通过学习使学生了解能量在转化和转移的过程中虽然守恒，但它有一定的方向性。例如：热水散发的能量不可能全部自动聚集起来。化石燃料燃烧后释放的能量，很难再全部逆向转化回来，很大部分已失去再利用的价值。培养学生节能环保以及可持续发展意识，培养学生将科学知识服务于人类的使命感和责任感。

3 标准中“能量”主题内容的变化

2011版物理课标“内容标准”中的“能量”主题共有二级主题6个，三级主题从课标实验稿中的28个改为24个。

具体变化是：

1。把课标实验稿中的“(1)通过观察和实验，初步了解分子运动理论的基本观点，并能用其解释某些热现象”调整到新课标的“运动和相互作用”主题中的2。1。2。 其余的5个三级主题合并为3个。

2。删去了“能简单描述温度和内能的关系”。

3。增加了“了解热机的工作原理”。

4。删除了课标实验稿中的“⑷结合实例理解功率的概念，了解功率在实际中的应用”。不笼统提出对功率的要求，而是在机械能、电能中分别提出要求，机械功的功率为“知道”；电功率为“理解”。

5。增加了“知道电压、电流和电阻”，“了解串、并联电路电流和电压的特点”。

6。删去了课标实验稿中的“通过探究，知道在电流一定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比”。改为“通过实验，探究并了解焦耳定律，能用焦耳定律说明生产生活中的现象”。

7。增加了“理解电功”的内容。

8。增加了有节约用电的意识。

9。增加了“了解提高机械能效率的途径和意义”。

10。机械效率，由“理解”变为“知道”。

11。用电器的额定功率和实际功率由“区分”改为“知道”。

12。机械的使用对社会发展的作用由“认识”变为“知道”。

附录：

标准中“能量”主题的具体目标分类要求

知识性目标

了解和认识

1。能量及其存在的不同形式，能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的可以相互转化。各种各样的能量和生活、生产的联系。

2。功的概念。做功的过程就是能量转化或转移的过程。

3。动能、势能和机械能，动能和势能的转化。

4。机械效率及提高机械效率的途径和意义。从能量转化和转移的角度认识效率。

5。机械功和功率。人类使用机械的历史发展过程，机械的使用对社会发展的作用。

6。内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。

7。比热容。

8。热机的工作原理，内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。

9。电流、电压和电阻。

10。串、并联电路电流和电压的特点。

11。用电器的额定功率和实际功率。从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。

12。家庭电路。

13。能量守恒定律。

14。能量的转化与转移有一定的方向性。

15。能源与人类生存和社会发展的关系。

16。可再生能源和不可再生能源。

17。核能的优点和可能带来的问题。

18。我国和世界上其他国家的能源状况。

理解

1。欧姆定律。

2。电功和电功率。

技能性目标

1。测量某种简单机械的效率。

2。会看、会画简单的电路图，能连接简单的电路。

3。会使用电流表和电压表。

体验性目标

1。通过实验，认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转化。通过实验，了解动能和势能的相互转化。通过实验，了解比热容。

2。通过实验，探究电流、电压和电阻的关系。

篇7

关键词：拓展；实验教学；探究实验

美国有句谚语：I hear and I forget. I see and I remember. I do and I understand.意为：我听到了，我忘记了；我看到了，我记住了；我做过了，我理解了！这句话能很好的体现出咱初中科学实验在科学教学过程中的重要性。在新课程教学改革的背景下，教学的主体，教学的思想、手段、技巧等多方面有极大的更新和进步。但科学实验的教学模式并没有什么变化，基本还是停留在传统的实验教学模式。一般都是教师先讲解实验的步骤，注意细节，安全问题等，然后就让学生按照书本或实验册中的实验步骤按部就班的完成任务，这样看似学生成功的完成了实验，也多数得到想要的实验结果；可是，学生是否真能理解这个实验的原理及每步步骤的作用和意义呢？如果步骤操作失误会出现什么现象，又该如何纠正呢？这个实验现象或实验规律又与生活中哪些情景有联系呢？他们都不会去深究，只是机械的做完这些动作。

这样的实验教学模式使学生思维僵化，只知道被动接受、模仿，发散思维、逆向思维，创新能力、探究能力、质疑能力等都得不到培养提高。而且，近年中考科学试题越来越重视学生的实验能力及用科学知识解决生活中相关问题的能力。因此改革传统学生实验教学模式，开发适应当今教育形势需要的学生实验教育模式，已成当务之急。那么怎样创建适应当今教育形式的实验课教育模式呢？个人认为可以从下面三个方面入手。

