初中物理控制变量法与探究性实验方案试题

将一把钢尺压在桌面上，一部分伸出桌面，用手拨动其伸出桌外的一端，轻拨与重拨钢尺，则钢尺发出声音的      不同；改变钢尺伸出桌面的长度，用相同的力拨动钢尺，则钢尺发出声音的       不同（以上两空均选填“音调”、“响度”或“音色”）。在上述实验过程中用到的研究方法是               。

为探究“影响弹簧受力形变的因素”，兴趣小组作出下列猜想：

猜想一：弹簧形变的大小可能与弹簧的长度有关。

猜想二：弹簧形变的大小可能与受力的大小有关。

猜想三：弹簧形变的大小可能与弹簧的材料有关。

他们选择了甲、乙、丙3根弹簧作为研究对象。已知弹簧甲和丙是同种金属丝，弹簧乙是另一种金属丝，甲和乙原长均为6厘米，丙原长为9厘米，其他条件均相同，将弹簧的一端固定，另一端用弹簧测力计，以不同大小的力拉，如表是实验数据记录。

弹簧受到的拉力（牛 $)$		0	1	2	3	4	5	6	7
甲	弹簧的长度（厘米）	6.0	6.6	7.2	7.8	8.4	9.0	9.6	10.6
乙		6.0	7.0	8.0	9.0	10.0	11.0	12.0	13.0
丙		9.0	9.9	10.8	11.7	12.6	13.5	14.4	15.9

（1）分析表中数据可知：在拉力相同的情况下，甲弹簧伸长的长度　　（选填“大于”或“小于” $)$乙弹簧伸长的长度。

（2）要证实猜想一，需比较　　两组弹簧的数据。

（3）在弹性限度内，同一弹簧　　与它所受的拉力成正比。

在学习小提琴的过程中，小明和同学们发现弦乐器的琴弦发出声音的音调受很多因素的影响．他们决定对这种现象进行探究，经讨论后提出以下猜想：
猜想一：琴弦发出声音的音调可能与琴弦的材料有关；
猜想二：琴弦发出声音的音调可能与琴弦的长短有关；
猜想三：琴弦发出声音的音调可能与琴弦的横截面积有关．
为了验证以上猜想是否正确，他们找到了一些不同规格的琴弦，如下表：

编号	琴弦的材料	琴弦的长度/cm	琴弦的横截面积/mm2
①	钢	20	0．3
②	钢		0．7
③	钢	40	0．5
④	尼龙丝	30	0．5
⑤	尼龙丝	40	0．5

（1）为了验证猜想一，应选用编号为____________的两根琴弦进行实验。
（2）为了验证猜想二，应选用编号为____________的两根琴弦进行实验。
（3）为了验证猜想三，小明选用编号为①、②的琴弦进行实验，则表中缺少的数据应为_______．
（4）小明的这种探究的方法叫做____________；
（5）探究过程通常采用下列一些步骤：
A.实验研究 B.分析归纳 C.提出问题（或猜想） D.得出结论等。
你认为小明要完成本探究的过程，所采用的合理顺序应该是   (只填代号) ____________

小明在玩“水枪”玩具时，发现“水枪”水平放置，如果推动活塞的速度越快，水枪离地面的高度越高，水就会射得越远，据此，他提出了如下猜想：在空中水平抛出的物体，落地的水平距离与抛出的初速度及抛出点离地面的高度有关，为验证猜想，小明找来了如图所示装置进行实验。

（1）让小球从斜槽上自由滚下，是为了使小球到达水平槽时具有一定的　　；小球从斜槽滚下，重力势能　　（选填“增大”、“减小”或“不变”）

（2）保持　 　不变，分别让同一小球从斜槽上A、B、C位置由静止自由滚下，分别测出小球落地的水平距离S_A、S_B、S_C，发现S_A＞S_B＞S_C．这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与　 　有关。

（3）逐步降低抛出点离地面的高度，分别为h₁、h₂、h₃，每次都让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下，分别测出小球落地的水平距离s₁、s₂、s₃，发现s₁＞s₂＞s₃．这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与　 　有关。

