控制变量法与探究性实验方案知识点题库

科学探究的过程一般的程序有七个步骤，下列关于七个步骤的顺序的说法中，正确的是（　　）

A . 提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作 B . 猜想与假设、提出问题、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作 C . 提出问题、评估、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、交流与合作 D . 猜想与假设、评估、提出问题、制定计划与设计实验、分析与论证、进行实验与收集证据、交流与合作

金属的电阻R随温度t（单位：℃）变化的关系为R=R₀（1+αt），式中α为电阻温度系数．要测量某金属的电阻温度系数，实验器材有：恒流电源（能输出恒定电流，且电流可调可读）、量程100mV的电压表、待测金属电阻R、保温容器（带温度计）、开关和导线等

（1）请在图甲在画一根连线，使电路完整；注：待测电阻R已放入保温容器（未画出）
（2）请将实验主要步骤补充完整．
①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；
②在保温容器中添加适量热水，待温度稳定后，闭合开关，记录和的示数，断开开关；
③重复第②步操作若干次，测得多组数据．
（3）算出该金属电阻在不同温度下的阻值R，再绘出R﹣t关系图线如图乙所示，据图可知R₀= Ω，该金属的电阻温度系数α= ℃^﹣1
（4）若电源输出的电源恒为0.5mA，某次操作中电压表的示数如图丙所示，电压表的示数为 mV，此时保温容器内的水温是 ℃

用如图所示的实验电路来“探究——影响电阻大小的因素”，电路中a、b、c、d是四根金属丝．现有几根镍铬合金丝和康铜合金丝，其规格如表所示．为了便于完整探究和分析，实验中要利用控制变量法，要求都相对金属丝a 进行比较，因此电路图中金属丝a 应选表中的 (用编号表示)，b、c、d选表中的 (用编号表示)．

编号	材料	长度(m)	横截面积(mm²)
①	镍铬合金	0.5	0.5
②	镍铬合金	0.8	0.8
③	镍铬合金	0.3	1.0
④	镍铬合金	0.3	0.5
⑤	康铜合金	0.3	0.5
⑥	康铜合金	0.8	0.8

如图所示，在两块相同的玻璃板上，分别滴一滴质量相等的酒精。

（1）通过观察图中情景可知，他探究的是酒精蒸发快慢与是否有关.此实验过程中需控制酒精的和其表面上方空气流动快慢相同。
（2）过一段时间观察发现，左边玻璃板上的酒精还存留一部分，右边的玻璃板的酒精完全消失了，由这个实验现象，我们能得到的结论是。

小伟探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”，电路如图34，烧瓶中盛有质量相等的煤油，电阻R₁>R₂ ．
（1）把两个电阻串联，通电一段时间后，比较两烧瓶中温度计示数的变化，这是为了探究电流通过导体时产生的热量与的关系。
（2）小伟将装置改装（如图35，两烧瓶中的电阻R₁相同）来比较不同物质的吸热情况，实验数据记录如下表。

物质	质量/kg	初温/℃	末温/℃	加热时间/min
水	0.3	20	25	6
煤油	0.3	20	30	6

①根据实验数据可得：不同物质，。
②根据上表数据计算水在这个过程中吸收热量Q_水= J（c_水＝4.2×10³J/(kg·℃)）

（1）如上图所示，是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，两阻值分别为R和2R，合上开关后，通过它们的相同；若两瓶中盛有质量、初温均相同的同种液体，经过相同时间后（选填“左”或“右”）瓶里液体的温度更高。

（2）在“神十”发射升空过程中，舱内宇航员王亚平的机械能是的（选填“增大”“不变”“减少”）。
核能是新能源，目前获取的两个重要途径是原子核的裂变和变。

在“探究热水冷却时温度与时间的关系”实验中，实验装置如图1所示．记录的实验数据如表．

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
时间t/min	0	5	10	15	20	25	30	35
温度t/℃	70	50	35	51	23	22	22	22

（1）表格中有一个温度值是错误的，错误的温度值是℃．
（2）根据表中的正确数据，在图2所示的方格纸上画出温度与时间的关系图象．
（3）根据图象，得出的探究结论是什么？
（4）如果要缩短实验时间，在不改变热水初温和环境温度的条件下，解决的办法是.