一、适当拓展课本内实验的广度和深度，并让学生自行及时总结现象及规律

比如在华师大八年级下课本中的“探究凸透镜的成像特点”实验中，如果按部就班的让学生完成这个实验，学生获得的信息量并不多，他们很难完全掌握凸透镜的成像规律，而且有些学生也不会分析实验失败的原因。例如有次实验课时，其中有一组女同学就举手求助，他们无论前后怎么移动蜡烛，光屏上都没有清晰的像的形成，仔细观察后，原因很快就查明，他们忘记了实验要求，蜡烛的位置太低了，三者没有在同一高度上，那只需要把蜡烛的位置适当拔高就可以了，可是他们却无力分析。另外， 有一次科学检测中，考查了在该实验中，如果用书本把凸透镜遮挡住三分之一，问光屏中像的大小变化和明暗变化。当学生面对这道题目时，回忆当时做实验的情境，发现课本上实验步骤中及实验问题中根本没有这种情况，不得让学生感到气馁，使此题的得分率不高，从而说明这次的凸透镜成像实验，学生缺少分析归纳能力，也缺少总结能力。个人认为最后的实验完全可以让学生尝试总结光源在不同焦距范围内靠近（远离）透镜的过程中，物距和像距变化及像的性质及大小变化规律，也可以进行适度的拓展。有了这种想法后，我在实验操作步骤中穿插了几个实验“意外”，比如上文提到的三者不在同一高度时的实验现象，挡住凸透镜不到二分之一面积，超过二分之一面积时所呈现的像的区别，并请学生来分析原因。甚至当实验过程中出现“疑难杂症”时也可以请“小老师”进行分析指导，这些“小老师”有可能是平时成绩处于中下的，可是却有很强动手能力的同学，通过这次的指导任务后，可以提高他们的学习积极性和自信心。

当实验结束后，他们不仅能总结出凸透镜成像规律，更是能很好解释出了平时易错且难以理解的习题，比如：为什么透过露珠看叶脉可以更清楚？被称为“七仙女”的神奇酒杯，空杯时为什么什么也看不见，斟上酒后，杯底就能显现出栩栩如生的仙女图。通过本次实验相关的原理也能很好的理解了。总之，实验后学生能很好的把科学知识融入到生活中，科学的解释生活中的现象和问题，对科学的知识有了更高一层次的理解和应用。

又比如学生在做测小灯泡电功率的实验时，问题也是层出不穷，一会儿说我电流表的指针未调零，一会儿说我导线不够长，我灯不会亮，我滑动变阻器移不动......对于这些简单的问题他们都不会自行分析，自行解决，见到这种情况后，我就让他们先停下手中的任务，把他们的问题先都写在黑板上，然后让他们自行讨论后得出解决的方案，让他们学会如何分析电路故障，讨论如何检测电路元件的好坏，这样不仅能提高他们发现问题分析问题的能力，也能提高他们的动手能力。在实验过程中碰到的问题被他们一一解决后，学有余力的同学甚至利用并联电路做起了对比实验，这样实验的现象就更加明显了，他们自行进行了适度的拓展使该实验的有效性得到了提高。

二、拓展课本外探究性实验，培养学生创新精神

在目前教育减负的大趋势下，初中科学科目中每周都有一节科学探究课。在这堂课上如果只是老师讲题，学生做练习，那对学生的科学素养的提高帮助不大。所以在这节探究课上我就对学生实验进行拓展，让学生和老师一起设计并操作完成一个书本所没有的，而且取材方便的拓展性探究实验。

如在九年级上科学教学内容中，机械效率，有用功，额外功等这几个知识点是中考中非常重要的考点，而最常见的就是让他们出现在滑轮组的习题中。我在平常的教学中发现，学生很难理解机械效率这个抽象的概念，于是在这科学探究课中，我就让学生就这个知识点进行探究实验。在上这堂课的前一天，我们先提出探究实验的问题：在滑轮组（竖直）拉动重物中，影响机械效率大小的因素有哪些？学生们小组交流后争相提出各种假设 ： 1、在其他条件相同的情况下，滑轮组的机械效率与提升的重物的重量有关；2、在其他条件相同的情况下，滑轮组的机械效率与滑轮组的连线方式（有效绳子段数）有关；3、在其他条件相同的情况下，滑轮组的机械效率与动滑轮的重量大小有关；4、在其他条件相同的情况下，滑轮组的机械效率与绳子拉动速度有关等等。通过和学生的讨论，发现第四个选题很难保证在匀速拉动的过程中体现出速度的明显差异，决定放弃这个假设。师生达成共识后，由学生选择自己感兴趣的假设进行分组（教师适当调配），并设计好实验流程和数据测量表格，当然这个过程中教师可以进行适当的指导。在第二天的探究课上时，我先让同学们自行挑选合适的实验器材进行实验，然后当实验结束后可让同学们进行反思，并且就实验过程中出现的一些问题提一些改进意见，如有些组的同学说：“该实验很难控制匀速拉动重物”针对这个问题另一组的同学马上提出了改进意见“可以利用电动机进行拉动”。而在做与动滑轮重量有关的实验时，为了使动滑轮的大小不变，有同学说可以在原动滑轮上吸一块磁铁，通过改变磁铁的大小来改变动滑轮的重量，这个改进意见能更好的控制了实验变量。

