初中物理控制变量法与探究性实验方案试题

为了研究小球在对接斜面上运动时所能到达的最大高度与斜面倾角、小球的材料小球质量的关系，小明做了下列两步实验：
（1）使小球从AB斜面上高位h处由静止滚下，小球滚上BC斜面后，能到达的最大高度为h₁，如图（a）所示；逐步减小BC斜面的倾角（），小球能到达的最大高度分别为h₂、h₃，如图（b）、（c）所示。
（2）换用材料相同、质量不同的小球再次实验，如图（d）所示。请仔细观察实验现象，归纳得出初步结论。

请仔细观察实验现象，归纳得出初步结论：
（1）分析比较图（a）和（b）和（c）中小球在BC斜面上能到达的最大高度及相关条件可得：小球从同一高度由静止滚下时，BC斜面的倾角越小，同一小球能到达的最大高度             。
（2）分析比较图（c）和（d）中小球在BC斜面上能到达的最大高度及相关条件可得：小球从同一高度由静止滚下时， BC斜面的倾角相同，材料相同、质量不同的小球能到达的最大高度             .

平常我们吃熟鸡蛋时，发现被蛋白包围的蛋黄是圆球形的，那么生鸡蛋的蛋黄形状是否也是球形的呢?为探究这个问题，某同学设计了如下一些方案，其中最合理的是

A．取一只鸡蛋磕破倒入玻璃茶杯中从正面观察蛋黄形状，然后多次重复实验，得出结论

B．先在玻璃茶杯中放半杯蛋清，然后一次取多只鸡蛋磕破倒入杯中，从上面观察各只蛋黄形状，得出结论

C．先在玻璃茶杯中放半杯蛋清，再取一只鸡蛋磕破倒入杯中，从正面观察蛋黄形状，然后多次重复得出结论

D．先在玻璃茶杯中放半杯蛋清，再取一只鸡蛋磕破倒入杯中，从上面观察蛋黄形状，然后多次重复得出结论

在比较相同厚度的海绵和棉花的保温性能的实验中，小明先用海绵包着装有热水的烧瓶，每隔5min测量一次水的温度，用t₁表示．25min后，将海绵换成相同厚度的棉花，每隔5min测量一次水的温度，用t₂表示，实验记录如下表．用表中数据作出t₂－t图像如图中图线2所示．
    
（1）图示温度计是10min时t₁的值，读数为    ℃．
（2）用海绵包裹时，25min内烧瓶中水的温度下降    ℃，此过程中瓶中水的内能    （减小/不变/增加）．
（3）两次测量的25min内，用海绵包裹时水放出的热量    （大于/等于/小于） 用棉花包裹时水放出的热量．
（4）在坐标纸中作出t₁－t图像．

（5）根据实验能否得出结论？如能，写出结论，如不能，请说明理由．
答：    （能/不能）．结论或理由：    ．

同学们在做教材上的电学实验时，发现2B、HB铅笔芯的软硬不同，其实验效果亦不同.他们猜想铅笔芯的电阻可能与其软硬程度有关.于是同学们做实验来检验其猜想是否正确.

(1)林清同学的设计思路如图所示，请指出她设计中的错误
和不足.
(2)伟鹏同学说：“不如直接用‘伏安法’测量它们的电阻进行比较”.请你写出他的实验方案.要求：
①画出电路图；(铅笔芯用“   ”表示)
②写出实验步骤；
③进行分析论证.

随着生活水平的日益提高，不少场所的装修会考虑声学吸音效果．小明同学想比较几种常见装修材料的吸音性能，他找来厚度相同的四种小块材料（聚酯棉、软木、泡沫和海绵），进行了图示实验：桌面上放一个玻璃杯，在玻璃杯下分别放上待测试的小块材料，将悬挂在细线下的小球拉到同一高度释放去敲击玻璃杯，仔细比较玻璃杯发出的声音大小．
（1）为控制实验过程中敲击玻璃杯的力大小相同，小明的做法是　                           　；
（2）小明实验数据记录如下表：

