初中物理控制变量法与探究性实验方案试题

某兴趣小组将一张硬卡片对折，在开口的一边剪两个小豁口 $A$和 $B$，然后套上橡皮筋，做成了一个会跳的卡片（如图所示）。为了探究卡片跳起的高度与哪些因素有关，该兴趣小组提出了如下猜想：

$A$、与卡片的质量有关

$B$、与橡皮筋的形成变量有关

$C$、与橡皮筋的条数有关

为了验证猜想，小组选用几根相同的橡皮筋和几张相同的卡片进行实验。

（1）小明将图中的卡片反过来，把它放在桌面上用手向下压，使橡皮筋伸长，迅速松开手，观察到的现象是　　，这个现象说明：发生弹性形变的橡皮筋能对卡片　　，因此它具有弹性势能。

（2）探究跳起高度与质量是否有关，应选择质量不同的卡片，控制其它实验条件相同。操作中将卡片反过来，每次把它在桌面上用手压平的目的是　　。

（3）探究跳起高度与橡皮筋形变量是否有关，请你为该小组提供使橡皮筋的形变量不同的两种方法：①　　②　　。

小敏在探究"滑动摩擦力大小与哪些因素有关"的实验时，分别进行了如图所示的操作。

（1）实验时，不管在何种表面上，弹簧测力计拉木块要做 　　运动，根据平衡力的知识，此时，滑动摩擦力的大小就等于弹簧测力计的示数。

（2）比较甲、乙两图可知，在压力一定时， 　　，滑动摩擦力越大。

（3）小敏比较甲、丙两图得出结论：压力越大，滑动摩擦力越大。你认为小敏的结论是否正确？ 　　，理由： 　　。

下列是初中物理的几个探究实验：①探究"平面镜成像的特点"；②探究"物体动能跟哪些因素有关"；③探究磁场时，引入"磁感线"；④探究"电流与电压的关系"，其中，采用了"控制变量法"的是 $\mathbf{(}$ 　　 $\mathbf{)}$

A．

①和③

B．

②和③

C．

①和④

D．

②和④

观察和实验是进行科学研究的基本方法，也是认识自然规律的重要途径。控制变量法就是一种常用的物理实验研究方法，如图所示的各项实验中不属于这种方法的是 $($　　 $)$

A．将两支试管放入一个烧杯中做熔化实验

B．取两根相同的蜡烛做平面镜成像实验

C．将两根电阻丝串联起来探究电热与电阻的关系

D．用一只手捏住物体探究压强与受力面积的关系

小明同学想：物体从斜面的同一高度释放后滚动的快慢一样吗？他猜想物体滚动的快慢可能与物体的质量和形状有关。小明选择下列物品进行实验：一把米尺、一块塑料板、一个小球，同样规格的一只装满水的瓶子和一只空瓶子，如图所示，不考虑水的惯性对瓶子转速的影响。实验步骤如下：

①用塑料板搭成一个倾斜角度较小的斜面。

②将米尺横放在这块塑料板上，并握往它。

③将小球、装满水的瓶子和空瓶子放在斜面上。

④移走米尺，同时释放三个物体并观察它们滚动的快慢。

请回答下列问题：

（1）选取小球时应该注意的问题是　　。

（2）下面关于移走米尺的两种方案，你认为较为合理的是　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$。

$A$．沿箭头 $a$方向，快速将米尺移走

$B$．沿箭头 $b$方向，快速将米尺移走

（3）在步骤④中，要判定物体滚动的快慢与物体的形状是否有关，你的观察对象和方法是：　　。

在探究阻力对物体运动的影响时：

（1）如图甲所示让小车从同一个斜面的同一高度静止释放，目的是 　　。由图可知，小车受到的阻力越小，小车运动的路程 　　。如果小车在绝对光滑的水平面上运动，小车将 　　。

（2）在辨析图乙小明、小华的观点，研究力与运动的关系时，为什么设计探究阻力对物体运动的影响，而不设计探究推力对物体运动的影响，理由是 　　。

如图所示，探究重力势能的大小与哪些因素有关时，为了显示重力势能的大小，甲用橡皮泥代替沙子，乙用海绵代替沙子，你认为更合适是 　　（甲 $/$ 乙）的方法，理由是 　　。