（4）若在水平槽铺上毛巾，使抛出点离地面的高度为h₃，让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下，测出小球落地的水平距离为s₄，根据上述实验的结果，应该有s₄　 　s₃（选填“＞”、“＜”或“＝”）。

在学习演奏小提琴的过程中，小明和同学们发现弦乐器的琴弦发出声音的音调受很多因素的影响，他们决定对这种现象进行探究，经讨论后提出以下猜想：
猜想一：琴弦发出声音的音调可能与琴弦的材料有关；
猜想二：琴弦发出声音的音调可能与琴弦的长短有关；
猜想三：琴弦发出声音的音调可能与琴弦的横截面积有关。
为了验证以上猜想是否正确，他们找到了一些不同规格的琴弦，如下表：

（1）为了验证猜想一，应选用编号为                 的琴弦进行实验。
（2）为了验证猜想二，应选用编号为                 的琴弦进行实验。
（3）为了验证猜想三，选用编号为①、②的琴弦进行实验，则缺少的数据为           。

物理学中研究一个量与几个量之间的关系时，常采用的物理学研究方法是　　法，在探究同一品牌电热水壶电流产生的热量与电功率的关系时，需要控制的变量是　　（选填“电流”、“电阻”或“通电时间” $)$，加热过程中水变为水蒸气发生的物态变化是　　（选填“汽化”、“液化”或“升华” $)$

为了探究运动与静止的鸡蛋撞击时谁更容易破，小明将甲鸡蛋分别从斜面上的A、B、C三处由静止释放，撞击静止在水平面上的乙鸡蛋，实验结果是：第一次两只鸡蛋都破；第二次甲鸡蛋完好乙鸡蛋破；第三次两只鸡蛋都不破．接下来的步骤是（ ）

A．得出“与鸡蛋动静无关”的结论
B．得出“静止的鸡蛋更易破”的结论
C．在B处释放鸡蛋，重复做几次实验
D．得出“运动的鸡蛋更易破”的结论

如图1所示，小水塘平静的水面上漂浮着一个乒乓球，小帆试图用扔石子激起水波的方法将乒乓球推向水塘边。她发现小石子扔进水中，激起了一圈圈水波向外扩展，而球几乎只在原处“蹦蹦跳跳”，并未随水波向外水平移动。

小帆猜想其中原因可能是：

A．小石子使水产生的振动不够强，水波太小，水对乒乓球的水平推力太小

B．乒乓球浸入水中深度过浅，水对它的水平推力太小

C．向外逐渐扩展的水波，是被石子击中的那部分水，将竖直方向的振动向外依次传播而形成，而水并未水平移动，故对乒乓球没有产生水平推力

为了验证猜想，她设计了如下的实验方案：

①安全起见，选择一个水深较浅（膝盖以下）的水池，将质量不同的小木块、小纸船、乒乓球置于平静水面以O为圆心的同一圆上（它们浸入水的深度不同），如图2所示；

②用手替代石子，以一定的频率沿竖直方向拍打水面O点处；

③拿走纸船和木块，改变拍打水面的方向，观察乒乓球的运动情况。

请回答以下问题：

（1）在验证猜想A时，她用不同的力度沿竖直方向拍打水面，若发现乒乓球没有水平移动，则说明：球是否能水平移动与水波大小　　（选填“有关”或“无关”）。

（2）实验方案①②是为了验证猜想　　（选填序号字母），实验时，若观察到三个物体都只在原位置上下振动，小帆由此得到：“乒乓球是否水平移动与浸入深度无关。”你认为这一结论是否可靠？　　，原因是：　　。

（3）实施方案③时，若发现除了竖直拍打外，其他拍打方向均能使乒乓球在水平方向上移动，说明当时小帆所扔的石子几乎是以　　方向入水，要验证猜想C，再提供几个相同的乒乓球，请你设计一个实验方案：　　。

物理小组想探究导电液体的导电性与接入电路中液体横截面积大小的关系．他们用长方体水槽、浓度一定的食盐水、电源、滑动变阻器、电压表及电流表等器材进行了探究。实验电路连接如图所示，将电极、分别固定在水槽左右两侧底部的中央。

