初中物理控制变量法与探究性实验方案实验题

请阅读下面一段短文后，认真思考并回答有关问题．如图所示，小明和小刚用细棉线连接了两个可乐饮料的纸杯制成了一个“土电话”。

（1）他们用“土电话”能实现10m间的通话，这表明                           。
（2）相距同样远，讲话者以相同的响度讲话，如果改用细金属丝连接“土电话”，则听到的声音就大些。这一实验表明：                                  。
（3）如果用“土电话”时，另一个同学捏住棉线的某一部分，则听的一方就听不到声音了，这是由于                                           。
（4）某研究小组利用以上两个纸杯和一些长短、粗细不同的琴弦，又进行了探究“音调与哪些因素有关”的活动。他们选用的琴弦长度、材料在图中已标出（其中琴弦的的直径关系：a＝c＝d＜b)，并且每根琴弦固定在“音箱”上的松紧程度一致。
①若他们想研究“音调的高低与琴弦长度”的关系应选择琴弦               （选填符号）。
②若选择琴弦a和b，则是为了研究                                         。
③若有同学选择c和d进行研究，并推理得出：琴弦长度越长，振动越慢，音调就越低的结论。该同学探究过程中存在什么问题？                                              。
④两位同学还可以选择琴弦                 （选填符号），研究“琴弦音调高低与材料的关系”。

实验小组在比较材料的隔声性能实验中，他们从家中找出下列一些材料开始探究：一张报纸、一件羽绒服、一个薄塑料袋、一些包装家电泡沫板．
（1）若用这些材料直接进行实验，小强认为选择的这些材料中存在一个明显问题，不能有效地说明这些材料的隔声性能．请指出这个明显的问题：      ．
（2）他们准备通过用人刚听不到声音时人与声源的距离来进行比较，选用了手机铃声作为声源，实验过程中他们应将手机铃声响度适当      （填“调大”、“调小”）；同时在比较不同材料时手机铃声响度应      ．
（3）对材料进行科学调整后，他们通过探究得到如下实验数据如表：

材料	报纸	羽绒服	塑料袋	泡沫板
人听不到声音的距离/m	8	4	7	5

则几种材料隔声性能由好到差的顺序为      ．

在观察物体发声时，小明感到困惑：声源发出的声音的高低与什么有关呢？他猜想：可能跟发声体的松紧、长短、粗细有关，于是她想通过实验探究猜想是否正确．她利用A、B、C、D四根橡皮筋设计并实验，得出数据如下表所示，请完成下列问题：

编号	松紧	长短	粗细	声音的高低
A	松	100cm	粗	低
B	松	100cm	细	中
C	松	50cm	细	高
D	紧	50cm	细	最高

（1）比较编号A与B可得：声音高低与声源      有关；
（2）比较编号      与      可得：声音高低与声源长短有关，声源越短，声音就越      ；
（3）比较编号C与D可得：      ；
（4）小明由此分析，弹奏吉他时，左手在同样位置按住粗弦和按住细弦相比较，右手弹奏时，按      弦发出的声音音调更高．
（5）该实验采用的实验研究方法是      法．

已知空气可以传播声音，请设计一个简易实验，证明固体也能传播声音，请写出实验的器材、步骤、实验分析及结论．要求设计的实验具有可行性，要符合安全原则．
（1）实验器材：      ；
（2）实验步骤：      ；
（3）实验分析及结论：      ．

小兰在观察提琴、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，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）如果小兰想探究弦发声的音调与弦的粗细的关系，你认为她应该选用表中编号为：      、      的琴弦（只填写字母代号）．
（2）探究过程中通常采用下列一些步骤：①分析与归纳②实验研究③提出问题（或猜想）④得出结论等，你认为小兰要完成本实验的全过程，所采取的步骤的合理的顺序是：      （只填数字代号）．
（3）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，你能说出物理中用到这种方法的实验名称：      ．

有4支相同材料相同厚度的玻璃量筒，其中a、b等高、等截面积；b、c等高，b的截面积小于c的截面积；c与d不等高，但截面积相同．各量筒内装有如图所示的水．

某同学根据所听音调的高低猜想气柱发声的频率可能与①气柱的长短有关； ②量筒的横截面积有关； ③水柱的长短有关．
⑴若探究“气柱愈长，发声的音调愈高”，应选量筒    （填字母代号）
⑵若选择的是量筒b、c，则探究的是猜想气柱发声频率与     的关系；
⑶若选择的是量筒    （填字母代号），则他们探究的是气柱发声频率与水柱长短的关系。

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。

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．

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．