第3章能量的转化与守恒

实验一动能大小与哪些因素有关

1．实验器材

钢球、木块、斜面、刻度尺等。

2．实验原理

实验如图所示。

3．实验过程

(1)让同一个小钢球从斜面上不同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小。

(2)让不同质量的小钢球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小。

4．实验结论

______________________；_____________________________________________。

5．交流与讨论

物体的动能是由于物体运动而具有的能量，动能的大小取决于________和_____________。质量越大、运动速度越快，物体的动能越__________。

注意：1.该探究实验需采用控制变量法，相同的小钢球应从不同的高度滚下以获得不同的初速度；而不同的小钢球应从相同的高度滚下以获得相同的初速度。不同质量的小钢球从相同高度滚下可探究质量对动能大小的影响。

2.动能大小可通过木块被推出的距离来进行比较(转换法)。

针对训练：例1如图所示，用小球和木块来探究“动能大小与哪些因素有关”。

(1)实验中是通过比较________________________________来比较动能大

小的。

(2)本实验探究的动能是指__________(填字母)。

A．小球在斜面上时的动能

B．小球撞击木块时的动能

C．小球撞击木块后木块的动能

(3)比较甲、乙两图是为了探究动能大小与__________的关系。

(4)如图丙所示，小金在做实验时，先让质量为m的小球从斜面h高度处由静止下滑，撞击放在A处的木块，测出木块被撞击移动的距离AB为s1，保持木块在位置B不变，让同一小球从斜面h高度处由静止下滑，测出木块被二次撞击移动的距离BC为s2，则可能出现s1________s2(选填“＞”“＝”或“＜”)，你判断的依据是_____________________________________________(从能量角度解释)。

XL1.[台州黄岩区期末]在探究“动能大小与哪些因素有关”的实验中。

(1)如图甲所示，小红先探究动能大小与质量的关系，让小车从斜面的同一高度下滑，目的是为了_________________________________。通过比较木块推动的距离可以比较小车具有的动能的大小。

(2)小磊认为去掉木块，利用粗糙且足够长的木板，通过比较小车在木板上运动的距离也能比较小车动能的大小，即运动的距离越远说明物体的动能越大。于是小磊通过在小车上加砝码来改变质量，得到如图乙所示的实验情形，据此他得出在速度相同的条件下，物体的动能与质量__________(选填“有关”或“无关”)，该结论是__________的(选填“正确”或“错误”)。

(3)小柯在探究“动能大小与质量的关系”时将实验装置改进成如图丙所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放，撞击同一木块。该实验方案是否可行？__________；理由是_________________________________。

实验二重力势能与哪些因素有关

1．实验器材

钢球、米尺、装沙的铝盘、刻度尺等。

2．实验原理

实验如图所示。

3．实验过程

(1)在一个铝盘中放入约2cm厚的细沙。

(2)取体积相同而质量不同的金属小球。

(3)将一根米尺竖直立在细沙上，把金属小球拿到某一高度自由释放，如图所示，记录这一高度。

(4)把金属小球从沙中拿出，观察被金属小球所撞出的沙坑深度和大小，并将结果记录下来。

(5)抹平盘中的沙，从不同的高度自由释放同一个金属小球，观察被金属小球所撞出的沙坑深度和大小，并将结果记录下来。

(6)抹平盘中的沙，从相同的高度自由释放不同质量的金属小球，观察被金属小球所撞出的沙坑深度和大小，并将结果记录下来。

(7)比较观察结果，分析被金属小球所撞出的沙坑深度和大小与金属小球的质量和下落的高度的关系。

4．实验结论

___________________________________________________。

5．交流与讨论

物体的重力势能是由于物体被举高而具有的能量。重力势能的大小取决

于_______________________和____________________。

针对训练：例1在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，已知木块A、B、C质量关系为mA＝mB＜mC。三个完全相同的木桩和三个木块从不同高度处释放时的位置如图甲所示，木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示，木块B、C将木桩打入沙中的深度相同。

