声、光、热实验
实验1 探究影响弦乐器音调高低的因素　
思想方法
控制变量法．研究弦乐器的音调与琴弦的长短有关时，要控制弦的材料和横截面积一定；研究弦乐器的音调与琴弦的横截面积有关时，要控制弦的材料和长度一定；研究弦乐器的音调与琴弦的材料有关时，要控制弦的长度和横截面积一定．
实验结论
琴弦越短、琴弦越紧、琴弦越细，弦乐器发出的音调越高．
示例　(2015·盐城模拟)在学习吉他演奏的过程中，小华发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行研究．经过和同学们讨论，提出了以下猜想．
猜想一：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关；
猜想二：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关；
猜想三：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关．
为了验证上述猜想是否正确，他们找到了表中所列9种规格的琴弦，因为音调的高低取决于声源振动的频率，于是小华又借来一个能够测量声源振动频率的仪器进行实验．
(1)  选用编号为A、B、C 的琴弦进行实验，是为了验证猜想________．
(2)  为了验证猜想二，应选用编号为________、________、________的琴弦进行实验．
(3)  表中有的材料规格还没填全，为了验证猜想三，最好填上该项内容．请在表中填上所缺数据．
(4)  随着实验的进行，小华又觉得琴弦音调的高低，可能还与琴弦的松紧程度有关，为了验证这一猜想，必须进行的操作是____________________.

解析：(1) 选择长度和材料都相同，而横截面积不同的琴弦A、B、C进行研究为验证猜想一．(2) 为验证猜想二，应选择横截面积和材料都相同，而长度不同的琴弦A、D、F进行研究．(3) 为了验证猜想三，应选择横截面积和长度都相同，而材料不同的琴弦D、G、H进行研究，故长度为80 cm，横截面积都是1.02 mm2.(4) 探究琴弦音调的高低与琴弦的松紧程度的关系时，需要使用同一种琴弦，且控制拨弦的力相同、弦的松紧程度不同，来研究音调高低和琴弦的松紧程度的关系．
答案：(1) 一　(2) A　D　F　(3) 80　1.02
(4) 选取一根琴弦，用一定大小的力拉紧琴弦，拨动琴弦测出此时的频率，然后改用不同大小的力拉紧琴弦，分别测出相应的频率，重复三次，进行比较分析
实验2 探究平面镜成像的特点　
思想方法
等效替代法．用两个完全相同的棋子，当玻璃后面的棋子与玻璃板前面棋子的像完全重合，则说明玻璃板前面的棋子与它的像大小相等．
注意事项
①选择较暗房间进行实验，能增大对比度，成像更清晰．②用较薄玻璃板做实验，避免重影对实验的干扰．③玻璃板要竖直放置，否则玻璃后面的棋子无法与像重合．
实验结论
平面镜成正立、等大的虚像，像和物关于平面镜对称．
示例　(2015·苏州)利用如图装置探究平面镜成像特点：

(1)  实验时应选________(填“较厚”或“较薄”)的玻璃板代替平面镜竖立在水平桌面上．
(2)  在玻璃板前放置棋子A，将完全相同的棋子B放在玻璃板后并移动，人眼一直在玻璃板的前侧观察，直至B与A的像完全重合，由此可得结论：________________________.
(3)  为探究平面镜成像的虚实情况，将一张白卡片竖直放在B所在的位置，应在玻璃板________(填“前”或“后”)侧观察白卡片上是否有A的像．
(4)  改变A的位置，重复(2)中步骤并分别测出A和B到玻璃板的距离，记录在下表中.