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。

在探究"浮力的大小跟液体的密度是否有关"的实验中，小明找来烧杯，清水、盐水细线、弹簧测力计和小石块。实验步骤如下；

（1）用弹簧测力计测出小石块在空气中重为 $G$ ；

（2）把小石块浸没在清水中，读出弹簧测力计的示数为 $F_1$ ，则小石块受到的浮力 $F_{浮}=$　　；

（3）把小石块浸没在 　　中，读出弹簧测力计的示数 $F_2$ ，求出小石块此时受到的浮力 $F{\text{'}}_{浮}$ ；

（4）若 $F_{浮}$　　 $F{\text{'}}_{浮}$ （选填"等于"或"不等于" $)$ ，说明浮力的大小跟液体的密度有关。

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， 　　。

今年5月，昆明市气温连续10天达到 ${30}^{°}\text{C}$左右，让“冬无严寒，夏无酷暑”的昆明人着实体验了一下什么叫“酷暑难耐”。往室内地面上洒水、打开窗户通风、尽量穿短衣短裤等避暑手段纷纷登场。这些措施为什么可以使人感觉到凉爽？小林同学准备了滴管、水、两块玻璃片、吹风机（有加热和不加热两档），请你加入进来一起探究蒸发快慢与哪些因素有关。

（1）小林用滴管把两滴水分别滴在两块玻璃片上，并将其中一滴水摊开，把它们放在室内，观察蒸发情况，这是探究蒸发快慢与　　的关系；

（2）如果要探究蒸发快慢与液体表面空气流动快慢的关系，应该　　然后用吹风机（不加热档）　　，观察蒸发情况；

（3）为了探究蒸发快慢与温度的关系，小林用滴管把两滴水分别滴在两块玻璃片上，然后用吹风机（加热档）去吹其中一滴水，观察蒸发情况，这样做是　　的，原因是　　；

（4）该实验将水滴在玻璃片上而不滴在木板上，这是为了　　；

（5）发烧病人使用酒精擦拭身体降温比用水擦拭的效果更好；一滴油和一滴水掉在玻璃桌面上，水很快就不见了，而油还在，由此，你的猜想是　　；

（6）小林同学上公共厕所洗完手后，用如图所示的烘干机（手一放进去就自动吹暖风的机器）使手上的水快速蒸发。当他把干燥的左手和沾水的右手，同时放进烘干机内，左手感觉吹的是暖风，而右手感觉吹的却是凉风，这是因为　　。

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。

为了研究圆柱体浸入水的过程中水对容器底部的压强情况，某小组同学选用高度H、底面积S均不同的圆柱体A和B进行实验。如图所示，他们设法使圆柱体A逐步浸入水中，测量并记录其下表面到水面的距离h及水对容器底部的压强p，接着仅换用圆柱体B重新实验，并将全部实验数据记录在表一中（实验中容器内水均未溢出）。

表一：

圆柱体	实验序号	h（米）	p（帕）	圆柱体	实验序号	h（米）	p（帕）
A H为0.4米 S为0.03米 ^2	1	0	7000	B H为0.3米 S为0.05米 ^2	7	0	7000
	2	0.10	7200		8	0.12	7400
	3	0.20	7400		9	0.18	7600
	4	0.40	7800		10	0.24	7800
	5	0.50	7800		11	0.30	8000
	6	0.60	7800		12	0.40	8000

①分析比较实验序号 　　数据中p和h的关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一圆柱体浸入水的过程中，当h＜H时，p随h的增大而增大。

②分析比较实验序号4、5与6或11与12数据中p和h的关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一圆柱体浸入水的过程中， 　　。

③由实验序号3与8或4与10的数据及相关条件，发现两圆柱体浸入水的过程中，存在h不同而p相同的现象。若用圆柱体A、B进一步实验，请在表二中填入拟进行实验的数据，使每一组实验中水对容器底部的压强p相同。

表二

实验组号	h A（米）	h B（米）
第Ⅰ组	0.10
第Ⅱ组		0.18

如图所示，是小明制作的多功能实验装置，小车放在水平面上，把支架竖直固定在小车上，在支架中点 $O$ 处用一细线悬吊一个质量为 $m$ 的小球，其重力作用线刚好经过静止在小车上的小桶的中心。

（1）小车静止时，剪断细线，小球恰好落在小桶中；若拉着小车水平匀速直线运动的同时剪断细线，小球还能落在小桶中吗，为什么？

（2）利用小明的实验装置，提出一个还能研究的物理问题，并请写出研究该问题的主要操作方法。