（1）闭合开关前，为保护电路，应将滑动变阻器的滑片移到最　　（选填“左”或“右” 端。

（2）实验中，通过调节　　来保持电极、间的电压恒为．控制其他条件不变通过向水槽中添加食盐水，从而达到改变食盐水的　　的目的，用电流表测出相应的电流值。食盐水导电性的强弱可以由　　来判断。实验数据如下表：

实验序号	横截面积	电流
1	50	0.02
2	100	0.04
3	150	0.07
4	200	0.08
5	250	0.11
6	300	0.13
7	350	0.14
8	400	0.14
9	450	0.14

（3）依据表格中的数据在图中描点，做出电流随横截面积变化的图象。

（4）分析表格中的数据或图象，可得到初步结论：其他条件不变，横截面积增大时，食盐水的导电性　　。

（5）为验证实验结论是否具有普遍性，应采取的做法是：　　。

在学习"流体压强与流速关系"后，同学们知道了当气流吹向机翼时，飞机会获得升力，并且在相同条件下，气体的流速越大，飞机获得的升力也越大。为了探究飞机获得的升力与其他因素的关系，研究人员利用 $3D$ 打印机制作出大小不同的纸机翼模型进行风洞模拟实验，如图甲所示。用传感器测量相关数据，进行分析研究。

（1）研究人员利用控制变量法探究飞机获得的升力与机翼投影面积的关系时，实验数据如表所示。

①分析数据，你得出的初步结论是 　　。

②此实验选用三组不同的风速分别进行是为了 　　。

机翼投影面积     $S/m^2$	风速为     $v_1$ 时飞机获得的升力     $F_1/N$	风速为     $v_2$ 时飞机获得的升力     $F_2/N$	风速为     $v_3$ 时飞机获得的升力     $F_3/N$
0.01331	0.032	0.027	0.023
0.00998	0.023	0.021	0.017
0.00665	0.015	0.013	0.011

（2）通过上述信息分析可知： $v_1$ 　　 $v_2$ （选填"大于"或"小于" $)$ 。

（3）研究人员又探究了飞机获得的升力 $F$ 与迎角 $\alpha$ 的关系，根据实验数据绘制的图像如图乙所示。分析图像，你得出的结论是 　　。

为探究光照强度对光合速率的影响，用如图装置进行实验。在适宜且恒定温度下，改变灯与烧杯间的距离，分别测得金鱼藻1分钟内放出的气泡数（如表）。

灯与烧杯的距离 $/$厘米	10	15	20	25	30	35	40	45
气泡数 $/$个	18	15	10	8	6	4	2	0

（1）实验中灯功率不变，控制光照强度的方法是　　；

（2）当灯与烧杯的距离在一定范围内时，能产生气泡且随着距离增加气泡数越来越少的原因分别是　　。

（1）生活中，我们会遇到下面的现象：

现象一：如图1所示，将两个相同的鸡蛋先后从同一高度静止释放，鸡蛋甲落到地板上，摔烂了；而鸡蛋乙落到一块海绵上，完好无损。此现象说明鸡　　蛋受到的撞击力较小（填“甲”或“乙” $)$。

现象二：如图2中 $a$所示，一根细线拴着一个重物，把重物拿到一定高度，然后释放，重物可以把细线拉断；如图2中 $b$所示，如果在细线上端拴一段橡皮筋，再从同样的高度释放该重物，细线就不会被拉断。此现象说明细线中的拉力是图　　中的较小。这就是典型的“软着陆”或“缓冲”现象，这种现象背后的物理原因是什么呢？

①现象一中，鸡蛋甲从接触地板到摔烂的时间为 $t_1$，鸡蛋乙从接触海绵到抵达最低点的时间为 $t_2$，则 $t_1$　　 $t_2$（填“ $<$”、“ $=$”或“ $>$” $)$。

②现象二：图 $a$中，细线从刚好拉直到它断开的时间为 $t_3$；图 $b$中，细线从刚好拉直到物体下落到最低点的时间为 $t_4$，则 $t_3$　　 $t_4$（填“ $<$”“ $=$”或“ $>$” $)$。

