6.项目化学习中,同学们看到工人利用图4甲所示的“电热丝切割机”切割泡沫、海绵等材料,于是制作了图4乙所示的小型“电热丝切割机”。在制作过程中他们发现不同同学制作的切割机的切割能力不同,于是他们想探究电热丝的切割能力与什么因素有关。他们查阅相关资料,发现电热丝通常用的是镍铬合金丝而不是铜丝。原因之一是给铜丝通电后就会产生很大的电流,铜丝的温度就会急剧上升,达到铜的熔点,铜丝就断了,不适合做电热丝。同学们提出了如下猜想:

猜想一:电热丝(镍铬合金丝)的切割能力与电源电压有关。
猜想二:电热丝(镍铬合金丝)的切割能力与电热丝接入电路的长度有关。
为了验证以上猜想是否正确,他们选择长度、材质相同的泡沫板进行实验,电热丝(镍铬合金丝)通电后,每次以最快的速度切割一块泡沫板,记录20 s内切断泡沫板的块数,记录的数据如下表所示。

(1)本实验通过
(2)比较
(3)同学们还发现在同一电路中,选择长度相同、粗细不同的镍铬合金丝切割时,相同时间内切断泡沫板的块数不同。请你写出一个相关的可探究的科学问题。
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猜想一:电热丝(镍铬合金丝)的切割能力与电源电压有关。
猜想二:电热丝(镍铬合金丝)的切割能力与电热丝接入电路的长度有关。
为了验证以上猜想是否正确,他们选择长度、材质相同的泡沫板进行实验,电热丝(镍铬合金丝)通电后,每次以最快的速度切割一块泡沫板,记录20 s内切断泡沫板的块数,记录的数据如下表所示。
(1)本实验通过
20 s内切断泡沫板的块数
来体现电热丝的切割能力。(2)比较
2、4、5
三次实验,可以得出结论:在其他条件一定时,接入电路的电热丝越短,其切割能力越强。(3)同学们还发现在同一电路中,选择长度相同、粗细不同的镍铬合金丝切割时,相同时间内切断泡沫板的块数不同。请你写出一个相关的可探究的科学问题。
镍铬合金丝的切割能力是否与镍铬合金丝的粗细有关?
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答案
6.(1)20 s内切断泡沫板的块数 (2)2、4、5 (3)镍铬合金丝的切割能力是否与镍铬合金丝的粗细有关?
解析
【分析】
本实验运用转换法和控制变量法探究电热丝切割能力的影响因素。对于(1),由于切割能力无法直接测量,需通过可观测的物理量体现,实验中记录了20s内切断泡沫板的块数,以此反映切割能力;对于(2),探究切割能力与电热丝接入长度的关系时,需控制电源电压相同,改变接入长度,因此要选择电压相同、长度不同的实验序号;对于(3),结合“长度相同、粗细不同的镍铬合金丝切割时块数不同”的现象,可提出与粗细相关的可探究科学问题。
【解析】
(1) 转换法将不易观察的物理量转换为易观察的物理量,本实验中20s内切断泡沫板的块数越多,说明电热丝切割能力越强,因此用该物理量体现切割能力。
(2) 探究切割能力与接入长度的关系时,需控制电源电压相同(其他条件一定),分析实验数据可知,实验2、4、5的电源电压相同,接入电热丝长度不同,符合控制变量要求,比较这三次实验可得出结论。
(3) 题目中提到长度相同、粗细不同的镍铬合金丝切割时,相同时间内切断泡沫板的块数不同,说明切割能力可能与粗细有关,据此可提出可探究的科学问题:镍铬合金丝的切割能力是否与镍铬合金丝的粗细有关?
【答案】
(1)20 s内切断泡沫板的块数 (2)2、4、5 (3)镍铬合金丝的切割能力是否与镍铬合金丝的粗细有关?
【知识点】
转换法、控制变量法、探究实验设计
【点评】
本题围绕探究电热丝切割能力的实验展开,重点考查实验方法的应用和科学问题的提出,是初中物理实验探究的典型题型,注重学生对实验设计逻辑的理解。
【难度系数】
0.6
本实验运用转换法和控制变量法探究电热丝切割能力的影响因素。对于(1),由于切割能力无法直接测量,需通过可观测的物理量体现,实验中记录了20s内切断泡沫板的块数,以此反映切割能力;对于(2),探究切割能力与电热丝接入长度的关系时,需控制电源电压相同,改变接入长度,因此要选择电压相同、长度不同的实验序号;对于(3),结合“长度相同、粗细不同的镍铬合金丝切割时块数不同”的现象,可提出与粗细相关的可探究科学问题。
【解析】
(1) 转换法将不易观察的物理量转换为易观察的物理量,本实验中20s内切断泡沫板的块数越多,说明电热丝切割能力越强,因此用该物理量体现切割能力。
(2) 探究切割能力与接入长度的关系时,需控制电源电压相同(其他条件一定),分析实验数据可知,实验2、4、5的电源电压相同,接入电热丝长度不同,符合控制变量要求,比较这三次实验可得出结论。
(3) 题目中提到长度相同、粗细不同的镍铬合金丝切割时,相同时间内切断泡沫板的块数不同,说明切割能力可能与粗细有关,据此可提出可探究的科学问题:镍铬合金丝的切割能力是否与镍铬合金丝的粗细有关?
【答案】
(1)20 s内切断泡沫板的块数 (2)2、4、5 (3)镍铬合金丝的切割能力是否与镍铬合金丝的粗细有关?
【知识点】
转换法、控制变量法、探究实验设计
【点评】
本题围绕探究电热丝切割能力的实验展开,重点考查实验方法的应用和科学问题的提出,是初中物理实验探究的典型题型,注重学生对实验设计逻辑的理解。
【难度系数】
0.6
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