初中物理控制变量法与探究性实验方案试题

小兰在观提琴、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有关琴弦条件．
猜想1：弦发声的音调可能与弦的材料有关系．猜想2：弦发声的音调可能与弦的长度有关系．猜想3：弦发声的音调可能与弦的横截面积有关系．通过分析回答下列问题：
（1）为了验证猜想1，应该选用表中编号为      两组实验进行对比分析．
（2）为了验证猜想2，应该选用表中编号为      两组实验进行对比分析．
（3）为了验证猜想3，应该选用表中编号为      两组实验进行对比分析．
（4）本实验的探究方法叫      ．
控制条件
编号   琴弦材料   琴弦的长度/cm   琴弦的横截面积/mm²
①   铜    60    1.0
②   尼龙丝    40    1.0
③   钢    50    0.3
④   尼龙丝    60    1.0
⑤   钢    50    0.5

某同学要探究单摆来回摆动一次的时间与什么因素有关，于是他准备了不同质量的小铁球（质量已知）、细绳、刻度尺、铁架台等器材，实验装置如图所示。

（1）实验器材中还应该有            。
（2）他将实验过程中测量的数据记录在下表中，分析数据可知，单摆来回摆动一次的时间只与       有关，该实验所用的科学探究方法是               。

实验次数	摆幅（cm）	小球质量（g）	摆长（cm）	时间（s）
1	10	30	80	1.8
2	10	40	80	1.8
3	15	40	80	1.8
4	15	40	100	2.0

 
（3）实验完成后，该同学用质量为20g和50g两个小铁球，分别制做成摆成为80cm和100cm的两个单摆，根据上面实验结论可推测，这两个单摆来回摆动一次的时间应分别是        s和       s。

小刚骑车时发现，不踩踏脚板，自行车也能滑行一段距离，他在不同的路面上多次尝试后猜想：自行车滑行的距离可能与道路表面的粗糙程度和自行车的初速度有关．为检验自己的猜想，他在水平木板桌面上搭成一斜面，用小球做实验，并用毛巾、棉布改变接触面的粗糙程度．
（1）为了探究小球在水平表面滑行距离与小球初速度的关系，小刚先后将小球从斜面     （选填“相同”或“不同”）高度处释放，记录小球在         （选填“相同”或“不同”）表面上滑行到静止的距离，三次实验现象如图所示：

（2）为了探究小球在水平表面滑行距离与接触面粗糙程度的关系，小刚将先后将小球从斜面上的         （选填“相同”或“不同”）高度处释放，三次实验中小球最后静止时如图所示：

（3）综合以上（1）（2）两次实验，可以得出结论：自行车的初速度越大，道路表面越光滑，自行车滑行的距离越          。
（4）小刚发现，本实验的装置、做法与探究影响动能大小因素实验的装置、做法有相似之处，结论可能也有相通之处．你认为实验（1）能否用于探究动能大小与速度的关系？         。实验（2）能否用于探究动能大小与质量的关系？         。

李东和王芳在海边沙滩上游玩时发现，游客们走路时在沙地上留下的脚印有深有浅。(1)王芳发现，女孩子穿高跟鞋站立时留下的脚印比赤脚站立时的脚印深得多，这一事实表明，脚印印痕的深浅与__________有关。
李东观察发现小孩的脚印一般较浅，成人的脚印一般较深。他猜想脚印的深浅可能与人的重力有关，重力越大，脚印越深。那么，印痕的深浅是否与施压物体的重力直接相关呢?他们想通过实验来研究这个问题。于是两人就地取材，按以下步骤进行操作：
①在地面铺上一层足够厚的松软细沙，把一长方体砖块轻轻放置在沙面上，稳定后，移开砖块；
②用沙子堆成一个倾角较小的斜坡，将砖块轻轻放置在沙子上，稳定后，移开砖块；
③用沙子堆成一个倾角较大的斜坡，将砖块轻轻放置在沙子上，稳定后，移开砖块。
上述实验过程中，下列哪种测量工具是必不可少的?(   )

A．天平

B．弹簧测力计

C．刻度尺

D．量角器

三次实验的现象分别如图甲所示：

从实验结果可知，李东的猜想是不科学的，影响印痕深浅的另一个物理量不是施压物体的重力而是_________。
(2)李东和王芳通过对实验现象的进一步分析，发现重力一定的物体，放在倾角不同的     斜面上，斜面越陡，斜面受到的________越小。
若用弹簧测力计如图乙所示将一重物沿斜面向上匀速拉动，设此时测力计读数为F₁，小车受到的摩擦力为f₁；增大倾角后，仍然沿斜面向上匀速拉动该重物，拉力为F₂，摩擦力为f₂．那么F₁           f₁ (大于／等于／小于)；f₁         f₂(大于／等于／小于)。