（2）综上分析，导致上述现象中两个力变小的可能原因是　　；

（3）为了进一步探究这种现象，兴趣小组的同学做了一个实验：先后三次让同一个同学骑同一辆自行车，从斜坡上的同一位置由静止开始滑下，每次到达坡底进入同一水路面时用大小不同的力捏刹车，实验数据如下表所示：

实验次数	捏刹车的用力情况	在水平面上滑行时间
1	较小的力	$40s$
2	较大的力	$17s$
3	更大的力	$4s$

由以上实验数据可以得出的结论是：在质量和速度相同的情况下，要使物体停下来作用　　越长，作用力越　　。

（4）生活中这样的例子是很多的，例如人从高处跳到地面上时，膝盖会无意识的弯一下，这是通过　　

而　　地面对人的冲击力。

（5）下列现象中没有利用缓冲知识的是　　。

$A$．自行车坐垫上装减震弹簧

$B$．跳远时跳到沙坑里

$C$．装修时用橡胶锤敲打地砖而不用铁锤

$D$．用撬棒撬石头

小明骑着自行车从平直的山坡上下来，他并没有再用力踩踏脚蹬，仍然发现他骑着的自行车越来越快，根据这一生活现象大家提出的下列科学问题中，最具有探究价值且易于探究的是 $($　　 $)$

A．自行车从山坡上向下运动的速度是否越来越大

B．物体沿斜面向下运动通过的路程是怎样变化的

C．自行车从山坡上向下运动的速度与哪些因素有关

D．物体沿斜面向下运动的过程中速度是怎样变化的

降落伞是让人或物体从空中安全降落到地面的一种工具，广泛用于应急救生、空投物资等。某 $\mathit{STEM}$项目学习小组同学对降落伞下降的速度与哪些因素有关产生了兴趣，并开展了以下实验。

$[$实验器材 $]$①纱布、棉布、防水布；②小沙包若干；③剪刀、刻度尺、透明胶带、绳子、天平。

$[$提出问题 $]$降落伞下降的速度与哪些因素有关？

$[$建立假设 $]$

假设一：降落伞下降的速度与伞面材料有关；

假设二：降落伞下降的速度与伞面面积有关；

假设三：降落伞下降的速度与伞和重物的总质量有关。

$[$收集证据 $]$如图，将沙包挂在降落伞上，并使它从同一高度自由下落。实验时，同学们发现实验器材中缺少一种测量工具　　，完善实验器材后继续实验，获得以下数据。

组别	伞面材料	伞面面积 $\left(c{m}^2\right)$	伞和重物的总质量 $\left(g\right)$	降落时间 $\left(s\right)$
				第1次	第2次	第3次	平均
1	纱布	1200	100	8.6	8.5	8.7	8.6
2	棉布	1200	100	9.3	9.5	9.4	9.4
3	防水布	1200	130	10.7	10.8	10.9	10.8
4	防水布	1500	130	13.1	13.4	13.4	13.3

$[$得出结论 $]$分析上述数据，发现降落伞下降的速度与　　有关。

$[$思考讨论 $]$进一步分析发现，针对建立的假设，所收集的证据并不完整，请你在答题卷的表格中将实验方案补充完整。

小明在探究"通过导体的电流跟电压的关系"实验中，根据实验目的设计出实验电路图，并按电路图连接实验器材如图甲所示。

（1）电路中有一根线未连接，请在图甲中以笔画线代替导线，将电路连接完整。

（2）连接电路过程中，开关应处于 　 　状态，闭合开关前应将滑动变阻器滑片调至阻值最 　　的位置。

（3）实验中要控制 　　不变，通过调节滑动变阻器改变电阻两端的 　　。

（4）电流表和电压表示数记录如表：

序号
1	1.4	0.14
2	2.2	0.22
3	2.8

表中空白处的电流值如图乙所示，该值为 　　 $\mathit{A}$ 。

（5）分析实验数据可得结论：当电阻一定时， 　　。