(1)实验时，木块应在木桩的__________(选填“正上方”或“后上方”)释放，将木桩打入沙中。

(2)比较木块A、B将木桩打入沙中的深度，可得：在质量一定时，物体高度越高，重力势能__________(选填“越大”或“越小”)。

(3)实验时，我们可以通过观察木桩陷入沙中的__________来判断重力势能的大小。此实验运用了转换法和________________。

针对训练:1.[绍兴新昌县期末]某科学实验小组在探究“影响重力势能大小的因素”时，提出了如下猜想。

猜想一：重力势能的大小可能与物体的质量有关；

猜想二：重力势能的大小可能与物体所在的高度有关；

猜想三：重力势能的大小可能与物体的体积有关。

实验中用到的小球中，A、B、C球体积均为V，D球体积为2V，A、C、D球质量均为m，B球质量为2m。实验时均让小球从图中所示高度自由下落，记录小球下降到最低点时弹簧的长度，所用实验装置如图所示。请你根据图中实验情景完成下列问题。

(1)为了验证猜想一，可以通过比较__________两球实验。

(2)通过本实验可知，猜想__________是正确的。

(3)小科认为利用这套实验装置，还可以探究影响动能大小的因素，比如

通过比较A、C两球实验，可以探究__________对动能大小的影响。

实验三弹性势能与物体形变量的关系

1．实验示例

(1)射箭时手拉弓弦使弓的形变越大，箭就射得越远。

(2)球拍击打网球越用力，网球拍形变就越大，网球就会飞得越远。

2．实验结论

___________________________________________________________________。

3．交流与讨论

物体的弹性势能是由于物体发生弹性形变而具有的能量。弹簧的弹性势能大小取决于____________________、_____________、弹簧的直径。

注意：.该探究实验需采用控制变量法。在一定条件下，弹簧的长度变化量越大，弹簧的弹性势能越大。

针对训练：例1(1)如图甲所示，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们放在光滑的水平木板上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置，则小球从a运动到c的过程中，在__________(选填“a”“b”或“c”)位置动能最大。

(2)在课外兴趣小组活动中，小李想验证重力势能与高度的关系：他在水平地面上铺一张纸，将篮球表面涂黑，使篮球分别从不同高度处自由下落，在纸上留下黑色圆斑A、B，如图乙所示，篮球从较高处下落形成的圆斑是图中的“A”还是“B”？请写出你的选择并说明理由：

____________________________________________________________________。

实验四动能和势能的转化

(一)研究摆锤的运动

1．如图所示，用细绳把摆锤悬挂起来，将摆锤拉到某一高度后释放。

2．在摆锤向下摆动的过程中，重力势能________，动能________；在摆

锤摆过中点向上摆动的过程中，重力势能________，动能________。

(二)研究滚摆的运动

1．如图所示，把一个滚摆悬挂起来。用手捻动滚摆，使悬线缠在轴上，将滚摆升高到最高点，然后放手。

2．在滚摆下降的过程中，重力势能__________，动能__________；当滚摆上升的过程中，重力势能__________，动能__________。

(三)研究从高处滚下的小球

1．如图所示，把金属小球放在A处，然后让它沿轨道滚下，正好滚到D处时静止，观察小球的滚动过程。

2．小球在A、B、C、D各点具有什么形式的能量(以桌面为零势能平面)？小球在滚动过程中能量如何转化？

________________________________________________________________________________________________________________________________________。

3．上述三个实验表明：___________________________________。

注意：1.摆锤的运动实验中，应注意摆锤相对位置的变化：摆锤处于正中位置时高度最低，摆锤处于两侧最边时高度最高。当摆锤从两侧往中间运动时，高度降低、运动速度加快，重力势能转化为动能；当摆锤从中间往两侧运动时，高度升高、运动速度减慢，动能转化为重力势能。滚摆的情况与摆锤类似。

2.机械能包括动能和势能。动能和势能在转化过程中能量守恒，但在实验中，由于空气摩擦、绳子的扭力或轨道的摩擦等因素，最终机械能会因转化为内能而损耗。在转化过程中虽然机械能总量变化，但能的总量守恒。