材料种类	聚酯棉	软木	泡沫	海绵
玻璃杯发声大小	最小	最大	较大	较小
	最强	最弱	较弱	较强

你认为表中空格处应填入　              　；
（3）小明实验中的四种材料，仅从吸音性能的角度考虑，最适合隔音墙装修的是　     　；
（4）你认为影响吸音性能的因素除了材料的种类，可能还有材料的　          　（写出一个即可）．

小玮在观察提琴、吉他、二胡等弦乐器的弦振动时，猜测：即使在弦张紧程度相同的条件下发声的音调高低还可能与弦的粗细、长短及弦的材料有关．于是她想通过实验来探究一下自己的猜想是否正确．下表是她在实验时控制的琴弦条件．

控制因素 编号	琴弦的材料	琴弦的长度/cm	琴弦的横截面积/mm^2
A	钢	20	0.3
B	钢	20	0.7
C	尼龙丝	30	0.5
D	铜	40	0.5
E	尼龙丝	40	0.5

（1）如果小玮想探究弦发声的音调与弦的材料的关系，你认为她应该选用表中编号为　  　的琴弦（只填字母代号）．
（2）在上述探究过程中，总要控制某些因素，使它们保持不变，进而寻找出另外一些因素的关系，这种研究方法叫做“控制变量法”．如果选用A、B编号的两种琴弦做实验探究，则控制的变量是琴弦的　 　和　  　，想探究的问题是弦发声的音调与弦的　  　的关系．
（3）探究过程通常采用下列一些步骤：①实验研究；②分析归纳；③提出问题（或猜想）；④得出结论等．你认为小玮要完成本探究的全过程，所采取步骤的合理顺序应该是：　      　（只填写数字代号）．

在学校科技节的“鸡蛋撞地球”比赛中，小罗同学所在小组用如图所示的装置取得了好成绩，他们配制了一个密度很大的氯化钠溶液，让鸡蛋漂浮在液面并固定鸡蛋的位置，落地后盐水就充当了缓冲材料保证鸡蛋不破，同时选择了一个很轻的容器并在容器上捆上了三个氢气球，以使鸡蛋连同整个装置平稳落地。小罗小组的设计中包含许多物理知识，请根据示例再列举一个这种设计及比赛过程中所涉及的物理现象及对应的物理知识。（不得与示例重复）

示例：物理现象： 鸡蛋漂浮
物理知识： 鸡蛋受到的浮力等于它所受的重力
回答：物理现象：                                   ；
物理知识：                                   。

有以下器材：一个带盖的空矿泉水瓶、足够的水、一块海绵、一根针．请你选择一个器材或多个器材组合做两个探究实验：（要求：至少要有一个利用多个器材组合的探究实验 ）
实验一：①所选器材：　     　．②做法和现象：　                    　．③结论：　                　．
实验二：①所选器材：　                   　．②做法和现象　                                      　．③结论：　                                                　．

小聪同学通过学习眼睛的知识，知道眼睛的晶状体相当于凸透镜，它在睫状肌的拉伸下，会变薄或变厚，会引起自身焦距的变化。于是他想探究一下“凸透镜的焦距与透镜的薄厚（指凸起程度）的具体关系？”他找来了三个除薄厚不同外，其它条件都相同的凸透镜1、凸透镜2和凸透镜3，且三个透镜按顺序一个比一个厚（即凸起程度一个比一个大）。请你帮他设计这次探究的全过程：
（1）在探究中除需要借助太阳光外，还需要什么器材？
（2）请你写出探究的主要步骤，并把所要测量的量用相应的字母表示。
（3）就步骤中所收集到的实验数据，请写出如何分析论证从而得出实验结论。

某小组同学探究物体浸没在液体中时弹簧测力计的示数大小与哪些因素有关。如图所示，实验时，他们采用三个体积相同的不同物体，分别用弹簧测力计测出它们在空气中的重力Ｇ，然后把三个物体分别浸没在水中，记录下此时测力计的示数Ｆ_拉，如表一所示。接着，他们继续用酒精和盐水重做实验，并把实验数据记录在表二、表三中。
 