小宇骑车时发现，不踩踏脚板，车也能滑行一段距离，他在不同的路面上多次尝试后猜想：车滑行的距离可能与路面的粗糙程度和速度有关。为探究其中的奥秘，他在水平桌面上搭成一斜面，用小球做实验，并用毛巾、棉布、木板等改变水平桌面的粗糙程度。

（1）为了探究小球在水平面上的滑行距离与速度的关系：小宇应先后三次将小球从斜面的          （选填：“同一”或“不同”）高度处释放，比较小球在        （选填：“同一”或“不同”）粗糙面上滑行的路程。
（2）为探究小球滑行距离与水平面粗糙程度的关系：小宇应先后三次将小球从斜面上的          （选填：“同一”或“不同”）高度处释放；小宇认为，通过进一步推理可以得出结论：运动的物体如果不受阻力作用，物体将                      。
（3）在上述（2）的三次实验中，若小球克服毛巾的摩擦力做的功为W₁，小球克服木板的摩擦力做的功为W₂，则W₁         （选填：“大于”、“ 等于”或“ 小于”）W₂。
（4）为了模拟研究汽车超速带来的安全隐患，李斌同学设计了如图乙所示的探究实验：将A、B两个小球先后从同一装置，高分别为h_A、h_B的位置滚下（m_A＜m_B，h_A＞h_B），推动小木块运动一段距离后静止。同组的小红认为他这样设计实验得出的结论有问题，理由是：                            。

实验桌上有如下器材：如图所示的金属圆柱体（底面积为S，侧面带有间距均为2cm的刻线），已调零的弹簧测力计、足够深的水槽、足量的水。请你利用上述器材设计一个实验证明：“水内部的压强跟水的深度成正比”。要求：（1）请写出实验步骤。（2）画出实验数据记录表。

学校组织学生参观中国科技馆，同学们在“探索与发现A厅”里面看到一个十分有趣的“物体上滚？”的实验。实验时，将双圆锥体轻轻放在倾斜轨道的最低端，看到双圆锥体从静止向轨道高处滚去。实验引起了同学们的讨论，小军认为“双圆锥体上滚”是真的，眼见为实；小乐认为“双圆锥体上滚”是错觉，双圆锥体不可能自动由低处向高处滚动。小乐和小军为证明各自的观点，取了两根木条放在水平桌面上，将木条左端垫高，做成一个倾斜轨道，将双圆锥体放在轨道右端，如图甲所示，由静止释放后双圆锥体向轨道高处滚去，双圆锥体最终停在轨道左端，如图乙所示。这个实验成功再现了在科技馆看到的现象。
请你根据图甲、乙所示的实验，选择适当的器材，通过测量判断小军和小乐谁的观点正确，写出你的测量方法并简要说明。

现代社会汽车大量增加，我国年产各种汽车400多万辆，在促进经济发展的同时，汽车交通事故也频繁发生．据统计，全国自2000年后每年的交通事故死亡人数超过10万．发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况下汽车不能立即停止，司机从看到情况到肌肉动作操纵制动器刹车需要一段时间，这段时间叫反应时间，在这段时间内，汽车要保持原速前进一段距离，叫反应距离，从操纵制动器刹车到车停下来，汽车又要前进一段距离，这段距离叫制动距离．

速度／（km／h）	反应距离／m	制动距离／m
40	7	8
50	9	13
60	11	20
80	15	34
100	19	54

上表表示一位机警的司机驾驶一辆保养良好的汽车在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时，测得的反应距离和制动距离。
（1）刹车后，汽车还会继续向前滑行一段距离，这是由于________；
（2）汽车滑行过程中速度越来越慢，是由于________，说明力可以改变物体的________；
（3）设想刹车后，汽车受到的所有的力都消失，汽车会做________；
（4）利用上表数据可知，影响汽车制动距离的主要原因是________，反应时间在________之间；
（5）为了提醒司机朋友在雨雪天里注意行车安全，在高速公路旁设置了警示牌，请你为警示牌写一句安全标语：________。

（2014·青岛）归纳式探究-研究带电粒子在回旋加速器中的运动：
（1）磁体周围存在磁场，磁场的强弱用磁感应强度描述，用符号B表示，单位是特斯拉，符号是T．我们可以用磁感线的疏密程度形象地表示磁感应强度的大小．磁感应强度大的地方，磁感线密；磁感应强度小的地方，磁感线疏．
条形磁体外部的磁感线分布如图甲所示，则a、b两点磁感应强度较大的是  ．
磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场叫做匀强磁场．
（2）回旋加速器的原理如图乙所示，D₁和D₂是两个中空的半径为R的半圆金属盒，被置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中，它们接在电压一定的交流电源上，从D₁的圆心O处释放不同的带电粒子（加速度可以忽略，重力不计），粒子在两金属盒之间被不断加速，最终离开回旋加速器时，获得一定的最大动能．改变带电粒子质量为m，电荷量为q，磁感应强度B，金属盒半径R，带电粒子的最大动能E_k随之改变．得到数据如表：