针对训练：例1小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动。

(1)如图甲所示，小球从A点由静止释放，小球到达C点时速度是否为零？

__________。

(2)将轨道BC段改为水平，如图乙所示，小球仍从A点由静止释放，小球经过M点时的机械能__________(选填“大于”“小于”或“等于”)其在A点时的机械能。以小球经过M点时为计时起点，在如图丙所示的坐标中大致画出小球在MN段运动的速度—时间图像。

实验五研究杠杆的平衡条件

1．实验器材

带刻度的杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台等。

2．实验原理

实验如图所示。

3．实验过程

(1)把杠杆的中央支在支架上，调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置处于平衡状态。

(2)在杠杆的两端分别挂上不同数量的钩码，并左右移动钩码悬挂的位置，直到杠杆再次在水平位置处于平衡状态。这时杠杆两端受到的作用力分别等于各自钩码的重力。将支点左边钩码对杠杆的作用力记作动力F1，右边钩码对杠杆的作用力记作阻力F2。

(3)读出动力臂l1、阻力臂l2。

(4)改变力和力臂的数值，重复上述实验，共做4次，并记录有关数据。

4．实验结论

_______________________________________________________________。

5．交流与讨论

为什么要调节杠杆在水平位置平衡，而不使它处于倾斜状态平衡？

_____________________________________________________________。

针对训练：例1小柯在社会实践中观察到修理汽车的叔叔使用扳手时，还在扳手手柄上加了一个套筒，如图甲所示。于是小柯设计了如图乙所示的装置，探究轻质杠杆的动力大小与动力臂的关系。

(1)测量时，总保持杠杆在水平位置平衡，目的是便于___________________。

(2)保证阻力和阻力臂不变，改变动力臂，多次测量，根据记录的数据画出如图丙所示的动力随动力臂变化的图像，则杠杆左端所挂重物的重力大小是__________N(杠杆上每一小格长度为1cm)，小柯发现图像中每次描出的点与两坐标轴围成的方形面积(如图丙中阴影部分)总相等，原因是__________________________________。

1.[台州椒江区期末]我们知道，使用弹簧测力计时不得超过其量程。但小科和小红想利用一把粗细均匀的米尺作为杠杆，并利用该杠杆和量程为10N的弹簧测力计，测量超过量程的物体的重力。

(1)小科的方案如图甲所示，若杠杆总长1m，均匀分成10份，在杠杆的A

端拴重物，B端挂弹簧测力计，用手拉弹簧测力计，使杠杆在水平位置

平衡，水平位置平衡的好处是_____________________________。

(2)当测力计示数为8N，小科算出物体的重力为12N，小红认为小科的方

法存在不妥之处是___________________________________________。

(3)小红设计的方案如图乙所示，此时弹簧测力计在B处竖直向下拉，重

物拴在O点左侧第一格，用这个方法可测物体的最大重力为__________。

2.[金华婺城区期末]如图所示，小科同学利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、若干相同钩码、弹簧测力计(单位为N)等实验器材“探究杠杆的平衡条件”，一起完成以下问题。

(1)在挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆__________(选填“已达到”或“未达到”)平衡状态，接下来应将杠杆两端的平衡螺母向__________调(选填“左”或“右”)，使杠杆在水平位置平衡。

(2)移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡(如图乙所示)。若在A、

B下方再增挂一个相同的钩码，则杠杆__________(选填“左”或“右”)

端将下沉。

(3)图丙是已经调节平衡的杠杆，在某处挂上适当的钩码后，用弹簧测力

计在杠杆C处竖直向上拉使杠杆在水平位置重新平衡，此时弹簧测力计

示数如图丙所示，则所挂钩码的位置和重力可能是__________(填字母)。

A．A处挂3NB．A处挂2NC．B处挂3ND．B处挂2N

(4)如图丁所示为农村经常用来测量物体的质量的杆秤，它是利用杠杆原

理来制作的。称量是把货物挂在A点。手提着B或C点，调节D点秤砣的

位置使秤杆在水平位置平衡，此时秤杆上D点的读数就是货物的质量了。

在使用时，为了称量质量较大的货物，手应该提着__________(选填“B”

