方案设计性实验
1.酱油是一种密度略大于水的居家调味品.小明学习了密度测量的有关知识后，想测定家里所用酱油的密度.
请你利用下列常见器材，帮助小明设计测定酱油密度的实验步骤，并写出密度的表达式（用已知量和测量量表示）.（水的密度用 ρ水 表示）
所用器材：一个边长为L的正方体小塑料块，两只小碗，一把刻度尺，水和酱油. 2.张华同学到某养殖基地参加社会实践活动，他帮助工作人员捡拾鸡蛋时，想知道新鲜鸡蛋的密度有多大.请你从“弹簧测力计、密度计、细盐、烧杯、水、细线、玻璃棒”中选出合适的实验器材，在不打碎鸡蛋的情况下，设计一个实验测量新鲜鸡蛋的平均密度（ρ鸡蛋＞ρ水）.要求： （1）写出所选实验器材； （2）简要说明测量方法.
3.小明想测量一捆细金属丝的长度，于是他从实验室中找来了如下器材：弹簧测力计（量程足够）、量程为10 cm的直尺、水、一个足够大的烧杯、细线和一支粗细均匀的铅笔.请你利用上述器材帮助小明设计一个方案，在不破坏这捆金属丝的情况下，巧妙测出它的长度（不可以用直尺直接测量）.要求： （1）写出主要的实验步骤；
（2）推导出计算金属丝长度L的表达式（用已知量和测量量表示）. 4.小红准备测一只未知电阻（Rx =5～10 Ω）的阻值，手边有以下器材：电池组、电压表、电流表、开关、R0 =15 Ω的定值电阻、最大阻值为20 Ω 的滑动变阻器和几根导线．当她准备实验时，发现电流表已经损坏，但一时又找不到新的电流表替代，小红顿时犯了愁，请你利用现有器材设计一个实验方案，帮她完成实验.
（1）在方框内画出你设计的实验电路图.
（2）简述实验主要步骤，要求写出需要测量或记录的物理量.
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（3）Rx的表达式是_________. 5.现有一个电压恒定的电源（电压值未知）、一个电压表（量程大于电源电压值）、一个阻值为R1的定值电阻、一个单刀双掷开关和若干导线，要利用以上器材测量待测电阻R2的阻值.请在方框内设计出实验电路图（电路连接好后实验中不能拆卸），并完成下列步骤.
（1）根据电路图连接实物电路；
（2） . （3）利用上述测量值算出待测电阻的阻值R2= .
6.薛同学想利用电源、电流表、滑动变阻器、电阻箱各一个，2个开关及若干条导线，对额定电流为0.1 A的小灯泡的额定功率进行测定.请在虚线框中画出他设计的实验电路图，并写出实验步骤及小灯泡额定功率的数学表达式.
答案及解析
1. 实验步骤：①向一只小碗中加入适量的水，让正方体小塑料块漂浮在水面上，在小塑料块与水面交接位置处做上标记；
②取出正方体小塑料块，用刻度尺量出小塑料块浸入水中的深度h；
③往另一只小碗中加入适量的酱油，让正方体小塑料块漂浮在酱油面上，在小塑料块与酱油面交接位置处做上标记；
④取出正方体小塑料块，用刻度尺量出小塑料块浸入酱油中的深度h1；
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密度表达式：酱油的密度?=h?水. h12. （1）实验器材：密度计、烧杯、细盐、水、玻璃棒
（2）测量方法：①在烧杯中倒入适量的水，把鸡蛋放入水中；
②向烧杯的水中慢慢加入食盐，并用玻璃棒不断搅拌，知道鸡蛋恰好悬浮在盐水中；
③用密度计测出盐水的密度，此时鸡蛋密度等于盐水密度. 3. （1）实验步骤：
①用弹簧测力计测出这捆细金属丝的重力G；
②在烧杯中倒入适量的水，用细线将金属丝悬挂在弹簧测力计下，并将金属丝全部浸没水中，金属丝不能碰烧杯底和烧杯壁，读出测力计的示数为F； ③将金属丝紧密地绕在铅笔上，用刻度尺测出线圈的长度为L'，输出线圈的圈数为n
24n（G?F）L?（2）金属丝长度2
??水gπL【解析】金属丝受到的浮力F浮=G－F，由阿基米德原理可知金属丝的体积
F浮G?FV物?V排???水g?水g2，铅笔上金属丝的直径d?L?，金属丝的横截面nd2L?2（）?π（），金属丝的长度积S?πr?π22nG?F2?水gV物4n（G?F）L???πL?2S?水gπL?2. 4n24. （1）实验电路图：如答图所示
3
第4题答图
（2）主要步骤：
①按电路图连接实物图
②将电压表并联在Rx两端，闭合开关，读出电压表的示数Ux ③将电压表并联在R0两端，闭合开关，读出电压表的示数U0 （3）Rx?UxR0 U05. （1）如答图所示
第5题答图
（2）先把开关S接a时，读出电压表的示数U； 把开关S接b时，读出电压表的示数U2；
U2R1 （3）
U?U2【解析】（3）根据串联电路电压规律可知：R1两端电压U1=U－U2，则
I1?
U1U?U2?，由串联电路的电流特点可知I1=I2，所以R1R14
R2?U2U2U2??R1. U?UI2U?U22R16. 实验电路如答图所示
第6题答图
实验步骤：
①根据电路图连接实物图；
②只闭合S1，移动变阻器滑片，使电流表示数为0.1 A；
③断开S1，闭合S2，滑片不动，调节电阻箱，当电流表示数为0.1 A时，读出电阻箱连入电路中的电阻R.
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④小灯泡的额定功率P额=I额R=（0.1A）R
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