通过这次师生合作完成的拓展性探究实验，学生能较好的理解有用功，总功等数据的求法，能更好的理解影响机械效率的几个重要因素，更能针对实验的现实困难提出建议，真正而有效的对实验进行了拓展，并且提高了学生的科学素养。

三、拓展学校外简易家庭实验，激发学生的科学兴趣，培养学生动手能力

开展学生家庭实验，是科学课堂教学的延续、拓展和深化。家庭实验给学生提供了一个更为广阔的空间，从问题提出、方案设计、实验操作，结果记录及实验改进等等，都由学生独自完成，有利于培养学生独立学习的能力。由于家庭实验真实、直观、安全、易做、有趣，学生通过做家庭实验能获得知识、获取技能、发展能力，因此，家庭实验在激发学生科学探究的兴趣，培养学生探究能力方面有着不可替代的作用。

而且家里的器材方便易得，开发一些家庭实验不仅现象直观，也能使一些物品“变废为宝”，例如可以用家里吃下来的花蛤壳和蛏子壳蛋壳等敲碎了来当制取二氧化碳的原料，用醋酸来代替稀盐酸，用矿泉水瓶来代替锥形瓶，用医院里打点滴后的管子来当导管，甚至可以用紫包菜叶来当酸碱指示剂，对于这个实验学生都比较有兴趣，第二天到校后就争先恐后的来汇报实验结果，这样不仅可以培养学生的动手能力，实验总结能力也可以培养学生的口头表达能力。

当我们在学习《光的折射》时，可让学生在家自行完成一些探究实验，所需的器材仅是一只碗、一枚硬币。实验时，先将硬币投入空碗中，人远立碗的一侧，因为光是沿直线传播的，硬币所反射的光线刚好被碗的边缘挡住，我们恰好无法看到硬币为止，然后逐渐把水注入碗中，光从空气进入水中，发生折射，由于光的折射现象的发生，硬币便“浮”了上来，从而让学生体验光的折射现象。更可以用一个透明的玻璃杯和一只筷子来体现光的折射，当我们把筷子放入盛有水的杯子中时，从侧面看筷子在水面处被折断，这些实验都极易成功，可以让学生在新课教学前都在家里尝试一下，这样不仅有利于提高课堂教学高效性，更能激发学生对科学课程的兴趣。第二天学生来汇报实验结果的时候，有些也会提出一些实验时碰到的问题，如：在加水的过程中硬币会被水流冲动，改变位置后使实验失败，当问及该同学有没有解决的策略时，他说没有。这时其他同学马上提出了对策，说可以用双面胶把硬币与碗底粘在一起，同时在注水时让帮忙的人员沿着碗壁到，这同样也培养了学生发现问题，解决问题的能力。又比如在学“物体的沉浮条件”时，在预习完新课后，可让学生以四人小组为单位先自行设计一些家里能做的探究实验，有些组的说可以用空矿泉水瓶，沙子等来做探究实验，有些说可以利用鸡蛋，盐，水等来做实验，从他们设计的可以看出有些组是从改变物体的自重来探究沉浮条件，有些是通过改变液体的密度，从而来改变浮力大小，来探究浮沉条件，那么对于他们的设计不要过多的点评，等他们做完家庭实验后，第二天来课堂上汇报时我们再来分析实际的成效。在这些实验的过程中，我们实现了由“要我学”到“我要学”；“我乐学”到“我会学”的转化，使学生的主体作用得到了充分发挥，自学能力也充分的得到了提高，同时也有利于培养学生实事求是的科学态度。因为各种实验有成功自然有失败，关键是我们要重视实验的过程，而不是一个简单的结果，真正的体现“I do and I understand”！

布鲁纳曾说过：“所谓知识，是过程，不是结果。”这也正是我们科学实验所要体现的价值，要注重培养学生的动手能力，探究能力，实验分析能力及口头表达能力。而拓展式实验教学模式是依据探究式学习理论而设计的一种新型实验教学模式。它主张以学生为中心，以探索为手段，促进学生的主动参与，积极体验，最终实现提高学生实验水平的目标。通过对科学实验各个环节的全面创新拓展，来培养学生的真正的综合能力和创新精神，这将更有利于提高学生的科学素养！