分析表中数据，可以得到结论：________________________________.
解析：(1) 玻璃板越薄，两个反射面所在的像距离越近，这样可以使确定的像的位置更加准确，厚玻璃板会形成两个像，会影响对实验结果的判断．(2) 在玻璃板前放置棋子A，将完全相同的棋子B放在玻璃板后并移动，人眼一直在玻璃板的前侧观察，直至B与A的像完全重合，这样做的目的既确定了像的位置又验证了物像大小相等．(3) 在玻璃板前面能看到棋子和棋子在平面镜中的像，在玻璃板后面不能看到棋子在平面镜中的像，所以应在玻璃板后面观察光屏上是否有像．(4) 由表中物距和像距的数值可知，像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等．
答案：(1) 较薄　(2) 像与物的大小相等　(3) 后　(4) 像与物体到平面镜的距离相等
实验3 探究光的反射规律　
 注意事项
①纸板与镜面要竖直放置，防止因放歪时找不到反射光线．②尽量采用粗糙的白纸板，对光线起到漫反射的作用．③多次改变入射角的大小去测量反射角大小，可寻求实验的普遍规律．
 实验结论
光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面内；反射光线和入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角(三线共面、法线居中、两角相等)．
示例　(2015·扬州)如图所示，在探究光的反射定律时，将平面镜放在水平桌面上，再把一个可以沿ON向前、向后折的纸板垂直放置在平面镜上．
　　

(1)  让一束红光贴着纸板沿AO射到O点，为了便于测量和探究，需要在纸板上记录的是__________________；将纸板的右半边沿着ON向后折去，则在折过去的纸板上________(填“能”或“不能”)看到反射光线．
(2)  为了得到反射角等于入射角的规律，应当　　
.
解析：(1) 为了便于测量和研究，需要把反射光线的传播路径记录在纸板上，可用量角器代替纸板，这样就可以直接读出反射角和入射角的大小，进行比较；法线在纸板上，法线与镜面垂直，入射光线、法线、反射光线在同一平面内，如果将纸板的右半边沿着ON向后折去，入射光线沿纸板照射后，反射光线不在纸板上，则在纸板上看不到反射光线．(2) 只进行一次实验，根据一次测量就得出实验结论，实验结论不具有普遍性，为了得出普遍结论，使结论符合客观事实，应改变入射角大小，进行多次实验，进行多次测量．
答案：(1) 反射光线的传播路径　不能　(2) 改变入射角大小，进行多次实验，进行多次测量
实验4 探究凸透镜成像的规律　
 注意事项
①实验前调整透镜和光屏高度，使它们的中心与焰心在同一高度，使像成在光屏的中心处．②随着实验的进行，像在光屏上的位置越来越高，可将凸透镜向下调节，使像仍成在光屏中心．
 实验结论
凸透镜成像规律：①当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，f＜v＜2f；当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，v＞2f；当u＜f时，成正立、放大的虚像．②一倍(焦距)分虚实，二倍(焦距)分大小．③物近像远像变大．当成实像时，物体向凸透镜靠近时，像远离凸透镜，像在变大．
示例　(2015·连云港)如图所示，在探究“凸透镜成像规律”的实验中，依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度．如表是小华同学实验时记录的几组数据：


(1)  第4次实验时所成像的特点是__________________．
(2)  当光屏上得到一个倒立、缩小的实像时，保持透镜的位置不变，要使屏上的像变大些，应将蜡烛________透镜，将光屏________透镜．(填“靠近”或“远离”)
(3)  第1次实验时，小华将一近视眼镜紧贴在凸透镜的前面，要在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向________(填“靠近”或“远离”)透镜方向移动．
解析：(1) 由表格第2次实验数据，u＝v＝20 cm，满足u＝2f成倒立、等大实像，所以f＝2(1)u＝2(1)×20 cm＝10 cm.由表格第4次数据知u＝5 cm＜f，根据凸透镜成像特点，所成像为正立、放大的虚像．(2) 光屏上得到一个倒立、缩小的实像时，保持透镜的位置不变，要使屏上的像变大些，应减小物距，增大像距，即应将蜡烛靠近透镜，光屏远离透镜移动．(3) 近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，如果此时把近视眼镜放在该凸透镜前，使原来会聚成像的光线推迟会聚，所以要想接到清晰的像，光屏要远离透镜．
答案：(1) 正立、放大的虚像　(2) 靠近　远离　(3) 远离 
实验5 观察水的沸腾　
 注意事项
①为节约实验时间，应在杯中放入适量的温水，杯口加盖．②实验装置组装是自下向上，加热时用酒精灯的外焰．
 实验结论
①液体沸腾条件：达到沸点，不断吸收热量；液体沸腾特点：不断吸收热量，温度保持不变．②沸腾前，水中气泡上升时由大变小；沸腾时，水中气泡上升时由小变大．
示例　(2015·盐城)探究水的沸腾实验：