或“C”)点的绳子；若秤砣有磨损，则所测物体的质量将__________(选

填“偏大”“偏小”或“不变”)。

实验六内能的改变

1．实验示例

(1)把图钉按在一次性筷子的一端，手握筷子使图钉在粗糙的硬纸板上来回摩擦，然后用手感觉图钉的温度的变化情况是__________。

(2)如图甲所示，取一个配有活塞的厚玻璃筒，筒内放一小团浸有少量乙

醚的棉花。快速压下活塞，观察到棉花的情况是_________________。

(3)如图乙所示，在吸滤瓶内装入少量的水，并滴入几滴酒精。用气筒往瓶里打气，当塞子跳出时，观察到的瓶内变化是______________。

(4)有一只瓶子，里面装着一些铁屑，可以使铁屑的内能增加的方法是_____________________。

2．实验结论

改变物体内能的方法有两种：__________和__________。这两种方法对改变物体的内能是__________的，人们无法根据结果来判断内能是通过哪种方法改变的。

针对训练：例1如图所示，甲装置是一个配有活塞的厚玻璃筒，里面放了一团浸有少量乙醚的棉花球，乙装置是在玻璃瓶内装了少许水，认真思考并回答下列问题：

(1)甲、乙两实验是用来演示做功可以改变物体的__________。

(2)甲装置中压缩空气，对__________做功，使空气的__________增加，

温度__________，达到乙醚的着火点，使棉花燃烧。

(3)在乙实验装置中，用打气筒往瓶内打几下后，看到的现象是_________，瓶中同时会出现白雾，这是因为瓶内空气推动活塞做功，内能________，温度降低，水蒸气液化。

1.[义乌期末]大量实验表明，外界对物体做功，可以使物体的内能增加。

【演示实验】如图甲所示，取一个配有活塞的厚玻璃筒，筒内放一小团浸有少量乙醚的棉花。快速压下活塞，观察到棉花被点燃。此实验主要为了说明__________(选填“压缩气体”或“克服摩擦力”)做功能使物体内能增加。

【实验改进】如图乙所示，先将注射器固定在座驾上，连接温度传感器。用力慢慢推压注射器活塞，挤压到最大程度后放开活塞。记录下针筒内空气温度变化如图丙所示。图丙中表示“外界对气体做功”的时间段是__________。

【交流反思】在汽油机的四个冲程中，与本实验原理相同的是________(填字母)。

实验七小灯泡的电功率跟哪些因素有关

1．实验器材

电源、电流表、电压表、小灯泡、开关等。

2.实验原理

实验电路如图所示。

3．实验过程

(1)研究小灯泡的电功率跟电流的关系，就要控制小灯泡两端电压不变，可以把2只不同的小灯泡按如图甲所示方式并联在电路上，从而控制它们两端电压相等，用电流表分别测量通过小灯泡的电流。通过观察小灯泡的亮度来判断小灯泡电功率大小，看看电功率大小跟电流有什么关系。换用不同型号的灯泡进行多次重复实验。

(2)研究小灯泡的电功率跟电压的关系，就要控制通过小灯泡的电流不变，可以把2只不同的小灯泡按如图乙所示方式串联在电路上，从而控制通过它们的电流相等，用电压表分别测量小灯泡两端的电压。通过观察小灯泡的亮度来判断小灯泡电功率大小，看看电功率大小跟电压有什么关系。换用不同型号的灯泡进行多次重复实验。

(3)进行实验，收集证据：

按照上述设计的方案进行实验，并把收集到的数据和观察到的现象分别记录在表中。

研究小灯泡的电功率跟电流的关系表

研究小灯泡的电功率跟电压的关系表

4.实验结论

小灯泡的电功率大小跟小灯泡两端的电压、通过小灯泡的电流有关：

_______________________________________________________________

______________________________________________________________。

注意：1.根据串、并联电路的电压和电流的规律可知：两灯泡串联时，电流相同，可控制电压不同；两灯泡并联时，电压相同，可控制电流不同。因此可分别探究电压、电流对小灯泡亮度的影响。