参考文献：

[1]《中小学实验与装备》第21卷

[2]《“拓展式”实验教学的实践研究》

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1 用比例思想创新解题方法

1.1 纯粹比例关系的问题

由两个比值（或两个以上）求出另外比值，纯粹是简单的比例问题，可直接根据有关公式进行运算。

例1 甲、乙两辆汽车在平直的公路上匀速行驶，其速度之比v1v2 = 23 ，所用时间之比t1t2 =34 ，求两辆车通过的路程之比。

此类的问题是最常见、最容易被同学接受的比例问题，但它只体现了比例思想的雏形，对真正理解比例思想只起抛砖引玉的作用。

1.2 显含比例关系的问题

有些问题中明显包含了一定的比例关系，往往可以直接利用这一比例关系进行计算。

例2 将阻值不变的电阻R接到电压U = 3V的电源上，测得电流是1A，若将它接到另一电源上，测得电流是0.5A，则这一电源的电压是多少？

分析 欧姆定律本身就是明显的比例关系，本题可利用“电阻不变时，电流与电压成正比”解题。

1.3 隐含比例关系的问题

有些问题中隐含着一定的比例关系，分析这类问题时，往往会发现已知量“不足”。

例3 利用一个动滑轮将重G=100N的物体匀速提起，所用拉力F = 60N，求这个动滑轮的机械效率。

分析 本题隐含的比例关系是s = nh（s绳子自由端移动的距离，h是物体被提高的高度，n是动滑轮上绳子的股数），这是解决滑轮问题最常用的比例关系。而机械效率实际上也是一个比值，不必知道s和h的具体数值。

1.4 联带比例关系的问题

有些所求量与相应的已知量之间不存在比例关系，但它与另一相关量存在着比例关系。教师与学生共同分析、探究，通过用比例方法解题，引领学生深刻理解比例思想的内涵。

例4 汽车从山下开到山上，又从山上开到山下，上山速度为30km/h，下山速度为60km/h，求：汽车往返两地的平均速度。

分析 平均速度取决于各个速度值所用时间在总过程中的比例，而本题中时间比例确定（相同路程时，所用时间与速度成反比例）。

汽车往返两地的平均速度可用下式求之：

=t上t・v上+t下t・v下。

1.5 “似非而是”比例关系的问题

有些问题看起来不是比例问题，但仔细分析，确与数值大小所占的比例有关。

例5 将两个电阻器R1 =3Ω、R2 =6Ω并联起来，其等效电阻是多少？

分析 根据并联电路等效电阻公式，似乎不存在一定的比例关系，但等效电阻确与每一电阻存在确定的对应关系，一定存在某种比例关系。其理论推导如下：

假设R1 R2 = n1n2 ，则有：

1R=1R1+1R2=1n1n2R2+1R2=n1+n2n1R2，即

R=n1n1+n2・R2，或R=n2n1+n2・R1。

因此，比例法能解决“似乎”不是比例的问题，教师由此引领学生将比例思想渗透面扩大。

1.6 “似变非变”比例关系的问题

有些问题中，所求量是变化的，但与之相关量的比例是不变的。

例6 体积相等、质量分布均匀的甲、乙两个物体漂浮在水面上，甲的3/5露出水面，乙的2/3露出水面。若将它们露出水面的部分切去，则物体的剩余部分露出水面体积较大。

分析 由漂浮条件F浮=G排液，可推知：V排液V物=ρ物ρ液 ，即物体和液体的密度一定时，物体浸入液体的体积与物体总体积的比值是不变的。

2 让比例思想提高探究质量

2.1 比例思想为深刻探究奠定知识基础

有些量与另一些量成正比，如同一种物质的质量与其体积成正比（m =ρv），有的量与另外几个量均成正比，即与这些量的乘积成正比，如物体吸收或放出的热量与其质量和温度变化值的乘积与正比（Q=cmΔt），而这些比例式中的比例系数（如 ρ、c）正反映了物质的某种特性。而物理学中常用这些关系，测量物质的这些特性，如ρ=mv 是测量物质密度的基本原理，c=Qm・Δt是测量物质比热容的基本原理。

有的量与另一量的倒数成正比，如通过导体的电流与其电阻的倒数成正比，有的量与另一量的平方成正比，如通电导体产生的热量与电流的平方成正比……这些都是比例关系的拓展。

2.2 比例思想提高科学猜想能力

比例思想加深了我们对世界的总体认识，促进了同学深刻理解有关规律。而创新的关键就是在深刻理解的基础上，对所探究的问题，提出科学性较强的猜想。教师可通过物理学史中的经典案例，说明科学猜想的重要性及科学猜想的产生过程，并以此激发学生对未知世界的探究兴趣，加深对比例思想的认知度。

“皇冠是纯金做的吗？”：偶然的机会，细心的阿基米德猜想到浸没在水中的物体受到的浮力大小，与其重力一定存在着比例关系……阿基米德做出了令人叹服的判断，并通过进一步研究，发现了阿基米德原理。

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[关键词]特种设备 起重机械 能效测试 节能措施

中图分类号：TH22.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）10-0283-01

前言：我国起重机主要有桥式起重机、门式起重机两种，且起重机械自重普遍高于国外先进的起重机械，造成国内起重机械尺寸较大，无论是在制造中、运输中还是在安装中，都需要耗费较大的人力与物力。在实际的应用中，由于起重机械自身尺寸较大，实际电能消耗也较大，直接影响到厂房基础的设计要求与结构设计，例如厂房的高度、宽度等，从而影响了建筑设计成本。因此，为了有效减少能源的浪费，需要对起重机械进行严格的控制。虽然我国已经在2014年1月1日起实施的《特种设备安全法》中对特种设备的“节能环保”和“安全节能管理”等做出了要求，但并未建立针对起重机械节能评价的机制，起重机械节能工作也无从开展，起重机械节能监管体系也没有建立、相关节能标准也不够完善、国内起重机械节能意识淡薄、节能监管技术条件不足、缺少一定的节能设备投入[1]。

