1．提出問題

固體熔化時總要吸收熱量，不同物質在由固态變成液态的熔化過程中，溫度的變化規律相同嗎？

2．猜想與假設

熔化過程中一定要加熱，所以物質熔化一定要吸收熱量，這時溫度可能是不斷上升的。

3．設計并進行實驗

固體分為晶體和非晶體，實驗可分兩次進行，分别探究海波（晶體）和石蠟（非晶體）的熔化過程中溫度的變化規律。參照圖選擇需要的實驗器材。

（l）将溫度計插入試管後，待溫度升到40℃左右時開始計時，每隔1 min記錄一次溫度，在海波或石蠟完全熔化後再記錄4～5次。

（2）圖中方格紙上的縱軸表示溫度，溫度的數值已經标出，橫軸表示時間，請你自己寫上，根據表中各個時刻的溫度在方格紙上描點，然後将這些點用平滑曲線連接，便得到熔化時溫度随時間變化的圖象。

記錄的圖象大緻如圖所示。

4．分析與論證

海波：熔化前溫度上升，熔化中溫度保持不變，熔化後溫度上升。

石蠟：熔化前、熔化中及熔化後溫度一直上升。

不同物質熔化時溫度的變化規律可能會不同。

晶體（如海波）有固定的熔化溫度，在熔化過程中盡管不斷吸熱，溫度卻保持不變；非晶體（如石蠟）沒有固定的熔化溫度，在熔化過程中，隻要不斷吸熱，溫度就會不斷上升。

5．交流與評估

（1）實驗時，要注意将海波碾成粉末。由于石蠟不便碾成粉末，可以在實驗前先将石蠟熔化後插入溫度計至中間偏下位置再凝固，然後用此石蠟做熔化實驗（當然海波的熔化實驗也可以照此準備）。

（2）嚴禁用一個酒精燈直接點燃另一個酒精燈，酒精燈要用燈帽蓋滅。

（3）要用酒精燈的外焰加熱。

1．提出問題

光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向一般會發生偏折，這種現象叫做光的折射。光的折射有什麼特點呢？

2．猜想與假設

猜想1 折射光線可能與入射光線關于法線對稱。

猜想2 折射光線可能與入射光線關于界面對稱。

3．設計并進行實驗

如圖所示，把實驗儀器組裝好，探究光在水中折射的光路，找出折射規律。

（l）觀察折射光線、法線與入射光線之間的位置關系。

（2）比較折射角與入射角的大小。

（3）改變入射角大小，觀察折射角的變化情況。

（4）讓光從水中斜射到空氣中，觀察入射角和折射角的變化。

4．分析與論證

光折射時，折射光線、入射光線、法線在同一平面内，折射光線和入射光線分别位于法線的兩側。折射角随入射角的改變而改變。入射角增大時，折射角也增大；入射角減小時，折射角也減小。當光從空氣斜射入水或玻璃等透明物質中時，折射角小于入射角；當光從水或玻璃等透明物質斜射入空氣中時，折射角大于入射角。