2.小灯泡的亮度实际上是由其实际功率来决定的，根据P＝UI可知，其实际电功率是由电压和电流的乘积来决定的。串联电路中小灯泡不亮不一定是电路故障引起的，也可能是小灯泡的实际功率太小引起的。

针对训练:例1探究“电功率与电流、电压关系”实验时，选择的灯泡是种类相同、规格不同的L1“2.5”、L2“3.8”，其他器材如图所示。

(1)请你说明“可以通过灯泡的亮度判断电功率的大小”的理由：

___________________________________________________________________________________________________。

(2)小红设计如图甲所示的实验方案，能够探究的问题是______________。

(3)小东设计如图乙所示的方案进行实验，并把实验数据填入表格中，请你根据表中内容总结实验结论：______________________________________________。

1.[湖州吴兴区期末]在探究“灯泡的电功率跟哪些因素有关”时，同学们提出了如下猜想。

猜想一：电功率跟电流有关，电流越大，电功率越大。

猜想二：电功率跟电压有关，电压越高，电功率越大。

小柯同学就猜想一进行了如下探究。

①按照如图所示电路图连接好电路。

②更换不同规格的灯泡(电阻不同)，移动滑动变阻器R的滑片，分别记下电流表的读数和灯泡的亮度。实验结果如表所示。

(1)小柯由此得出：电功率跟电流有关，电流越大，电功率越大。请你对

小柯的实验过程进行评估，指出他的实验的不合理之处：____________

___________________。

现有如下器材：不同规格的灯泡2个、滑动变阻器1个、电源1个、开关1个、电压表2只、导线若干，请你设计一个实验电路来验证猜想二，并把电路图画在相应的虚线框内。

(3)探究出电功率跟电压和电流的关系后，爱动脑筋的小柯猜想：“电功率跟电阻之间也可能有一定的关系。”于是，他向老师借了一些定值电阻和其他相关器材进行实验，其实验数据如表所示。

根据表中的数据可以得出电功率跟电阻阻值之间的关系：____________

______________________________。

实验八测定小灯泡的功率

1．实验器材：常用的小灯泡1只(标明额定电压，未标明额定功率)，电流表、电压表各1只，滑动变阻器1只，开关1只，电池组(总电压高于灯泡的额定电压)1只，导线若干。

2．实验原理：分别利用电流表和电压表测出小灯泡的电流和电压，根据公式P＝UI求得其功率。

3．实验过程

(1)设计实验电路图(如图甲所示)。

(2)按正确的电路图连接电路(如图乙所示)。

(3)调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于灯泡的额定电压。读出并记录此时两只电表的读数。

(4)调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出并记录两只电表的读数。

(5)调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约为小灯泡额定电压的0.8倍。观察小灯泡的亮度变化(相对于额定电压下的亮度)，读出并记录两只电表的读数。

(6)计算出三种情况下小灯泡的功率。分析亮度与小灯泡功率的关系。

4.交流与讨论

(1)小灯泡在哪种情况下属于正常发光？

_____________________________________________________。

(2)如果一再降低或一再提高小灯泡两端的电压，将会出现什么情形？____________________________________________________________________________________________。

注意：1.实验过程中要注意在闭合开关前必须先将滑动变阻器滑片移到最大阻值处。分别将小灯泡两端的电压调到额定电压的0.8倍、1倍和1.2倍，并测出相应功率，其目的是验证小灯泡的亮度是由实际功率决定的，而不是由额定功率决定。计算额定功率时只能用额定电压下的电压和电流来进行计算，切不可用三组功率来求平均值。

2.小灯泡正常发光时，温度可达2000℃以上，这个温度与常温相差较大，灯丝为钨丝，其电阻会随着温度的升高而增大。所以灯丝功率与电压并非呈线性关系(不是呈正比关系)。

