初中物理控制变量法与探究性实验方案实验题

实验桌上有如下实验器材：满足实验要求的电源、阻值已知的定值电阻和电阻箱（电路图符号 ）各一个、一块已调零的电流表、两个开关、导线若干。请选用上述实验器材，设计一个实验证明：两个电阻R₁与R₂并联时，如果流过定值电阻R₁的电流保持不变，则电阻R₁与电阻箱接入电路中的电阻R₂的总功率P与电阻R₂的关系式为：（k和b为常量）。请画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表。

小李和小明为研究导体的某种性质。选用的器材有：多节新干电池、电流表、电压表、电键、若干导线，以及长度相同，但材料不同（A、B两种金属）和横截面积不同（粗、细两种规格）的甲、乙、丙三根导体。该同学正确连接电路，并将实验测得的数据记录在表一、表二和表三中。

表一 导体甲（金属A 粗）		表二 导体乙（金属A 细）		表三 导体丙（金属B 粗）
实验 序号	1	2	3		实验 序号	4	5	6		实验 序号	7	8	9
U（V）	1.5	3.0	4.5		U（V）	3.0	4.5	6.0		U（V）	1.5	4.5	7.5
I（A）	0.3	0.6	0.9		I（A）	0.3	0.45	0.6		I（A）	0.1	0.3	0.5

①在实验过程中，同学是用               的方法改变导体两端的电压。
②分析比较实验序号1、2与3（或4、5与6或7、8与9）的电压和电流变化的倍数关系可得的初步结论是：                                      。
③分析比较实验序号                        可得的初步结论是：当导体两端电压相同时，通过不同导体的电流是不同。
④进一步分析比较表一或表二或表三中的电压和电流的比值，可得到的结论：                。
⑤小李和小明在仔细研究了表一、表二和表三后又有了新发现：导体的材料和导体的横截面积会影响导体两端电压和通过导体电流的比值。小明分析表二和表三得出了“导体横截面积越小，导体两端电压和通过导体电流的比值越小”的结论，你认为这一结论是                   的（选填“正确”或“错误”）。

物理兴趣小组的同学利用图示装置，探究反射声音的强弱与充当反射面的材料是否有关。他们将发声的闹铃置于纸筒A内，将充当反射面的材料置于O处，通过纸筒B倾听反射的铃声强弱。

（1）保持纸筒A和纸筒B的位置     ，只改变充当反射面的材料，让同一位同学倾听反射声音的强弱。实验结果如下表：

反射面材料	大理石	玻璃板	木板	棉布	毛巾	海绵
反射声音 的强弱	最强	强	强	较强	弱	几乎听不到

（2）分析实验结果可以得出：在其他条件相同时，反射声音的强弱与充当反射面的材料     。你还可以得出的结论是     。
（3）实验结果表明，玻璃板和木板反射声间的强弱无法分辨，有同学认为可能是人耳对声音强弱的分辨能力不够造成的，对此，请你提出一个改进的措施或方法：     。
（4）类比光的反射，你认为利用该装置还能研究的问题是     (写出一条即可)
（5）如果利用声音的反射现象，测量声音在空气中的传播速度，应选择表中的     作为反射面效果最好。

在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1．琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关；
猜想2．琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关；
猜想3．琴弦发出的声音的音调高低，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，因为音调的高低取决于声源振动的频率，于是借来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）
A	铜	60	0.76
B	铜	60	0.89
C	铜	60	1.02
D	铜	80	0.76
E	铜
F	铜	100	0.76
G	钢	80	1.02
H	尼龙	80	1.02
I	尼龙	100	1.02

①为了验证猜想1，应选用编号为   、   、   的琴弦进行实验．
为了验证猜想2，应选用编号为   、   、   的琴弦进行实验．
为了验证猜想3 表中的材料规格还没填全，必须知道该项内容，请在表中填上所缺数据．②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，必须进行的操作是                                   ．

物理课后，小南和小雄将一块铜片和一块锌片插入西红柿，做成了一个“西红柿电池”. 小南和小雄想探究“西红柿电池的电压大小与哪些因素有关”。
猜想一：小雄说：“可能与两金属片之间的距离有关”，
猜想二：小南想了想说：“也可能与两金属片插入西红柿的深度有关”. 为了验证猜想是否正确，他们找来了电压表，连成了如图所示的电路.

（1）请你选择其中一个猜想，并提出验证的方法：
（2）目前人们乱扔废旧电池的现象非常普遍，请你针对这种现象，给有关部门提出一条合理建议

吉它演奏的过程中，小华发现琴弦发出的声音的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行探究。经过和同学们讨论，提出了以下猜想：
猜想1：琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关；
猜想2：琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关；
猜想3：琴弦发出的声音的音调高低，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。

为了验证猜想1，应选用编号为___________的琴弦进行实验。为了验证猜想2，应选用编号为___________的琴弦进行实验。表中有的材料规格还没有填全，为了验证猜想3，必须知道该项内容。请你在表中填上所缺数据。