5．交流與評估

（1）當光斜射入水中，就能夠觀察到光在水中的傳播現象。光在水中的可見度較小，可以在水中加入少量的碳素墨水。

（2）該實驗叙述時，要注意斜射的含義，隻有斜射時才發生偏折，當光垂直入射時，傳播方向不發生變化，是沿直線傳播的。

（3）在利用玻璃水槽做實驗時，光屏要豎直放置。

1．提出問題

物體在不受外力作用時會怎樣運動？

2．猜想與假設

猜想l 物體在不受外力作用時會做勻速直線運動。

猜想2 物體在不受外力作用時會越來越慢，最後停下來。

3．設計并進行實驗

（1）如圖所示，讓小車從斜面頂端滑下，滑到鋪有毛巾的水平面上，觀察小車前進的距離。

（2）讓小車從斜面頂端滑下，滑到鋪有棉布的水平面上，觀察小車前進的距離有何變化。

（3）讓小車從斜面頂端滑下，滑到水平木闆面上，觀察小車前進的距離有何變化。

4．分析與論證

在相同條件下（同一斜面、同一高度、同一初速度），接觸面越光滑，小車受到的阻力越小，它運動得越遠。

可以進一步推斷：如果表面絕對光滑，小車将做勻速直線運動，并将永遠運動下去。

我們可以想象：原先靜止的物體，如果不受外力，它将永遠靜止。

總結以上結論可得：一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持勻速直線運動狀态或靜止狀态。

5．交流與評估

（l）小車每次都要從同一高度自由滑下，以保證小車在到達三種水平表面上的初速度相同。

（2）給水平桌面鋪上粗糙程度不同的物體，目的是使小車在水平面上運動時所受阻力不同。

1．提出問題

在地面上的小車同時受到兩個推力作用，它們在同一直線上，且方向相同，它們的合力多大呢？若它們方向相反，它們的合力又是多大呢？

2．猜想與假設

猜想l 方向相同時，合力等于兩個力的大小之和。

猜想2 方向相反時，合力等于兩個力的大小之差。

3．設計并進行實驗

（1）如圖甲所示，橡皮筋原長AE，它在同方向力F1和F2的共同作用下伸長到E’，記錄下此時F1和F2的大小和方向。

（2）如圖乙所示，橡皮筋原長AE，它在兩個方向相反的力F1和F2的共同作用下伸長到E’，記錄下此時F1和F2的大小和方向。

（3）如圖丙所示，撤去力F1和F2後，用力F作用在橡皮筋上，使橡皮筋也伸長到E’，記錄下此時F的大小和方向。

（4）比較當力F1和F2同向的情況下，F1、F2和F之間的大小與方向的關系。

（5）比較當力F2和F2反向的情況下，F1、F2和F之間的大小與方向的關系。

（6）在三次實驗中，橡皮筋都被拉伸到F，每次的作用效果是相同的，因此，力F就是力F1和力F2的合力。

4．分析與論證

（1）同一直線上，方向相同的兩個力的合力，大小等于這兩個力的大小之和，方向跟這兩個力的方向相同，即F=F1 F2。

（2）同一直線上，方向相反的兩個力的合力，大小等于這兩個力的大小之差，方向跟較大的那個力的方向相同，即F=|F1-F2|。

5．交流與評估

（1）該實驗也可以用彈簧測力計代替鈎碼表示力的大小。

（2）在使用彈簧測力計拉橡皮筋的過程中，一定要使彈簧測力計的軸線與拉力的方向一緻，以免由于與彈簧測力計外殼發生摩擦而影響測量的精确度。

（3）本實驗中，“結點F”是參考對象，它的位置是兩個力的合力F的作用效果的具體體現。每次均在同一位置，說明兩個力的作用效果與隻用一個力F的作用效果相同，這就是同一直線上的二力合成實驗中的”等效替代法”。

1．提出問題

用食指和拇指壓圖釘的尖與帽，壓力相同，但兩個手指所受壓力的作用效果不同，壓力的作用效果與哪些因素有關呢？

2．猜想與假設

壓力的作用效果可能與壓力大小有關，還可能與受力面積的大小有關。

3．設計并進行實驗

（l）按照圖甲所示将小桌放在海綿上。觀察海綿被壓下的深淺。

（2）在小桌上放上砝碼，按照圖乙所示将小桌放在海綿上。觀察海綿被壓下的深淺。

（3）在小桌上放上砝碼，按照圖丙所示将小桌放在海綿上。觀察海綿被壓下的深淺。

4．分析與論證

壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積大小有關。

（l）受力面積一定時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯。

（2）壓力一定時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。

5．交流與評估

（l）實驗中，各器材的作用是什麼？

①海綿：通過海綿發生的形變顯示壓力産生的作用效果。

②砝碼：改變壓力的大小。

③小桌：改變受力面積。

（2）實驗中，為什麼選用海綿做實驗器材，而不選用木闆？

因為此實驗是通過受力物體的形變程度來體現壓力的作用效果的，海綿之類的物體易發生形變，而木闆等一些較硬的物體形變程度不明顯，故不選用木闆等一些較硬的物體代替海編。

1．提出問題

由于液體受重力，有流動性，所以液體内部存在壓強。那麼液體内部的壓強有什麼規律？

2．猜想與假設

液體内部的壓強跟深度、方向及液體的密度大小有關。

3．設計并進行實驗

（l）如圖所示，觀察壓強計的構造，熟悉它的使用方法。用手指輕輕按金屬盒上的橡皮膜，橡皮膜受到手指按壓（即壓強的作用），觀察壓強計U形管兩邊液面高度有何變化（橡皮膜把受到的壓強作用傳遞給密閉金屬盒和膠管裡的空氣，然後作用在U形管左端的液面上）。手指按橡皮膜的壓力稍有增加，觀察發生的現象。

（2）将水倒入水槽，把壓強計的金屬盒放入水中，觀察U形管兩邊液面是否出現高度差，水的内部是否存在壓強。

旋動金屬盒支架上的旋鈕，改變橡皮膜所對的方向，觀察壓強計，看水的内部各個方向上是否都有壓強。

（3）保持壓強計金屬盒所在的深度不變（9 cm），使橡皮膜朝上、朝下或朝任何側面，如圖所示，分别記下U形管兩邊的液面位置，并求出液面高度差，記錄數據，填入表格I中。

