现有一架天平、一个空烧杯、适量的水、石块、细线、待测液体。小-优题课

某科学兴趣小组在测量额定电压为 $2.5 V$ 的小灯泡灯丝电阻时发现，小灯泡两端的电压越大，测得电阻的阻值也越大。针对上述现象，同学们进行如下研究：

【建立假设】①灯丝两端的电压增大导致电阻增大；

②灯丝的温度升高导致电阻增大。

【实验器材】干电池2节，额定电压为 $2.5 V$ 的小灯泡1只，电流表1个，电压表1个，滑动变阻器1个，开关1个，装满水的塑料瓶，导线若干。

【实验方案】

次数	1	2	3	4	5
电压 $/ V$
电流 $/ A$
电阻 $/ Ω$

①按图连接好电路，将灯丝插入瓶口浸入水中，使灯丝的温度保持不变；

②闭合开关 $S$ ，读出电压表和电流表示数，记录在表格中；

③多次改变滑动变阻器的阻值，重复步骤②。

连接电路时，电压表量程选择 $0 ~ 3 V$ 而不是 $0 ~ 15 V$ 的目的是　　。

【得出结论】若假设①被否定，则实验中得到的结果是　　。

【交流反思】进一步探究发现，灯丝电阻改变的本质原因是灯丝温度的变化。自然界在呈现真相的同时，也常会带有一定假象，同学们要善于透过现象看本质。例如，用吸管吸饮料表面上看是依靠嘴的吸力，而本质是依靠　　。

某科学兴趣小组用如图所示装置研究平面镜成像特点。探究像距与物距关系时的实验步骤如下：

①在水平桌面上铺上白纸，将玻璃板竖立在白纸中间位置，记下玻璃板的位置；

②将点燃的蜡烛放在玻璃板前面，再拿另一支大小相同的未点燃的蜡烛竖立在玻璃板后面移动，直到看上去它跟玻璃板前面那支蜡烛的像完全重合，用笔记下两支蜡烛的位置；

③移动点燃的蜡烛到另一个位置，重复上述实验；

④用直线连接每次实验中的蜡烛和它的像的位置，用刻度尺测量出每次的物距和像距，记录数据如表。

次数	物距 $/ cm$	像距 $/ cm$
1	5.0	5.0
2	8.0	8.0
3	12.0	12.0

（1）等效替代法是指在研究中，因实验本身的限制，要用与实验对象具有相似或共同特征的对象来替代的方法。本实验中用到的等效替代法具体体现在　　。

（2）分析表格中的数据，可得出的结论是　　。

（3）实验中，有同学用一张白纸挡在玻璃板和像之间，你认为该同学还能观察到蜡烛的像吗？并说出你的理由。　　。

如图为验证沸腾条件的实验装置。关于小烧杯内水的最终状况，同学们有不同看法。

小明认为：温度达到沸点，且会沸腾。

小李认为：温度达到沸点，但不会沸腾。

小红认为：温度达不到沸点，不会沸腾。

通过实验观察到小烧杯内的水没有沸腾，所以小明的观点是错误的。为了验证小李和小红的观点，观察并记录温度计甲和乙的示数变化，如下表。

时间 $/$ 分钟	0	3	6	9	12	15	18	21	24
甲的示数 $/^{°} C$	40	57	71	81	91	97	100	100	100
乙的示数 $/^{°} C$	40	48	61	74	84	90	94	94	94

（1）通过实验数据分析，　　的观点是正确的。

（2）在0至18分钟内，小烧杯中水的温度从 $40^{°} C$ 上升到 $94^{°} C$ ，其原因是小烧杯中的水从大烧杯中吸收的热量　　（选填"大于"或"等于"或"小于" $)$ 小烧杯中的水蒸发散失的热量。

（3）18分钟以后，为什么小烧杯中水的温度保持 $94^{°} C$ 稳定，但又低于大烧杯中水的温度 $(100^{°} C)$ ？请分析其原因。　　

（4）为了验证液体的沸腾除了要满足温度达到沸点，还需要继续吸热的条件，同学们经过讨论，认为只需改进原装置即可。如图所示的改进方案中，　　更合理。

下列是某科学研究小组探究杠杆平衡条件的实验过程：（本实验均使用轻质杠杆）

实验1：在直杠杆水平平衡时（如图甲所示）进行实验，记录多组数据。得出： $F_{1} \times s_{1} = F_{2} \times s_{2}$ （注 $: s_{1}$ 和 $s_{2}$ 分别表示支点 $O$ 到 $F_{1}$ 和 $F_{2}$ 的作用点的距离）。在直杠杆倾斜平衡时（如图乙所示）进行实验，也得到了同样的结论。

该结论适用于所有平衡时的杠杆吗？

实验2：科学研究小组用一侧弯曲的杠杆进行如图丙所示的实验，移动钩码，改变钩码数量，记录数据如表，分析表格数据发现上述结论并不成立，但发现一个新的等量关系，即：　　。

实验次数	$F_{1} / N$	$s_{1} / cm$	$F_{2} / N$	$s_{2} / cm$	$l_{2} / cm$
1	1.0	10.0	0.5	21.3	20.1
2	1.5	20.0	1.0	31.7	29.8
3	2.0	30.0	2.5	25.5	24.0

$s$ 和 $l$ （支点到力的作用线的距离）这两个量在研究杠杆平衡条件时，哪个量才是有价值的呢？研究小组的同学观察到：支点到 $F_{1}$ 的作用点的距离 $(s_{1})$ 与支点到 $F_{1}$ 的作用线的距离 $(l_{1})$ 是相等的。研究小组的同学又进行了实验。

实验 $3 :$

①移动钩码，使杠杆　　，并使杠杆处于平衡状态。

②记录 $F_{1}$ 、 $s_{1}$ 、 $l_{1}$ 和 $F_{2}$ 、 $s_{2}$ 、 $l_{2}$ 。

③改变钩码数量，移动钩码，记录杠杆处于平衡时的多组 $F_{1}$ 、 $s_{1}$ 、 $l_{1}$ 和 $F_{2}$ 、 $s_{2}$ 、 $l_{2}$ 。

④分析实验数据，得出弯杠杆的平衡条件。

最后，通过科学思维，得出所有杠杆的平衡条件都是： $F_{1} \times l_{1} = F_{2} \times l_{2}$ 。杠杆的平衡条件可用于解释许多杠杆应用，如用图1方式提升物体比用图2方式省力，就可用杠杆的平衡条件作出合理解释。

请回答：

（1）在研究一侧弯曲的杠杆时，发现的一个新的等量关系是　　。

（2）将实验3中的①填写完整。

（3）"支点到力的作用线的距离"在科学上被称为　　。通过探究杠杆平衡条件的实验，使我们深深认识到建立这一科学量的价值。

（4）用图1方式提升物体比用图2方式省力的原因是　　。

小金同学为了制作弹簧测力计，对一根弹簧进行了探究：将弹簧的一端固定，另一端悬挂钩码，记录弹簧的长度与它受到的拉力之间的关系。如表所示：

拉力 $(N)$	0	0.5	1.0	1.5	2.0	3.0	4.0
弹簧长度 $(cm)$	6.5	7.5	8.5	9.5	11.0	14.2	18.0

若用此弹簧制作弹簧测力计，请回答以下问题：

（1）从表格信息可得，它的最大称量是　　 $N$ 。

（2）若该弹簧测力计的最小刻度为 $0.1 N$ ，则相邻刻度线之间的距离为　　 $cm$ 。

（3）当该弹簧测力计悬挂 $75 g$ 的重物时，弹簧将伸长　　 $cm$ 。