（已知ρ_盐水 〉ρ_水〉ρ_酒精）
表一（水）                     表二（酒精）                表三（盐水）

（1）分析比较实验序号1 与2与3（或4与5与6或7与8与9）的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是                                              。
（2）分析比较实验序号                          的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：同一物体，浸没在不同液体中时，液体密度越大，浸没在液体中时弹簧秤的示数越小。
（3）请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及观察到的现象，并归纳得出结论。
（a）分析比较表一、表二或表三中的数据及观察到的现象，可初步得出：_________
                                                                      。
（b）分析比较表一、表二和表三中的数据及观察到的现象，可初步得出：________
                                                                      。

在降落伞比赛活动中,小明将活动中的部分数据进行了记录,如下表所示:

实验 次数	降落伞 的形状	降落伞的 面积（m^2）	降落伞的 绳长(m)	降落伞的 总质量（g）	降落伞滞留 时间（s）
1	圆形	0.5	1	20	3.67
2	圆形	1	1	20	5.82
3	圆形	1	1	30	4.91
4	正方形	1	1	20	5.81
5	正方形	1	1.5	20	5.83

由1、2两次实验可知                                          。
该活动中用到的科学研究方法是           

在学习吉他的演奏过程中，小明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，提出以下猜想：
　　猜想1：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2：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关
　　猜想3：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，他们找到了下表所列的4种规格的琴弦，因为音调的高低取决于声源振动的频率，于是借来了一个能够测量振动频率的仪器进行实验。

编号	材料	长度（cm）	横截面积（mm^2）
A	铜	60	0.76
B	铜	60	1.02
C	铜	100	0.76
D	尼龙	100

（1）为了验证猜想1，应选用编号为_____________________的琴弦进行实验；
（2）为了验证猜想2，应选用编号为______________________的琴弦进行实验。
（3）表中有的材料的规格还没有填全，为了验证猜想3，必须知道该项内容：请在表中填上所缺数据。

固体在液体中所受的浮力大小跟什么因素有关？在进行该问题的实验探究时，小李根据自己的经验感受，提出：“在同种液体中，固体所受的浮力大小跟排开液体的体积成正比。” 现有实验器材：测力计、多个相同的钩码、高度足够的烧杯、水。请你根据提供的器材设计一个实验验证小李的猜想。简明陈述实验步骤并写出实验记录表。

实验桌上有如下器材：天平一架、刻度尺一把、足够深的大水槽一个、底面积为S的细长平底试管一支、足量的水与细沙、小汤匙一个。要求从实验桌上选择适当的器材，设计一个实验证明：“当水的密度保持不变时，水内部的压强与水的深度成正比。” 请写出实验步骤并画出实验数据记录表。

小豫在公园里看到一个小孩在荡秋千，她发现无论小孩的秋千荡得高还是低，来回摆动一次的时间好像并没有不同；当小孩离开后，秋千继续摆动的快慢似乎和有人时也相同。你们秋千来回摆动一次的时间会受到什么因素影响呢？她做出了一下猜想：
A．可能与秋千摆动的幅度有关；
B．可能与秋千和人的质量（就是生活中说的人的体重）人的有关；
C．可能与秋千吊绳的长度有关。
她决定用单摆来模拟秋千，探究单摆来回摆动一次的时间与什么因素有关，于是她准备了不同质量的小铁球、细绳、刻度尺、铁架台等器材，实验装置如图甲所示。

（1）实验器材中还应该有：_______________。
（2）小豫完成了实验并将数据记入上表，分析数据可知：单摆来回摆动一次的时间只与_____有关；由表中实验记录可知，单摆来回摆动一次时间比较短，直接测量摆动一次的时间误差比较大。你认为小明为了减小测量误差是怎么做的？
_____________________________________  
(3)本实验设计时运用的物理方法是 ___________________
（4）在摆线悬挂点O的正下方固定一铁钉P，将摆球从A点释放，摆线碰到铁钉后摆球仍能继续摆动，到达B点后再摆回，如此往复，如图乙所示。若摆长（即OA长度）为0.8m，则单摆在A、B两点间来回摆动一次所需时间应_______1.8s（选填：“大于”、“小于”或“等于”）。
（5）生活中若摆钟走慢了，应如何调整钟摆的长度？_____________________