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摆荡得高还是低，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。那么秋千摆动一次的时间会受什么因素影响呢？她做出了以下猜想：  
A．可能与秋千摆动的幅度有关；    
B．可能与秋千和人的质量有关；  
C．可能与秋千吊绳的长度有关。
她决定用单摆模拟秋千，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、细线、刻度尺、铁架台等器材，实验装置如图甲所示。

⑴实验器材中还应该有：______________。
⑵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。

实验次数	摆幅（m）	小球质量（kg）	摆长（m）	时间（s）
1	0.1	0.03	0.8	1.8
2	0.1	0.04	0.8	1.8
3	0.2	0.04	0.8	1.8
4	0.2	0.04	1	2.0

⑶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”）。
⑷不计空气阻力及线与铁钉的摩擦，摆球到达的A、B两点是否在同一水平线上？________（选填“是”或“不是”）。

(6分)小兰在观察提琴、吉他、二胡等乐器的弦震动时，猜想：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，下表是她在实验室控制的琴弦条件。

编号	琴弦材料	琴弦的长度L/m	琴弦的横截面面积S/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材料的关系，你认为她应该选用表中编号为   的琴弦（填字母代号）。这里用到了______________的方法研究的。
(2)探究过程通常采用下列步骤：①实验研究 ②分析归纳 ③提出问题 ④得出结论
你认为小兰要完成本探究的全过程，所采用步骤的合理顺序是                 。

在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，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，可能与琴弦的横截面积有关
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，因为音调的高低取决于声源振动的频率，于是借来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	0.89
C	铜	60	1.02
D	铜	80	0.76
E	铜
F	铜	100	0.76
G	钢	80	1.02
H	尼龙	80	1.02
I	尼龙	100	1.02

（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，必须知道该项内容：请在表中填上所缺数据。

微风吹过，金属管风铃发出悦耳的声音。小明想探究管子发出声音的频率与长度、直径的关系。他选取了材料与管壁厚度都相同、长度和直径都不同的三根直管，将它们用细线悬挂，敲击后，测出各自发出声音的频率，数据如下表：

（1）用刻度尺测量1号管长度如图所示，读数是  cm

（2）三根管中音调最低的是  号。
（3）根据表中数据，能否得出“管子发出声音的频率随长度、直径的增大都会减小”的结论？请说明你的理由。
答：    （能/不能）； 理由：       
（4）小明发现悬挂的金属管发出声音时在做有规律的摆动，认为金属管发出的声音是由于摆动所产生的。请设计一简单的实验来检验小明的想法，简要写出实验方案和判断方法。
实验方案：     ；判断方法       

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______。

小明观察提琴、吉他、二胡等弦乐器的琴弦振动时，猜想：即使在弦张紧程度相同的条件下，发声音调的高低还可能与弦的粗细、长短及弦的材料有关。于是他想通过实验来探究一下自己的猜想是否正确，下表是他在实验时控制的琴弦条件．

编号	琴弦材料	琴弦的长度/cm	琴弦的横截面积/mm^2
A	铜	40	0.5
B	尼龙丝	40	0.5
C	尼龙丝	30	0.5
D	钢	20	0.3
E	钢	20	0.7

（1）如果想探究弦发声的音调与弦的粗细的关系，你认为他应该选用表中编号为______的弦（只填写字母代号）。
（2）想探究弦的音调与弦的长度的关系应选________，想探究弦的音调与弦的材料的关系应选________。本题的探究实验所用的方法叫做__________法。

微风吹过，金属管风铃发出悦耳的声音。小明想探究管子发出声音的频率与长度、直径的关系。他选取了材料与管壁厚度都相同、长度和直径都不同的三根直管，将它们用细线悬挂，敲击后，测出各自发出声音的频率，数据如下表：

（1）三根管中音调最低的是          号（填写编号）。
（2）根据表中数据，能否得出“管子发出声音的频率随长度的增大而减小”的结论？请说明你的理由。
答：   （能/不能）； 理由：                                
（3）小明发现悬挂的金属管发出声音时在做有规律的摆动，认为金属管发出的声音是由于摆动所产生的。请设计一简单的实验来检验小明的想法，简要写出实验方案和判断方法。
实验方案：                                                       ；
判断方法                                                         

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？                 ．

在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，他对此进行了研究。经过和同学们讨论，他提出了以下猜想：
猜想一：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关；
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，他找到了下表所列9种规格的琴弦，因为音调高低取决于声源振动的频率，于是借来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）	编号	材料	长度（cm）	横 截面积（mm^2）
A	铜	60	0.76	F	铜	100	0.76
B	铜	60	0.89	G	钢	80	1.02
C	铜	60	1.02	H	尼龙	80	1.02
D	铜	80	0.76	I	尼龙	100	1.02
E	铜	100	1.02	J	铜		1.02

(1)小华选用了H、I两根琴弦，是为了研究音调的高低与_________的关系，
(2)小惠想选用三根琴弦来验证音调的高低与琴弦横截面积的关系，应选_________（填写编号）的琴弦。
(3)小华认为：如果想选用三根琴弦来验证音调的高低与琴弦的材料的关系，还要添加一根铜琴弦J，请写出它的长度为________cm。