初中物理控制变量法与探究性实验方案试题

小华和小红在广场看到小朋友玩套圈游戏（如图甲所示）时，发现水平抛出的套圈落地时的水平距离不尽相同，引起了他们的思考．于是他们按图乙所示方法，找来圆弧轨道（末端水平）、一个小钢球，探究钢球水平抛出的落地点到抛出点的水平距离与哪些因素有关．探究前，他们提出了如下猜想：

猜想1：与小球在轨道上静止释放时的高度h有关；
猜想2：与水平抛出点的离地高度H有关．
（1）为了验证猜想是否正确，需用测量水平距离s．请你运用学过的物理知识帮助他们确定s的起点位置O，写出具体的方法        ．
（2）下表是他们在实验中测得的数据：
①分析实验序号为   的数据，可得出的初步结论是：在其它条件相同的情况下，     与小球在轨道上静止释放时的高度h成正比；
②综合分析表中所给数据，请你写出s与h、H之间的关系式：　      　 ．
③接着小华又想探究小球抛出的水平距离与小球的质量是否有关．请你简述小华的实验方案．简要做法：      　；如何判断：      　．

实验 序号	轨道末端水平部分离地面的高度 H／m	小球在轨道上由静止释放时的高度h／m	落地点与抛出 点的水平距离s/m	落地点与抛出 点的水平距离的平方s^2/m^2
1	0.5	0.1	0.45	0.2
2	0.5	0.2	0.63	0.4
3	0.5	0.3	0.78	0.6
4	1.0	0.1	0.63	0.4
5	1.0	0.2	0.89	0.8
6	1.0	0.3	1.10	1.2

人从灯下经过，会在地上投下影子。影子是光被不透明物体挡住后，在其背面形成的暗区，当光照强度不同时，影子（暗区）与周围亮区的明暗对比程度会发生变化，因此人会感觉影子有“浓淡”之别，影子的“浓淡程度”与哪些因素有关？存在怎样的关系呢？小明提出了以下猜想：

猜想一：可能与灯的功率存在一定关系；
猜想二：可能与影子离灯的距离存在一定关系；
猜想三：可能与人离灯的距离存在一定关系；
实验方法：在水平桌面上竖立一个不透明的白屏，在屏两侧等距离的位置各固定一根同样的木棒，在屏的两侧各点亮一盏灯，通过一定的方法同时观察屏上的木棒形成的影子的“浓淡程度”。调节一盏灯的位置，当两侧屏上的影子“浓淡程度”一样时，记录灯的功率和灯到屏的距离，解析相关数据，寻找规律，具体实验如下：
步骤一：在屏两侧距屏1米处各点亮一盏25 瓦灯，观察到两侧屏上影子“浓淡程度”相同；
步骤二：将右侧25 瓦灯换成40 瓦灯，观察到两侧屏上影子“浓淡程度”不同；
步骤三：保持左侧25 瓦灯的位置不变，移动右侧40 瓦灯，直到两侧屏上影子“浓淡程度”一样时，记录相关数据；
步骤四：将右侧的灯依次换成60瓦、100瓦、250 瓦，重复步骤三，实验结果如下：

灯的功率/瓦	灯功率的平方数	屏上影子离灯距离/米	屏上影子离灯距离的平方数
25	625	1	1
40	1600	1.26	1.6
60	3600	1.55	2.4
100	10000	2	4
250	62500	3.16	10

步骤一、二的结果，可以支持哪个猜想?__________________。
现有一盏200瓦的灯，放在屏右侧距离屏__________米处，屏上的影子“浓淡程度”会与左侧25瓦灯的影子“浓淡程度”相同。（结果精确到0.01）
(3)根据实验结果解析，“灯的功率”和“屏上影子离灯距离”哪个因素对影子“浓淡程度”影响更大？判断并说明理由：______________________________

阅读下面的短文，回答问题。
热电偶把两种不同材料的导线（如铁线和铜线）组成如题图所示的闭合回路，当AB 两端存在温度差时，回路中就会有电流通过，这就是塞贝克效应，这种电路叫热电偶实验表明：热电偶电路中电流的大小跟相互连接的两种金属丝的材料有关；跟接氛力和B 间的温度差的大小有关，温度差越大，回路电流越大。
请回答下列问题：

（1）如题图所示．① 其它条件不变，只将铁丝换成铜丝，电路电流       。② 其它条件不变，只将A 处杯中的冰水混合物换为沸水，电路电流      。③ 其它条件不变，移去酒精灯，将B 放人另一杯冰水混合物中，稳定后，电路电流     （各空格均选填“变大”、“变小”、“不变”、“变为零”)
（2）这样的热电偶实际上是一个电源，它的电能是由       能转化而来。
（3）热电偶电路可以把温度信号换成        信号，利用这种性质可以把热电偶做成          （写出一种应用）。

盛夏来临，人们又为“怎样才能晒不黑”而犯愁。资料表明：将皮肤晒黑的罪魁祸首是太阳光中的长波紫外线。“好奇实验室”为此检测了若干衣服的防晒效果。
检测方法：先用光纤探头和计算机测算出阳光中长波紫外线的强度；再把衣服挡在光纤探头上，测算出透射到光纤探头上的长波紫外线强度。利用前后两次测得的长波紫外线的强度计算出长波紫外线的透过率。实验数据如下表所示：

实验序号	衣服材质	衣服布料层数	长波紫外线透过率
1	天蚕丝	1	12％
2	2	5％
3	化纤	1	28％
4	2	14％
5	全棉T恤（白色）	1	7％
6	全棉T恤（黑色）	1	4％

分析表中数据，回答下列问题：
（1）该实验是通过比较            来分析衣服的防晒效果的。
（2）比较实验1、2或3、4得到的结论是                                  。
（3）根据测量结果，请向你的家人提出一条夏季户外活动时着装的建议               
                                                                .

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             .

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.

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）．

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。

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？_____________________

学校每年12月份为“感恩教育活动月”，开展了一系列教育活动，其中一项活动是为爸爸、妈妈剪指甲，小明在家给妈妈剪指甲时想到了一个问题：人的指甲是从哪一部位长长的呢？小明作了以下两种猜想；猜想一：指甲可能是从前端长长的。猜想二：指甲可能是从根部长长的。如何设计实验验证自己的猜想呢？小明犯难了，忽然小明看到了妈妈指甲上图的指甲油（指甲油比较难以擦去，能保留半个月，甚至更长时间），一下子有了主意。请你替小明完成设计方案.

(1)你的方法（可结合图加以说明：                                                     
                                                                  。
(2)如果观察到                                      的现象，说明猜想一正确，如果如果观察到                                      的现象，说明猜想二正确。