初中物理控制变量法与探究性实验方案试题

小明观察到当我们逆风骑自行车时，弯着身体，会省力些；雨天，撑伞逆风行走时，风速越大，行走越困难．这是因为受到空气阻力的作用．物体所受空气阻力大小与哪些因素有关呢?小明猜想可能与物体的迎风面积和风速有关．为验证以上猜想，小明选用了如下器材：可调速电风扇（高、中、低三档）、弹簧测力计、面积不同的塑料挡板三块、光滑玻璃板、小车．

（1）小明设计了如图所示实验，用电风扇向小车及挡板吹风，模拟小车运动时受到的空气阻力．根据          的知识，通过弹簧测力计即可测出小车受到的空气阻力．
（2）小明在探究风速对小车所受空气阻力的影响时，保持迎风面积一定，测得数据如下：

风速	低	中	高
小车受到的空气阻力/N	0.8	2.2	3.8

通过对表中数据分析，可得出的结论是：                                ．
（3）小明还想探究迎风面积对小车所受空气阻力的影响，请你帮他设计出主要的实验步骤：                                                                ．
（4）你认为影响物体所受空气阻力大小的因素可能还有              （写出一个）．

在学习吉他演奏的过程中，小华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，提出了以下猜想：
猜想一：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横载面积有关 
猜想二：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关
猜想三：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关
为了验证上述猜想是否正确，他们找到了下表所列9种规格的琴弦，因为音调高低取决于声源振动的频率，于是借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验。

编号	A	B	C	D	E	F	G	H	I
材料	铜	铜	铜	铜	铜	铜	钢	尼龙	尼龙
长度（cm）	60	60	60	80	80	100	80	80	100
横截面积（mm^2）	0.76	0.89	1.02	0.76		0.76	1.02	1.02	1.02

（1）为了验证猜想一，应选用编号为______________的琴弦进行实验。
（2）表中有的材料规格还没填全，为了验证猜想二，必须知道该项内容。请在表中填上所缺数据。

平面镜对光线既不会聚也不发散，那么凹面镜对光线会有什么作用呢？小枫开动脑筋，找到了所有可能的情况：会聚、发散、既不会聚也不发散。然后，他利用激光笔手电筒对着凹面镜照射，观察到如图所示的现象。则小枫的学习经历了怎样的过程？(     )

A．提出问题、假设、设计实验和进行实验

B．提出问题、假设、设计实验和进行实验、交流与评估

C．提出问题、设计实验和进行实验、得出结论

D．设计实验和进行实验、得出结论、分析和论证

2010年诺贝尔物理学奖授予两位研究石墨烯材料的教授。石墨烯是一种神奇的物质，是人类至今发现的厚度最薄、强度最高的材料。针对这一发现同学们提出了以下几个问题，你认为较有价值且可探究的问题是（　　）

A．“石墨烯的强度与石墨烯的厚度、面积有什么关系？”

B．“如何提取石墨烯这种物质？”

C．“石墨烯在生活中有什么用处？”

D．“石墨烯为什么很薄？”

小丽同学在初中物理探究实验时发现：

（1）  当要研究的物理量不易直接测量时，都要想办法把它们的大小间接表示出来。
如：图甲的实验是通过                    ，间接的知道物体动能的大小；图乙的实验是通过                   ，间接比较两个电阻丝产生的热量的多少。
（2）  当要研究的物理量与多个因素有关时，都要采用控制变量法。
如：图甲的实验中，使用同一个球就是为了             ，探究动能大小与       的关系；图乙中将两个电阻串联起来，就是为了            ，探究电流产生的热量与      的关系。
（3）有些实验装置经过适当的改进还可以进行其它的探究实验。
如：图甲装置中增加一个弹簧测力计等器材，我们还可以探究斜面的机械效率是否与物体的重力有关；图乙中如果再增加一个           ，我们就可以探究电流产生的热量与电流大小的关系了。

为了研究电阻与材料的关系，采用了如图所示的电路，其中AB是锰铜线，CD是镍铬合金线，它们应该:(      )

A．长度相同，横截面积不同；	B．长度相同，横截面积也相同；
C．长度不同，横截面积也不同；	D．长度不同，横截面积相同。

小组在实验中所用导体的相关物理量的记录：

导体编号	A	B	C	D
长度m	1.0	1.0	1.0	0.5
横截面积m㎡	1.2	1.2	2.4	1.2
材料	锰铜合金丝	镍铬合金丝	镍铬合金丝	镍铬合金丝

（1）要探究导体电阻大小与长度是否有关，应选用_________________两根导体。
（2）要探究导体电阻大小与横截面积是否有关，应选用_____________两根导体。
（3）要探究导体电阻大小与材料是否有关，应选用_________________两根导体。

小明对自动感应门很感兴趣，想了解其原理．他查阅有关资料后得知，自动感应门有两种类型：一种是感应装置接受到人所发出的红外线，将门打开；另一种是感应装置发出微波来感知向门移动的物体，将门打开．以下设计方案能探究某自动门是哪种类型的是

A．速度相同的两个人分别向门靠近，观察门的反应

B．人以两种不同速度分别向门靠近，观察门的反应

C．门打开后，人在门前静止一段时间，观察门的反应

D．白天和黑夜让人向门靠近，观察门的反应

某小组同学将甲、乙两个不同规格的小灯按图A所示接在可调节电压的电源两端，闭合电键，发现甲灯比乙灯亮；接着，又将它们按图B所示连接，闭合电键，却发现乙灯比甲灯亮。为了探究灯泡发光时的亮度与哪些因素有关，他们分别测出两次实验中每个小灯的电流、电压值，并记录小灯的亮暗程度(用*表示，*越多表示灯越亮，*数相等表示小灯亮暗程度相同)，