一、起重机械能效测试系统

通常情况下，想要完成起重机械各项能效的试验可采用简单的工控机板卡实现，也可以通过采用电工仪、电流表、瓦特表以及电压表来测试起重机效率、电流、功率、电压等各项参数。然而这种方法适用于对起重机部分能效的测试，不利于起重机综合性能的测试。

随着计算机应用技术、测量总线技术以及电子信息技术等科学技术的不断发展，采用先进的虚拟仪器技术，即将良好的人机交互界面与高精度智能化的电子测量仪器有机结合，构建一套健全的、开放的起重机械自动测试系统，这也是现代社会发展的必然趋势。该起重机械测试能效比的试验台的构建主要采用国际上先进的LXI总线测量技术，不仅可以有效确保系统测量精度与电磁的兼容性，还有效结合了RS485与USB等可以通用的通讯接口，构成一个具有混合型的总线测试系统。由于RS485、USB与LXI都为常用的通讯接口，其中USB最为通用，性能一般，RS485与LXI两者抗干扰性能较好，LXI总线接口具有一定的开放性、高性价比与先进性，测试系统功能较强。此外，起重机械测试系统分为室内与室外两部分，室内设备有操作台、控制机柜、测试机柜等设备。室外设备有变频电源、调压器、接线箱、动力柜等设备[2]。

二、起重机械能效测试方法

2.1测试工况

在起重机械搬运物料的过程中需要不断的重复周期性与间歇性的动作。因此，在测试起重机械能效时，将起重机械吊具吊起载荷开始到加速运行到规定高度定为一个测试周期，规定高度为起重机械从开始到额定速度运行1分钟的高度。由于系统存在着一定的随机误差，为了有效提高测试结果的准确度，需要进行多次操作，这样可以有效确保测试结果的切合实际。

2.2供给能的计算

在现代建筑工程当中，起重机械通常都是使用电力驱动结构。起重机械电能的输入需要由电网供给，在起重机馈电线接入供电系统时，供电系统电压上下波动不应超过额定值的十分之一。在工作过程中起重机需要频繁的启动，并且在起重机械启动过程中所消耗的能量是不能忽视的，特别是未安装变频装置的起重机械更不能忽略。因此，为了使起重机械供能够较为科学、合理，需要运用电能表测量输入，并将多次启动损耗的能量累计加入到供给能当中。

2.3有效能的计算

起重机有效能的计算通常是起重机完成一个工作周期所消耗的能量，也就是起重机将目标物体提升到指定位置时所做的有用功。有用功的大小等于起重机提升目标物体的动能与势能的总和[3]。

2.4能效比的计算

能效比是检验起重机节能评价的有效依据，也是起重机械将目标物体提升到指定位置时所消耗能源利用效率的衡量标准。此外，能效比的大小也体现了起重机械设计结构是否合理，在供给能与有效能一定的情况下，能效比为起重机械的有效能与供给能的比值。

三、起重机械节能措施研究

由于起重机械的结构较大，其节能途径也较为复杂多变，针对采用不同功率、结构设计、不同工况以及电网环境的起重机，其节能的措施也大不相同。需要对起重机械的能效进行测试、计算后，依据测试与计算结果进行具体的能效比数据结果的分析，进而有针对性的找出起重机的节能措施。影响起重机械节能的因素有许多种情况，但分析其中的主要共性困素，可以将起重机械节能措施分为以下几个方面：

3.1提高起重机械的结构精密度

起重机械的结构精密度是影响起重机械效率的主要因素，因此，有效提高起重机械的结构精密度，可以在很大程度上提升起重机械减速器的传动效率、提升起重机械卷筒及导向滑轮效率，并且提升起重机械滑轮组的效率等，进而可以有效提高起重机械的机械效率。

3.2提高起重机负载特性与电动机的工作特性

提高起重机负载特性与电动机的工作特性，有利于提高起重机械的能效比。例如，当起重机械电动机容量相对较小时，则不利于起重机械作业效率的发挥，还会影响起重机电动机出现低能效比、发热、过载等现象。当起重机械电动机容量相对较大时，则会造成起重机能源的巨大消耗与浪费，不利于起重机械电动机承载能力的有效发挥，从而降低起重机械的能效比[4]。