针对训练：例1小刚想用电流表、电压表测量小灯泡的额定电功率，已知电源电压为3V，待测小灯泡的额定电压为2.5V。他已连接了部分电路，如图甲所示，请你接着完成下列步骤：

(1)用笔画线代替导线，将电路补画完整。

(2)检查电路无误后，闭合开关，灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，导致这一现象的原因可能是_______________。

(3)通过移动滑动变阻器的滑片P记录了多组数据，并作出了如图乙所示的I－U图像，由图可知小灯泡的额定电功率为__________W。

(4)小刚又思考，为什么实验测量、绘制的图像是一条曲线，请你试着帮小刚找出原因：__________________________________________________________。

1.[衢州衢江区期末]如图甲所示为“测量小灯泡电功率”的实验电路，电源电压为3V，小灯泡的额定电压为2.5V。

(1)小科把滑动变阻器的滑片移到最左端，闭合开关，发现小灯泡不亮，

电流表示数为零，电压表的示数接近电源电压。这可能是因为_______(填字母)。

A．小灯泡断路B．小灯泡短路C．电流表短路D．滑动变阻器断路

(2)排除故障后，小科移动滑动变阻器的滑片，读出了三组实验数据。粗心的小科把三组数据随手写在草稿纸上(如图乙所示)而没有填写在对应的表格中。请你帮助小科计算出小灯泡的额定功率为__________W。

(3)通过思考，小科设计了如图丙所示电路来测量小灯泡的额定功率，已知R0＝5Ω。其中关键的一步是必须调节滑动变阻器滑片的位置，使电流表A2的示数为__________A时，再读出电流表A1的示数，才能计算出小灯泡的额定功率。

2.[舟山定海区期末]在“测定小灯泡的电功率”的实验中，使用如图甲

所示的电路，其中电源电压保持4.5V不变，小灯泡额定电压为2.5V(小灯

泡的额定功率在0.6W左右)。

(1)实验可供选择的滑动变阻器规格有“10Ω0.1A”和“20Ω0.5A”。

为能顺利完成该实验探究，滑动变阻器的规格应选用______________。

(2)电路接好后，合上开关时，发现电路出现故障，请根据如表所示的检测结果及故障原因指出产生故障的现象：___________________________。

(3)排除故障后，闭合开关，移动滑片至某一位置时，发现电压表的示数如图乙所示。此时为了测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片向__________(选填“A”或“B”)端移动。

(4)多次测量，得出通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示。分析图像并计算可知：该小灯泡的额定功率为__________W。

实验九电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关

1．实验器材

2只烧瓶内装有煤油，瓶塞上各插1根玻璃管，瓶内各装1根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。

2．实验原理

实验电路如图所示。

3．实验过程

(1)将2根电阻丝串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置。

(2)闭合开关，记录电流表的读数。

(3)经过一段时间后，标出2根玻璃管内液面的位置。

(4)断开开关，比较2根玻璃管内液面上升的高度，可以推测得出：当电

流相等时，电阻越大，电流产生的热量越__________。

(5)当2根玻璃管中的液面降回到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关，记下电流表的读数。

(6)经过与第一次相同时间的通电后，标出甲瓶(或乙瓶)玻璃管内液面的位置。

(7)断开开关，与上次该玻璃管内液面上升的高度相比，可以推测得出：

当电阻相等时，电流越大，电流产生的热量就越__________。

4．实验结论

通过上述实验探究及进一步的定量研究可得焦耳定律：电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，与电阻成正比，与通电时间成正比。即：Q＝I2Rt。

注意：1.关于焦耳定律的验证实验：带细玻璃管装满煤油的烧瓶相当于一个温度计，电热会引起煤油的热胀冷缩，使细玻璃管中液柱产生明显变化。烧瓶中两电热丝串联可控制电路的电流相同，开关则可控制通电时间相同，电流表可监测电流的大小，滑动变阻器可改变电流的大小。实验电路中唯一不同的变量就是电热丝的电阻。

