初中物理控制变量法与探究性实验方案实验题

小春发现高速公路常有如图1所示的限速警告标志，他问爸爸：为什么在相同的道路上行驶的汽车却会有不同的最高时速限制呢？爸爸告诉他：大车质量大，惯性大，如果速度太快的话，遇紧急情况时不能及时停下来，极易造成交通事故．小春想：这就是说在相同情况下大车要停下来所用的距离比小车要长？为此，他设计了如图2所示的装置及以下探究方案：

①让一辆小车从光滑斜面上某位置由静止滑下，测出它在水平面运动的距离s₁；
②给小车车厢里添加适当的钩码，并使小车从同一高度由静止滑下，测出它在水平面运动的距离s₂；
③再继续增加钩码数量，重复步骤②；
④比较各次水平运动距离s的大小，归纳出结论．
对于上述探究方案，请你作答：
（1）给小车添加钩码的目的是：            
（2）让小车从同一高度下滑的目的是：             
（3）小车在水平面上运动的过程中机械能转化成了      能．
（4）假设各次小车在水平面上运动时所受的摩擦力均相同，则s_{2_____________} s₁（选填：“＞”、“=”或“＜”），原因是：                          ．
（5）小春的探究方案合理吗？      ．为什么？                 ．

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，可能与琴弦的长短有关。
猜想三：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9种规格的琴弦进行实验。

　（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。
　⑶表中有的材料规格还没填全，为了验证猜想三，必须知道该项内容。请在表中填上所缺数据。
⑷随着实验的进行，小华又觉得琴弦音调的高低，可能还与琴弦的松紧程度有关，为了验证这一猜想他还需进行操作是                     。

小雨同学为了探究物体对眼睛视角大小的相关因素，他通过观察不同高度的树木且不断地改变眼睛与树木的距离，如图所示，得到数据，如表格所示：

物体高度h（m）	4	2	1
距物体距离s（m）	8	6	4	2	8	6	4	2	8	6	4	2
视角a（度）	28	36.8	53.1	90	14.2	19	28	53	5.5	9.5	14.2	28

分析表格中的数据可得到的结论有：
（1）小雨眼睛中成        的实像。
（2）在观察相同高度的物体时，物距越远视角越             。
（3）观察者的眼睛与物体距离不变时，物体高度越大，视角越             。
（4）人眼能够看清物体的最小视角是1/60°，登月的宇航员能看清万里长城吗？简要说明理由。
                                                                         

在利用太阳光测量凸透镜的焦距后，小华将凸透镜正对着太阳，发现把火柴头放在凸透镜焦点处一段时间后，火柴会被点燃。他想进一步探究不同的透镜对火柴的点燃效果有什么不同，和同学们讨论后，他们提出了以下三种猜想：
猜想1：凹透镜也能点燃火柴；
猜想2：点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小有关；
猜想3：点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关。
（1）根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想1是错误的。你认为他们判断的依据是     。
（2）为了验证猜想2是否正确，他们选用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等。这说明猜想2是     的。
（3）请设计一个简单实验，验证猜想3是否正确，简述你的实验方案。
简要做法：     ；
如何判断：     。

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：________
                                                                      。