次数	m/kg	q/C	B/T	R/m	Ek/J
1	3.2×10^-27	1.6×10^-19	1×10^-2	1	4×10^-16
2	6.4×10^-27	1.6×10^-19	1×10^-2	1	2×10^-16
3	3.2×10^-27	4.8×10^-19	1×10^-2	1	36×10^-16
4	6.4×10^-27	1.6×10^-19	2×10^-2	1	8×10^-16
5	1.6×10^-27	1.6×10^-19	1×10^-2	3	72×10^-16

①E_k= k   ，其中k=     （填上数值和单位）．
②对于同一带电粒子．在不同的同旋加速器中，要获得相同的最大动能，则金属盒半径R与磁感应强度B的关系可以用图象中的图线   表示．

2014年国庆节早晨，小明在家中发现暖水瓶的瓶盖打开不冒“白气”，小明问自己为什么？想到可能是暖水瓶不保温，倒了一碗尝尝发现“烫”．又想到可能是因为房间的温度较高，将暖水瓶拿到屋外，看到很多“白气”．小明就倒了一碗尝尝属于科学探究中的哪个环节：（ ）

A．提出问题	B．猜想与假设
C．进行实验与收集证据	D．交流与合作

小芳对初二物理《科学之旅》中“伽利略对摆动的研究”非常感兴趣，于是利用如图所示的装置进行实验．她测出了摆球摆动30次所用的时间，进而算出摆球摆动一次所用时间．针对摆球摆动一次所用的时间与哪些因素有关这一问题，她提出了以下猜想：

A．可能与摆球质量有关；B．可能与摆线的长短有关；C．可能与摆角的大小有关．她利用以下器材：质量不同的两个小钢球、长度不同的两根细线、一个铁架台、一个秒表、一把刻度尺、一只量角器等，进行了以下四次实验．

次数	摆线长L/m	摆球质量m/g	摆角θ/°	摆动一次的时间t/s
1	1	20	3	2
2	1.4	20	3	2.4
3	1.4	20	5	2.4
4	1.4	30	5	2.4

（1）由1、2两次实验，可验证猜想_____（填猜想前的字母），结论是____________
（2）由________________两次实验，可验证猜想C．
（3）由________________两次实验，可验证猜想A．

科学探究就是实验的一种方式，一般包括：提出问题、________、制定方案与设计实验、_______、分析与论证、评估、交流与合作这七个步骤。

一元硬币的外观有银白色的光泽，一些同学认为它可能是铁制成的。在讨论时，有同学提出：“我们可以拿磁铁来吸一下”。就“拿磁铁开吸一下”这一过程而言，属于科学探究中的（ ）

A．假设

B．论证

C．实验

D．结论

取3个相同的杯子，分别装满水、醋、牛奶，将它们置于相同的环境。一段时间后，观察液面的高度。由此可研究

A．温度对液体蒸发快慢的影响

B．空气流动速度对液体蒸发快慢的影响

C．液体表面积对蒸发快慢的影响

D．不同液体对蒸发快慢的影响

为比较纸锥下落快慢，小明按图甲所示的两个等大的圆纸片，其中一个圆纸片被剪去圆心角比另一个大，再分别粘贴成图乙所示的两个锥角不等的纸锥。
（1）将两个纸锥拿到同一高度同时释放．小明测得锥角大的纸锥下落到地面的时间为10s，如图丙所示是小华测出的锥角小的纸锥下落到同一地面的时间，应为    s，通过比较可得锥角小的纸锥下落得快，判断根据是     。
（2）小明为继续探究测出小纸锥下落时的规律，用每隔0.2s曝光一次的闪光照相机拍下了一组照片如图丁所示，由此可以判断纸锥下落的速度变化情况是     (选填“不变”、“先变大后不变”或“一直变大”)．若测得纸锥在A、B两位置间的实际距离为8.40cm，则此过程中，纸锥下落的最大速度为      m／s．
（3）小组间交流时，发现不同小组测得不同纸锥下落的最大速度不同．为此提出了下列猜想：
猜想一：影响纸锥下落的最大速度可能与纸锥的锥角的大小有关
猜想二：影响纸锥下落的最大速度可能与纸锥的质量的大小有关
①小明用（1）提供的实验事实，得出：锥角小的纸锥下落速度大。对此，你认为小明所得的结论     (选填“是”、“不”)可靠的，你判断的依据是     。要科学地探究纸锥下落的最大速度与纸锥的锥角的大小关系，你的改进方法是      。
②为了验证猜想二，简要的做法是      ．
判断方法是     。