2.上述实验电路连接方式可改为并联。改为并联电路后可探究电压相同时，不同的电流对通电导体产生热量的影响。

3.“纯电阻电路”指的是能将全部的电能转化为内能的电路，电流通过电阻时只产生热量，“非纯电阻电路”指的是可将电能转化为机械能等其他形式能量的电路。初中阶段的非纯电阻电路主要指含电动机的电路，电动机主要把电能转化为机械能，少量转化为内能。

例1两个相同的烧瓶里分别装有等质量的水和煤油，在水和煤油中放入完全相同的电阻丝，现把两个电阻丝串联起来，组成如图所示的电路，闭合开关一段时间，通过温度计观察水和煤油的温度上升情况。

(1)水上升的温度(Δt水)与煤油上升的温度(Δt油)的大小关系是Δt水______Δt油(选填“大于”“等于”或“小于”)。

(2)移动滑动变阻器滑片，继续观察，发现水和煤油的温度升高得比步骤(1)更快，那么滑动变阻器滑片在向__________(选填“A”或“B”)端移动。

1.[绍兴新昌县期末]小科设计了探究“影响电流热效应的因素”的实验，实验电路如图甲所示。

(1)在闭合开关后，将滑片移到某一位置，判断电流通过电阻丝R1产热的多少可以通过观察一段时间内玻璃管中煤油上升的高度，还可以通过观

察_____________________________________。

小科为探究电流变大对电流热效应的影响，他将图甲中所示的滑片往______(选填“A”或“B”)端移动。两次实验得到的实验数据如表所示。

小科根据表中数据，得出结论：同一电阻丝，在通电时间相同时，产生的热量与电流的平方成正比。请指出存在的不足之处：_______________

_________________________。

(3)小科为了继续探究电阻大小对电流热效应的影响，选择了如图乙所示R2＝20Ω的电阻丝，小科应将电阻丝R2与图甲中的电阻丝R1__________接入电路中。

本章实验集训

1.如图所示，O为跷跷板的支点，小朋友对跷跷板的作用力F＝120N，大人对跷跷板的作用力F′＝100N(图中未画出)，跷跷板水平静止(OD＝OA＝2OB)。

(1)在图中画出F的力臂l。

(2)F′的作用点可能在_____(选填“A”“B”或“C”)，方向竖直____(选填“向上”或“向下”)。

2.用如图所示的实验装置测杠杆的机械效率，实验时，竖直向上__________拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升，实验中弹簧测力计的示数为F，钩码总重为G，钩码上升高度为h，测力计移动距离为s，则杠杆的机械效率为__________。请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：__________。

3.在测定“一定一动”滑轮组机械效率的实验中，小刚同学用弹簧测力计通过滑轮组提升钩码，测得的数据如表所示：

(1)在表中填出相应的数值。

(2)根据表中数据，在图中画出滑轮组的绕法(图中弹簧测力计已省去)。

(3)实验时，应使弹簧测力计做__________运动。当小刚同学增加钩码再测时，得出的机械效率与原来相比__________(选填“变小”“变大”或“不变”)。

4.如图所示，用酒精灯给水加热一段时间后，观察到软木塞冲出试管口。

软木塞冲出时试管口出现“白雾”，说明水蒸气对外做功后内能_______(选填“增大”“减小”或“不变”)，温度__________，这个过程与热机__________冲程的能量转化相似。

5.小华同学用相同的电加热器给a、b两种液体加热，探究这两种物质的吸热能力，实验装置如图Ⅰ所示。

(1)在做该实验时，除了图中所示的实验器材，还需要的测量工具有天平

和__________。

(2)在实验中，必须控制两种液体的__________(选填“体积”“质量”或“初温”)相同。

(3)小华根据实验数据绘制出a、b两种液体的温度—时间图像，如图Ⅱ所示。物理学中用比热容来表示物质的吸热能力，由图像可知，a液体的比热容_________(选填“大于”“等于”或“小于”)b液体的比热容。