(1)   甲图是实验中某时刻温度计的示数，读数为________℃.
(2)   实验时，当水中有大量的气泡产生，且在上升过程中体积逐渐________，直至水面破裂，水开始沸腾．
(3)   当水温上升到80 ℃时，每隔0.5 min记一次温度计的示数直至沸腾一段时间，绘制出温度随时间变化的图像(图乙)．根据图像可知水的沸点为________℃.沸腾前，水温变化快慢的特点是________________， 形成这种特点的主要原因是__________________．
(4)   小明、小华与小红在同一小组做实验，小明与小华分工合作，小明计时，小华读出温度并记录数据，而小红独自计时，读取温度并记录数据．他们同时按下秒表且每隔0.5 min记录一次温度计的示数，小红每次读数都比小华迟6s.在同一坐标系中，将小红和小华所测数据绘制出温度随时间变化的图像，可以发现，小红的图像在小华的________(填“左”或“右”)边．
解析：(1)  温度计的分度值为1 ℃，读数为89.5 ℃.(2)  水沸腾时，气泡上升，深度减小，压强变小，气泡体积变大．(3)  水沸腾时，温度不变，所以图像上99 ℃是水的沸点；从图像上可以看出，水沸腾前，温度变化是先快后慢；原因是水的温度越高，汽化越快，温度差变大，水向周围散热加快．(4)  同时按下秒表，小红迟6秒读数，读到水的温度值要比小华温度值高，相同时间对应的温度值小红在小华的上面，所以小红作出的图像在小华的左边．
答案：(1)  89.5　(2)  变大　(3)  99　先快后慢　水的温度升高，加快了汽化，与周围温度差变大，加快了水向周围散热　(4)  左 
实验6 探究物质的熔化规律　
 注意事项
①实验中要用酒精灯的外焰加热；②温度计的玻璃泡要与被测物体充分接触，且不能碰到试管底；③读数时，视线与温度计内的液面相平；④选用晶体的颗粒尽量是细的粉末，同时加热过程中不断搅拌，使其受热均匀．
 实验结论
晶体在熔化过程中，吸收热量，温度不变．
示例　(2015·南通模拟)如图甲所示，是“探究物质的熔化规律”的实验装置，实验时先将固体物质和温度计分别放入试管内，再放入大烧杯的水中，观察固体的熔化过程．

(1)  试管内物质在熔化的过程中，温度保持不变，该物质是________(填“晶体”或“非晶体”)，实验时若温度计的玻璃泡碰到试管底部，则测得试管内物质的温度值偏________．
(2)  实验中对固体物质采用水浴加热的目的是____________．
(3)  图乙中在加热条件完全相同的情况下，a、b、c三种固体熔化图像，其中________和________可能是同一种物质，熔点高的是________物质．
解析：(1) 该物质在熔化过程中温度是不变的，这种物质是晶体．试管中的物质是靠烧杯中的水加热的，试管底的温度比较高；实验时若温度计的玻璃泡碰到试管底部，温度计反映的是试管底的温度，因此测得的温度值偏大．(2) 将装有固体物质的试管放在盛有水的大烧杯中加热，是为了使固体受热均匀．(3) 从图中可以看出a、b、c在熔化过程中都有一段时间温度保持不变，故三种物质都属于晶体；但b和c的熔点相同，故它们有可能是同一物体；由图可知，a的熔点明显高于b和c的熔点．
答案：(1) 晶体　高　(2) 使固体物质受热均匀　(3) b　c　a
实验7 探究不同物质吸热升温的现象　
 思想方法
①控制变量法．在探究“不同物质吸热能力”的实验中应控制的物理量有：质量、吸收的热量．②转换法．通过观察液体温度的变化来研究水和煤油的吸热能力；通过比较加热时间长短来确定液体吸收热量的多少．
 实验结论
相同质量的水和煤油，吸收相同的热量后，煤油比水升温快．
示例　(2015·苏州)在“比较不同物质吸热升温情况”的实验中：