4．分析與論證

液體對容器底和容器壁都有壓強，液體内部向各個方向都有壓強；在同一深度，液體向各個方向的壓強相等；液體深度增大，壓強也增大；液體壓強還與液體的密度有關，在深度相同時，液體的密度越大，壓強越大。

5．交流與評估

（l）壓強計放入液體前，應檢查連接處是否漏氣（檢查方法，可以用手持續壓住橡皮膜一段時間，觀察左、右液面高度差是否變化），不受力時U形管兩邊的液面高度差是否為零，若不為零，則應拔下膠管重新連接。

（2）在測試同一深度、不同方向的壓強時，要改變金屬盒上橡皮膜的方向，這時應注意保持金屬盒中心位置的深度不變。

（3）觀察U形簪兩邊液面的高度時，視線應與液面相平。

1．提出問題

浸在液體中的物體受到液體向上的浮力，浮力的大小跟排開液體所受重力有什麼關系？

2．猜想與假設

浸在液體中的物體受到的浮力跟排開液體所受重力大小可能相等。

3．設計并進行實驗

（l）将小石塊用細線系住，挂在彈簧測力計下，如圖所示，測出石塊所受的重力G；

（2）将小燒杯用細線系好，挂在彈簧測力計下，測出其所受的重力G1；

（3）将水倒入溢水杯中，使水面恰好到達溢水杯的溢水口，并在口下放小燒杯，放在水能正好流入小燒杯的位置，然後将小石塊慢慢地浸入水中，讀出此時彈簧測力計的示數F；

（4）利用公式F浮=G-F，算出小石塊此時在水中受到的浮力；

（5）測出此時小燒杯和溢出的水所受的總重力G2，并計算出溢出的水所受的重力G排=G2-G1；

（6）換用不同質量的小石塊，重複以上實驗步驟，再做幾次實驗。

4．分析與論證

比較石塊受到的浮力與溢出的水重的大小，發現受到的浮力大小都等于它們各自排開的水所受的重力。這就是著名的阿基米德原理。

5．交流與評估

（1）小石塊浸入水中時，要緩慢平穩，不要上下抖動，不要使小石塊接觸杯壁或杯底。彈簧測力計要保持豎直方向，彈簧伸縮時，不要與外殼摩擦。

（2）使用溢水杯，—定要細心，同時還要掌握使用溢水杯的技巧，即要确保溢水杯中水面與溢水口相平，而且要将物體輕輕浸入溢水杯中，不要過急，使水從溢水口溢出，直到不再溢出水後，将小石塊拉出放在一邊。

探究實驗八：動能的大小與哪些因素有關

1．提出問題

運動的物體具有動能，能對物體做功。動能的大小與什麼因素有關？

2．猜想與假設

物體動能的大小與物體的質量和物體的運動速度有關。

3．設計并進行實驗

（1）如圖所示，讓鋼球從斜面上滾下，打到小木塊上，推動小木塊做功，記下小木塊移動的距離。讓同一個鋼球從不同高度滾下，看哪次小木塊被推得遠，說明了什麼問題？

（2）如圖所示，換用質量不同的鋼球，讓它們從同一個高度滾下，看哪個鋼球把小木塊推

得遠，比較動能的大小，得出結論。

4．分析與論證

運動物體的速度越大，質量越大，動能就越大。

5．交流與評估

（l）實驗中用到了控制變量法，在圖甲和圖乙中，鋼球質量不變，但從不同的高度下滑，到達水平面時，速度不一樣。驗證質量相同時，動能的大小與物體的運動速度是否有關。

在圖甲和圖乙中，兩鋼球質量不同，從同一高度下落，到達水平面時速度一樣大。驗證速度相同時，動能的大小與物體的質量是否有關。

（2）實驗中判斷運動鋼球動能的大小，就看被撞擊小木塊運動距離的長短，被撞擊小木塊運動的距離越長，運動鋼球所具有的動能越大。運用了轉換法。

1．提出問題

高處的物體具有重力勢能，能對物體做功。重力勢能的大小與什麼因素有關？

2．猜想與假設

物體的重力勢能的大小與物體的質量和物體所處的高度有關。

3．設計并進行實驗

（1）同一重物從不同高度自由下落沖擊小方桌（小方桌的桌腿是四根釘，并放置在沙箱的沙面上）。如圖所示，比較小方桌下陷的深度，進而推斷重物具有的重力勢能與重物所在高度的關系。

（2）從同一高度自由下落的兩個不同質量的重物沖擊小方桌，如圖所示，比較小方桌下陷的深度，進而推斷重物具有的重力勢能與重物的質量的關系。

4．分析與論證

物體所處的高度越高，質量越大，重力勢能越大。

5．交流與評估

重力勢能與質量和所處高度有關，因此實驗中用到控制變量法，如圖的實驗是保持物體的質量不變，同一物體從不同高度下落，觀察小方桌下陷的深度。圖的實驗是保持高度不變，讓不同質量的物體從同一高度落到小方桌上，觀察小方桌下陷的深度。