6.如图甲所示，“汽油机模型”实验中，某同学将电火花发生器尾部金属体塞入注射器前端小孔并将小孔密封。另取蘸有酒精的棉球从注射器末端放入，并将活塞推至如图所示位置。轻轻晃动棉球后，按动电火花发生器的按钮，点燃注射器中的酒精蒸气，活塞即刻弹出。活塞弹出的原因是_____________________________________________________。这个过程与图乙中表示的单缸四冲程汽油机工作过程中的图________(填字母)中能量转化是相似的。图乙汽油机在一个工作循环中的四个冲程的

顺序是__________(填字母)。若该汽油机的转速为600r/min，做功冲程

一次对外做功大约为1500J。那么这台汽油机的功率为__________W。

7.某同学用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”，两个透明容器中封闭着等量的空气。通电后透明容器中电阻丝的内能增大是通过_______的方式改变的；本实验是通过________的热胀冷缩反映电流产生的热量的多少；用图乙中的装置探究“电流产生的热量跟电流是否有关”时，右边容器中应选用阻值为__________Ω的电阻丝。

8.在探究动能大小与质量关系的两次实验中，小球从同一高度由静止开始释放时的场景如图所示，木板固定在水平面上，该实验中小球的动能由__________转化而来，实验时通过比较______________________来比较小球的动能大小，用到的研究方法是__________。图乙中错误的操作是__________________________。改正错误后进行实验，发现图乙木块滑行的距离更远，则可以得出结论：________________。

9.现有电压表一个、电流表一个(均已调零)、电压为6V的蓄电池、滑动变阻器R1(“5Ω1A”)、R2(“20Ω0.5A”)、开关一个、导线若干。请你设计一个实验测量一只标有“0.3A”，正常发光时电阻约为8.2Ω的小灯泡正常发光时的功率。

(1)请在虚线框内画出实验电路图，并标明所选用的滑动变阻器的符号。

(2)将实验步骤补充完整：

①按图连接电路，连接电路时保持开关断开；

②___________________________________，闭合开关；

③__________________________________________________________；

④应用P＝UI计算小灯泡的额定功率。

(3)小金在实验过程中测得了如表所示的数据，由数据可知，小灯泡的额定功率为__________W，小灯泡正常发光时的电阻为__________Ω(结果保留两位小数)。

10.小李找来了下列器材：电流表、电压表、开关各一个，一个额定电压是4.5V、正常工作电流约为0.5A的小灯泡，三个规格分别为“20Ω1A”“30Ω0.5A”和“50Ω1A”的滑动变阻器，导线若干，电源(电压为6V)。设计如图所示的电路进行“测量小灯泡功率”的实验。实验中小李在正确连接电路和调节滑片后，他测出的数据如表所示。

(1)通过分析表中的数据，你认为小李选择的是规格为“__________”的滑动变阻器。

(2)根据测量的数据请计算测量得到的小灯泡的额定功率为________W。

11．光滑斜面甲与水平面AB平滑连接。从斜面甲高H处静止释放小球，小球运动到B点静止，如图Ⅰ所示。在AB上的C点平滑拼接另一光滑斜面乙，已知AB＝3AC，如图Ⅱ所示。回答下列问题：

如果小球从斜面甲高H处静止释放，说明小球在乙斜面到达的最大高度h与H的数量关系及理由。

(2)要使小球在乙斜面上到达的最大高度变为2h，小球应在甲斜面上多高处静止释放？并说明理由。

5．如图所示电路中，R为定值电阻。闭合开关后，当滑片P在某两点之间滑动时，电流表的示数变化范围是0.5～1.5A，电压表的示数变化范围是3～6V。小丽通过推算，得出四个结论，其中错误的是()

A．滑动变阻器连入电路的电阻变化范围为2～12Ω

B．定值电阻R的阻值为3Ω

C．实验中定值电阻R两端的电压变化范围为1.5～4.5V

D．电路消耗的总功率的变化范围约为2.75～11.25W