3.3实施起重机械的节能设计

目前，由于我国国内起重机械生产厂家相对较多，但规模较小，起重机械节能设计实力有限，且设计理念较为落后，在设计材料与设计工艺上也存在着明显的不足之处。大多数国内起重机械生产企业都是按照设计图纸进行生产制造的，没有考虑到起重机的实际应用环境与有效作业范围，从而造成人力、物力以及财力的浪费，增加了企业生产成本。

3.4起重机械安装变频装置

起重机械安装变频装置可以有效减弱由于起重机设备启动时对电网的冲击力，有效减少起重机械在启动过程中能源的消耗与调速电阻的转差功率损耗，且在起重机械下降过程中可以不用从电网中获得能量，从而有效提高了起重机械的能效比。

结语：目前，我国起重机械的能效测试与节能技术研究还处于初级阶段，虽然可以借鉴国外起重机械节能方面的成功经验，但在实际应用中由于缺乏整体性能的考虑，只有针对起重机某一方面的节能技术。通过对起重机节能原理进行分析研究，提出起重机能效指标与评价方法，可以为我国起重机械相关法律法规的制定奠定基础，推动我国起重机节能技术的快速发展[5]。

参考文献

[1]闫锦锋，陆周艳，张皓琨.起重机械的能效测试与节能措施[J].起重机运输机械研究，2012，25（06）：110-112.

[2]张志坚，丁高耀，赵德栋.桥式起重机能效对比测试与分析[J].起重机运输机械研究，2013，22（01）：107-109.

[3]李光平，潘宁敏，周铁梁.起重机械节能应用技术的探讨研究[J].水利电力机械研究，2011，12（02）：153-154.

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近年来，实验型试题已向内容、角度、要求的多样性发展.

一是多角度考查实验的操作方法、技术、应变能力；二是尽可能在试题中体现出“做实验”与“讲实验”的差异，试图指导教学不能只靠口头实验，必须让同学们真正动手、观察、感受与思考.

实验型试题以实验分析、操作、自行设计实验、技术处理、应变能力等多角度综合能力考查为宗旨，以使同学们掌握实验型试题为最终目的.掌握实验型试题的根本方法是要靠亲自动手，并以科学的态度从中总结规律，从而提高解决实验型试题的水平.

本型试题大致可分为“基本型实验、测量型实验及探究型实验”三类.

二、 典型题析

例1 滑动摩擦力在研究相关物体运动情况时起着重要作用，通过实验探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度有关，也与接触面之间的压力有关.有些同学猜想滑动摩擦力可能还与接触面的大小有关，请你从以下器材中选出部分器材，设计一个实验并对此猜想进行检验.

器材：a. 斜面 b. 带钩的正方体木块 c. 带钩的长方体木块 d. 表面平整的长木板 e. 几条毛巾 f. 直尺 g. 弹簧测力计 h. 硬纸板

（1） 写出你所需要的实验器材；（用字母表示）

（2） 简述主要的实验步骤.

解析 解此题要依据实验目的和实验原理来选择器材，然后简述主要的实验步骤.

（1） c、d、g；

（2） ① 将长方体木块平放在长木板上，用弹簧测力计拉着它匀速前进，观察并记录这时弹簧测力计的示数；

② 将长方体木块侧放在长木板上，用弹簧测力计拉着它匀速前进，观察并记录这时弹簧测力计的示数；

③ 比较两次弹簧测力计的示数，即可初步检验上述猜想；

④ 重复几次上述3个步骤.

例1属于第一类试题.本题并非只有这一种答案，当所选器材不同时实验步骤就不同.

基本型实验以基本测量仪器的使用练习和基本电路的安装练习为目的，它们是其他类型实验的基础.基本仪器使用练习主要是指刻度尺、天平、弹簧测力计、量杯（或量筒）、温度计、电流表、电压表、滑动变阻器（包括电阻箱）和测电笔等九种基本仪器，要求掌握这些仪器的原理、使用方法、读数及注意事项；基本电路的安装练习主要有“组成串、并联电路”、以及“安装简单的家庭电路”等，要求同学们能识别电路的组成，知道电路的连接方法，能纠正电路安装（连接）中出现的错误.

例2 测量盐水密度，拟有下列实验步骤：

A. 把玻璃杯中的盐水倒入量筒中一部分，记下量筒中盐水的体积V；

B. 把玻璃杯中的盐水倒净后，用天平称出空玻璃杯的质量m1；

C. 把量筒中的盐水倒入空玻璃杯，称出它们的质量m2；

D. 在玻璃杯中盛盐水，用天平称出它们的质量m3；

E. 用天平称出玻璃杯和杯中剩下盐水的质量m4.

为了减小实验误差，请从上述实验步骤中选出最佳的实验步骤组合，按顺序排列是________，根据你所选的实验步骤，盐水的密度ρ=________.

解析 选择最佳的实验步骤，要从减小实验误差入手分析，本题提供的步骤中，有两种方案能测出盐水密度：（1） A、B、C；（2） D、A、E.在第（1）种方案里，用量筒能较准确地测得盐水的体积，但由于少量的盐水会沾附在量筒内壁上，会使天平称出的质量偏小，从而使测得的盐水密度偏小.采用第（2）方法就不存在由于盐水粘附而造成的误差，这种测定方法相对（1）来说误差较小，因此盐水密度的表达式ρ=(m3-m4)/V.