实验数据分别如表一、表二所示。

表一		表二
小灯	电压/伏	电流/安	亮暗程度		小灯	电压/伏	电流/安	亮暗程度
甲	2	0.18	***		甲	1.5	0.16	**
乙	1	0.18	*		乙	1.5	0.24	***

①对上述电路和表格进行比较、分析，可得出表一中的实验数据是该小组同学根据图15
  (13) (选填“A”或“B”)所示的电路图进行实验测得的。
②分析表一中的实验数据及相关现象，可以得出：              (14)              。
③分析表二中的实验数据及相关现象，可以得出：              (15)             。
④为了进一步探究，他们又选用丙和丁两个小灯重复上述实验，实验数据分别如表三、表四所示。

表三		表四
小灯	电压/伏	电流/安	亮暗程度		小灯	电压/伏	电流/安	亮暗程度
丙	1.2	0.2	**		丙	2.5	0.32	*****
丁	1.8	0.2	***		丁	2.5	0.24	****

请综合分析、比较以上四个表中的实验数据及相关现象，还可以得出：
(a)                             (16)                             ；
(b)                             (17)                             。
⑤由以上结论可以得出：小灯的亮暗程度是由小灯发光时的   (18)    决定的。

如图所示，小华和小静在用单摆做动能和势能转化的实验中，注意到小球往返摆动的时间很有规律，由此做出猜想：小球往返摆动一次的时间可能与小球质量、摆长L和小球摆动的幅度S有关。为了验证猜想，她们做了以下实验探究：

（1）先用一小球，使其摆动，记下小球往返摆动20次所用的时间，算出小球往返摆动1次所用的时间；在用摆长相同，质量不同的另一小球，重复上述实验。经计算分析得出结论：在摆长不变时，小球往返摆动一次所用的时间与小球的质量无关。针对猜想，试验后小华经过仔细思考发现在两次实验过程中，还应使小球的_______________________，实验方案才是完善的。
（2）接着她们针对猜想，对小球往返摆动一次所用时间与摆长L的关系又进行了一次正确的实验探究：先用一小球，使其摆动，记下小球往返摆动20次所用的时间，算出小球往返摆动1次所用。后用摆长_______________________（选填“相同”或“不同”），质量_______________________（选填“相同”或“不同”）的另一小球，使小球摆动的幅度与前次实验_______________________，重复前次实验。比较两次实验中小球往返摆动一次所用的时间，做出正确的结论。
（3）在实验过程中，每次都是通过测出小球往返20次所需的时间然后计算出小球往返摆动一次所需时间，这样做的目的是为了减小_______________________。

在探究“水吸收的热量与水的质量和水升高的温度是否有关”实验中，记录的实验数据如下表。

实验次数	质量m／kg	初温t0／℃	末温t／℃	加热时间t／min	吸收热量Q／J
1	0.1	20	30	2
2	0.2	20	30	4
3	0.3	20	30	6
4	0.3	20	40	12
5	0.3	20	50	18

  (1)该实验中，记录加热时间有什么意义?___________________ ___________。
(2)第__________这三次实验，是探究水吸收的热量与水的质量是否有关。
(3)探究结论是：水吸收的热量与_________________，与___________________

．物理学研究中常常用到“控制变量法”、“等效法”、“类比法”等科学方法。在下列研究实例中运用了控制变量法的是（    ）

A．研究电流的形成原因时将电流与水流比较从分析水流的形成入手来分析电流的形成

B．研究电流的大小时根据电流产生的效应大小来判断电流的大小

C．研究多个电阻组成的电路时求出电路的总电阻用总电阻产生的效果来代替所有电阻产生的总效果

D．研究电流与电压的大小关系时保持电阻大小不变改变电阻两端的电压值观察电流如何随电压变化而变化

(每空2分,共10分)观看了电视播放的飞机在空中水平飞行投弹攻击地面目标的军事学习后，军事迷小兵对炮弹离开飞机后影响其水平飞行距离大小的因素产生了两个猜想：①飞机水平飞行的速度越大，炮弹离开飞机后飞行的水平面距离越远；②炮弹离开飞机后飞行的水平距离跟飞机飞行高度有关.为了验证猜想，小兵在老师的指导下进行了如图所示的实验：

①让水球从光滑斜槽上的A点自由滑下，经C点后沿水平方向运动离开斜槽，最后落在地面上的P₁点.
②保持斜槽的高度不变，让小球从斜槽上的B点自由滑下，经C点离开斜槽，最后落在地面上的P₂点.此时小球经过C点的速度＿＿＿＿（选填“大于”、“等于”或“小于”）上一步中小球经过C点的速度，由此可证明猜想①是＿＿＿＿（选填“正确”或“错误”）的.
③为验证猜想②，应控制小球离开C点时＿＿＿＿的大小不变.小兵增加h的高度，仍让小球从A点自由滑下，此时小球落在地面上的P₃点，比较OP₃和＿＿＿＿（选填“OP₁”或“OP₂”）可得结论：飞机飞行的高度越高，炮弹离开飞机后飞行的水平距离越＿＿＿＿（选填“大”或“小”）

鼓声的强弱与鼓面振动的幅度、鼓的体积、鼓面的材料等因素有关. 现要探究鼓声的强弱与鼓的体积的关系，应保证 ____________和 _________等因素不变，改变 _________ .

.实验设计的严密性、操作的规范性等都很重要，每一个环节都会影响实验结果。比如，两容器中分别盛有等质量的酒精和水，室温下放置几天后，两者的质量都明显减少，且酒精减少得更多，如图所示。某同学由此得出“酒精比水蒸发得更快”的结论。但是另一位同学认为不能得出该结论，其理由是实验中没有控制                   相同，因此无法比较蒸发快慢。