通過小桌下陷的深度比較重力勢能的大小應用了轉換法。

探究實驗十：機械效率總是一定的嗎

1．提出問題

同一個機械的機械效率是否會變化？

2．猜想與假設

猜想1 不會變化。

猜想 2會變化。

3．設計并進行實驗

由可知，用滑輪組提升重物時，G、h、F、s都是可以改變的，因而有用功和總功也是變化的，那麼滑輪組的機械效率變不變，怎樣變，這是本實驗要探究的問題。

步驟：

（1）用彈簧測力計測出一個鈎碼的重G1和兩個鈎碼的重G2。

（2）如圖甲所示，組裝好滑輪組，并提升一個鈎碼，記下F1，并用刻度尺測出h1、s1。

（3）如圖乙所示，提升兩個鈎碼，記下F2，并用刻度尺測出h2、s2。

（4）整理好實驗器材。

1．提出問題

我們一般不用鐵做導線，空調電源線比台燈電源線粗得多，電阻的大小與哪些因素有關？

2．猜想與假設

電阻的大小可能與導體的材料有關，還可能與導線的粗細、長短有關，也許還與溫度有關。

3．設計并進行實驗

導體兩端電壓保持不變（裝置圖如圖所示）。

（1）讓導體的長度、橫截面積相同，改變導體的材料，如選用導線CD和MN，比較電流的大小和燈泡的亮度。

（2）讓導體的材料、長度相同，改變導體的橫截面積，如選用導線CD和EF，比較電流的大小和燈泡的亮度。

（3）讓導體的材料、橫截面積相同，改變導體的長度，如選用導線AB，讓鳄魚夾在A、B之間移動，比較電流的大小和燈泡的亮度。

現象分析：（1）将CD和MN接入電路時，MN的電阻小，燈泡較亮，電流表示數較大。

（2）将CD和EF接入電路時，EF的電阻小，燈泡較亮，電流表示數較大。

（3）AB接入電路的部分越短時，燈泡越亮，電流表示數越大。

（4）把白熾燈的燈絲（鎢絲）或用細鐵絲繞制的線圈，按圖接入電路。緩慢地給燈絲或線圈加熱，注意觀察加熱前後電流表的示數有什麼變化。我們看到，導體被加熱後，電路中的電流減小了，表明導體的電阻增大了。可見，導體的電阻還跟溫度有關。

4．分析與論證

電阻是導體本身的一種性質，它的大小決定于導體的材料、長度和橫截面積。導體的電阻還跟溫度有關，對大多數導體來說，溫度越高，電阻越大，但也有少數導體，電阻随溫度的開高而減小。

5．交流與評估

這是一個多因素問題，應當使用控制變量法來研究每一個因素對電阻大小的影響。

1．提出問題

将軟鐵棒插入一螺旋狀線圈内部，則當線圈通有電流時，線圈内部的磁場使軟鐵棒磁化成磁鐵，這就是電磁鐵。電磁鐵在電話、起重機、開關中有很多應用。在實際中有時需要增強電磁鐵的磁性，有時需要減弱電磁鐵的磁性。

那麼哪些因素影響電磁鐵磁性的強弱呢？

2．猜想與假設

電磁鐵的磁性可能跟電流的強弱、線圈的匝數有關。

3．設計并進行實驗

在一個鐵釘上用漆包線繞50圈，另一個鐵釘上繞100圈（鐵釘上要包好墊紙，免得碰破漆皮）。這就是匝數不同的兩個電磁鐵。

（1）按圖連接電路，試着讓它吸引曲别針。斷開電路再試試。

（2）調節滑動變阻器，使電流變大或變小，讓電磁鐵去吸引曲别針，觀察磁性的變化。

（3）減少或增加線圈的匝數，讓電磁鐵去吸引曲别針，觀察磁性的變化。

4．分析與論證

電磁鐵通電時顯磁性，斷電時不顯磁性；通入電磁鐵的電流越大，它的磁性越強；在電流一定時，外形相同的電磁鐵，線圈的匝數越多，它的磁性越強。

5．交流與評估

（1）該實驗中影響電磁鐵磁性強弱的因素有兩個，因此我們在研究過程中要采周控制變量法。

（2）我們仔細考慮會發現這兩個影響因素是一對矛盾體：匝數越多，電阻越大，電流越小。反過來，要想電流大，就要減小電阻，減少匝數，因此磁性不會無限增大，實際制作電磁鐵時要注意線圈匝數的多少。

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