实际用第（2）种方案可以较精确地测出任何液体的密度，尤其是测油、胶水等液体的密度，其优越性就更为突出.

例3 某同学做“测滑轮组机械效率”的实验时，记录如下：

（1） 请根据记录数据算出机械效率η.

（2） 根据数据间的关系在图1中画出滑轮组的绕法.

（3） 提升相同的钩码时，若增加动滑轮的个数，机械效率将怎样变化？

此实验属于测量性实验，这类实验主要要求同学们掌握实验原理、步骤、数据处理及误差分析.

例4 小灯泡的额定电压为6V，额定功率估计在7W~12W之间，某同学要测定它的额定功率和不在额定电压下的功率，用如图3所示的电路.所用的电流表有0~0.6A和0~3A两个量程，电压表有0~3V和0~15V两个量程，该同学将它们连入电路时都作了正确的选择.当滑动变阻器的滑片调节到某位置时，电流表和电压表的示数分别如图4和图5所示，由此可知（ ）.

A. 小灯泡的额定功率为7.5W

B. 在5V电压下小灯泡的功率为7.5W

C. 在1V电压下小灯泡的功率为1.5W

D. 在5V电压下小灯泡的功率为1.5W

解析 （1） 因为小灯泡的额定电压为6V，要测定小灯泡的额定功率，电压表必须选0~15V这个量程.

（2） 因小灯泡的额定功率估计在7W~12W之间，由电功率的公式变形：I=P/U可求得通过小灯泡的额定电流约要1.17A~2A，要测小灯泡的额定功率，电流表必须选用0~3A的量程.

（3） 由图4读得通过小灯泡的实际电流I=1.5A，由图5读得小灯泡两端的实际电压U=5V，则可根据电功率公式求得小灯泡实际功率P=UI=5V×1.5A=7.5W.所以本题选B.

本试题是考查同学们电学实验技能及分析判断问题的能力，因为在连接实验电路时能正确选择电表量程以及在实验时能正确读电表示数是电学实验非常重要的技能，解答本题应从该同学对电流表量程的正确选择入手，这是解题的关键.

解题时，如果不能正确区别额定功率和实际功率，就会错选A；如果不能正确分析出电表的量程就读数，则会错选C或D，应特别注意.

例2、例3、例4属于第二类试题.这类试题以测量重要的物理量为目的，它们是初中物理实验的重点内容.主要有“测平均速度”、“测滑轮组的机械效率”、“用电压表和电流表测电阻”及“测小灯泡的功率”等.要求同学们掌握这些实验的原理、器材、步骤及数据处理的方法.

例5 某同学做“研究杠杆的平衡条件”实验时，得到两组数据如下表所示：

这两组数据中序号为________的一组肯定有错误，如果他的操作没有错，砝码重及力臂也没有错，那么，产生此组数据错误的原因是________________.

解析 （1） 根据杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，代入数据判断后，可知序号为2的一组数据有错误.

（2） 已知操作没有错，读出的数值也没有错，因此第2组数据错误的原因是：动力与阻力的值填写颠倒了，或动力臂与阻力臂的值填写颠倒了.

本题看似简单，但考查的角度和方式却与常规不同，同学们思路难以达到，教师在平时讲评实验时很少涉及同学们填写数值的错误，因而在解答此类试题时，应变能力显得非常重要，这是近几年实验型试题中很少见到的.

例6 质量相等、初温相同的a、b两种不同液体，分别用两个完全相同的加热器加热，在加热过程中，温度随时间变化的图线如图6所示，根据图线，比较两种液体的比热容是（ ）.

A. a液体比热容大

B. b液体比热容大

C. 两种液体比热容一样大

D. 无法判断

解析 （1） 图像上纵坐标表示液体的温度，横坐标表示加热时间，倾斜的图线表示液体随着时间的推移不断吸热升温的过程.

（2） “用两个完全相同的加热器加热”，表示在加热过程中，在相同的时间内（10min），加热器放出的热量相同.

（3） 如果这些热量全部被a、b两种液体吸收，那么在相同的时间内，两种液体吸收的热量相同.

（4） 设a、b两种液体的质量为m，初温为t0，比热容分别为c1和c2，它们吸收相同的热量后，温度分别为t1和t2，由热量公式可得

（5） 由图像可知，当横坐标为10min时，图像a、b上对应的纵坐标，即液体温度有t1＞t2，所以c1＜c2，说明选项B正确.

做完实验，根据记录的数据画出图像、分析实验是物理学常用的方法之一.教材中出现过海波（或萘）的熔化和凝固图像，但只停留在识图水平，而没有涉及利用图像对物理量进行定性深入分析.这道实验题同时涉及质量、比热容和温度变化，还涉及代数方法和几何方法的综合应用，是近年考试命题的新趋势.