　　　
　　　　　　　　　甲
(1)  小丽和小明用一套器材做加热水和煤油的实验，如图甲所示．在组装器材时应先调节________(填“A”或“B”)的高度，调节它的高度是为了____________________．
(2)  组装好器材，他们先后在同一个烧杯中称出质量相等的水和煤油，分别加热相同的时间，比较水和煤油__________________，得出结论．要完成该实验，除图甲所示器材外，还需要的一个测量工具是________．

乙
(3)  在对实验进行反思时，他们认为原方案有需要两次加热耗时长等缺点，因此改进方案并设计了图乙所示的装置．与原方案相比，该方案除克服了上述缺点外还具有的优点是____________(答出一个即可)．
解析：(1) 组装实验仪器时，应根据酒精灯及其火焰的高度先固定图中的A部分，使酒精灯的外焰正好能给烧杯加热，然后再固定图中的B部分，这样可以避免重复调整．(2) 在同一个烧杯中称出质量相等的水和煤油，分别加热相同的时间，比较水和煤油升高的温度，得出结论．实验中需要测量水与煤油的加热时间，需要用到秒表．(3) 由图乙所示实验可知，实验用同一烧杯用“水浴法”对水与煤油同时加热，该方案避免两次加热，用同一热源加热确保在相等时间内吸收的热量相等．
答案：(1) A　确保使用外焰加热　(2) 升高的温度　秒表　(3) 该方案避免两次加热，用同一热源加热确保在相等时间内吸收的热量相等。
实验8 探究不同燃料的热值　
示例　 思想方法
①控制变量法．由于燃料燃烧释放的热量与燃料的质量和燃料的种类有关，在设计实验时应控制质量相同．②转换法．燃料燃烧放出的热量不能直接测量，可通过水温升高的度数大小来体现．
 注意事项
安装实验器材时应先固定B的位置，确保用外焰给烧杯加热；再调整A的位置，使温度计的玻璃泡完全接触水，且不要碰到烧杯壁和烧杯底．(2015·淮安模拟)小明同学学习了燃料的热值后，想自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系．他组装了图中所示的装置进行实验，记录结果见下表：


(1)  为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套完全相同的装置，在实验中他还应控制：煤油和菜籽油的________相同，________相同．
(2)  分析表格得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________．
(3)  小明同学还想利用这种实验方案粗略计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是________．利用此实验方法计算出的热值将比真实值________(填“偏大”或“偏小”)．理由是________．
解析：(1) 由于燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关，又与燃料的热值大小有关，所以在设计实验时应控制燃料的质量相同，即煤油和菜籽油的质量相同．由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中还应控制水的质量相等．(2) 煤油和菜籽油两种燃料相比较，煤油的热值较大．(3) 想要利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，还需要用天平称量水和燃料的质量，由于燃料不能完全燃烧，并且燃料燃烧释放的能量不可能全部被水吸收，所以利用此实验方法计算出的热值将比真实值偏小．
答案：(1) 质量　水的质量　(2) 煤油　(3) 天平　偏小　燃料不能完全燃烧