例7 在做“研究凸透镜成像”的实验中发现，物距等于6cm时成正立的像，物距等于9cm时成倒立的像，那么下列判断一定正确的是（ ）.

A. 物距为8cm时成放大的实像

B. 物距为12cm时成放大的实像

C. 物距为16cm时成放大的实像

D. 物距为18cm时成放大的实像

解析 （1） 首先应判断这个凸透镜的焦距，凸透镜成正立的像一定是虚像，这时，物距小于焦距，即有6cm＜f.

（2） 凸透镜成倒立的像一定是实像，这时，物距大于焦距，即有9cm＞f.

（3） 比较（1）、（2）的分析可知，焦距应满足：6cm＜f＜9cm，这就是焦距只能在6cm~9cm之间取值.

（4） 当物距等于8cm时，与焦距相比较，无法确定二者大小，故可能成虚像，也可能成实像，说明选项A不正确.

（5） 当物距等于12cm时，不论焦距取6cm~9cm之间的何值，物体一定在1倍焦距和2倍焦距之间，因此一定成倒立放大的实像，说明选项B正确.

（6） 当物距等于16cm时，虽然一定比焦距大，但与2倍焦距相比，无法确定它们之间的关系，例如焦距取7cm、8cm、8.5cm时，物距就可能是大于、等于、小于2倍焦距，由此只能判断一定成实像，但像可能是缩小、等大或放大，说明选项C不正确.

（7） 当物距等于18cm时，不论焦距取6cm~9cm之间何值，物体一定在2倍焦距以外，并且一定成缩小倒立的实像，说明选项D不正确.

综上所述，选项B符合题意.

本题需利用实验得出的结论，定性分析实验，判断论述是否正确.考查同学们是否掌握凸透镜成像规律，能否灵活运用其规律判断凸透镜的焦距是本题的关键.此类型题要求同学们不但要会做实验，还要会科学分析实验.

例8 一个瓶子里有很少的水，乌鸦喝不到水，聪明的乌鸦就衔了很多石头填到瓶子里，水面上升了，乌鸦喝到了水.请想一想，在你学过的物理演示实验和学生实验里，哪个实验的操作过程运用了类似于乌鸦喝水的方法？

解析 通过对初中物理所有的演示实验和学生实验分析可知下列实验操作过程用了类似的方法.

（1） 用量筒测量形状不规则固体的体积.

（2） 用天平和量筒测物质的密度.

（3） 验证阿基米德原理.

这是一道开放性实验型试题，目的在于考查同学们对物理知识及物理实验的综合运用能力.培养同学们横向和纵向综合运用知识的能力，即从知识的广度上求深度，这正符合当今考试的要求.

例5、例6、例7、例8属于第三类实验.这类实验是以观察、研究物理现象和验证物理规律为目的，它们对认识物理现象和理解物理规律有着十分重要的作用.主要有“观察水的沸腾”、“研究液体的压强”、“研究电磁铁”、“观察熔化和凝固”、“研究凸透镜成像条件”、“研究二力平衡条件”、“研究杠杆平衡条件”、“研究阿基米德原理”、“研究焦耳定律”及“研究电流跟电压、电阻的关系”，要求同学们弄清实验的主要过程以及实验中应观察到哪些物理现象，明确是怎样通过分析、推理、归纳等研究方法得出相应的物理规律的.

三、 试题精选

1. 一台旧电视机，说明书已遗失，你能用电能表、秒表和其他器材自行设计实验，测出它的功率吗？写出所用器材、步骤及计算表达式.

2. 做电学实验时，需要测约0.6A的电流，但是实验室内当时只有一个量程为0.3A的电流表，如果手边有12V的学生电源、0~50Ω的滑动变阻器、电炉用电阻丝，以及导线和开关，有什么简单方法可以把电流表的量程改为0.6A？画出电路图，简述操作步骤.

3. 如何用一盆水和一把卷尺测得大树的高度，请你自行设计实验方案，画图说明，并写出求树高的公式.

4. 下面是某同学拟出的一份实验报告：

试回答下列问题：

（1） 本实验报告不够完整，应补充的基本项目是：

① ___________________________________；②___________________________________.

（2） 从“实验步骤”看，主要缺陷是___________________________________.

（3） 滑动变阻器在实验中所起的作用是①___________________________________；②___________________________________.

（4） 假如该同学实验时，刚一“接触”，就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度，其原因可能是①___________________________________；② ___________________________________.

（5） 就该同学的电路图而言，假若电压表的电阻不是很大，则电阻值的测量结果将_______（选填“偏大”、“准确”或“偏小”）.

其原因分析如下___________________________________.

5. 某粉条厂收购红薯，先要测定红薯的密度，然后按等论价，请你设计一个测红薯密度的方法，写出实验步骤和所需器材，并推导出计算公式.