小明在玩“水枪”玩具时，发现“水枪”水平放置，如果推动活塞的速度越快，水枪离地面的高度越高，水就会射得越远，据此，他提出了如下猜想：在空中水平抛出的物体，落地的水平距离与抛出的初速度及抛出点离地面的高度有关，为验证猜想，小明找来了如图所示装置进行实验．

（1）让小球从斜槽上自由滚下，是为了使小球到达水平槽时具有一定的；小球从斜槽滚下，重力势能（选填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）保持不变，分别让同一小球从斜槽上A、B、C位置由静止自由滚下，分别测出小球落地的水平距离S_A、S_B、S_C ，发现S_A＞S_B＞S_C ．这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与有关．
（3）逐步降低抛出点离地面的高度，分别为h₁、h₂、h₃ ，每次都让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下，分别测出小球落地的水平距离s₁、s₂、s₃ ，发现s₁＞s₂＞s₃ ．这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与有关．
（4）若在水平槽铺上毛巾，使抛出点离地面的高度为h₃ ，让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下，测出小球落地的水平距离为s₄ ，根据上述实验的结果，应该有s₄s₃（选填“＞”、“＜”或“=”）．

小明想知道小灯泡的亮暗程度与什么因素有关．于是他找来了额定电流均小于0.6A，额定电压是2.5V的灯L₁和额定电压是3.8V的灯L₂ ，先后接在电源电压恒为6V的电路中，按照如图所示1的电路开始探究．

（1）请你用笔画线代替导线，根据图1所示的电路图，将图2所示实物图连接完整．
（2）若小明连接电路后闭合开关，灯L₁很暗几乎不发光，移动滑片P也不能改变灯的亮度．原因是他把滑动变阻器的．（选填“A，B”或“C，D”）接线柱接入了电路．
（3）小明排除故障后，按图所示的电路继续进行实验：
①闭合开关，滑片P向（选填“A”或“B”）端移动，使灯L₁发光，测出灯L₁的相关物理量，记录和计算结果如下表：
次数
电压/V
实际功率/W
电阻Ω
1
1.6
0.20
0.32
8.00
2
2.5
0.24
0.60
10.42
3
2.8
0.26
0.73
10.77
②请将记录数据时遗漏的物理量和单位填入表格的空白处．
（4）小明注意到灯L₁的亮度变化是：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮．结合表中数据得出的结论是小灯泡的实际功率越，小灯泡越亮．灯L₁的额定功率是 W．
（5）用L2替换L₁重复上面的实验时，需要改变表的量程，发现灯L₂的亮度变化规律与灯L₁相似．若该电表的另一个量程已损坏，在不添加任何器材的情况下，请在方框内图3画出能测量小灯泡L₂额定功率的实验电路图．
（6）小明在实验结束后与同学们讨论：
①有同学认为“用上表中灯L₁的3次电阻的平均值代表它的电阻更准确．”这种说法错误的原因是他忽略了对小灯电阻的影响．
②有同学认为“把灯L₁换成定值电阻，该实验可以用来研究导体中的电流与电压的关系．”你认为这种说法（选填“正确”或“错误”）．

用如图的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”．

（1）实验中通过观察来比较电流产生的热量的多少．
（2）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入、的同种液体．
（3）为达到实验目的，选用的两电阻丝的阻值．（选填“相等”或“不等”）
（4）实验结论是．
（5）该实验装置还可以研究通电时间一定时导体产生的热量与电流的关系，你还需要的操作是，观察在相同的时间内，（选填“同一”或“不同”）温度计上升的示数．
（6）该实验装置还可以比较水和煤油的吸热能力，应将甲、乙换成（选填“相同”或“不同”）的电阻丝，要使水和煤油的（选填“质量”或“体积”）相同，一段时间后，观察温度计上升的示数，进行比较．

小丽同学发现在电梯、地下停车场内手机的通话质量不好，有时甚至无法通话，这是由于（选填“声”或“电磁”）信号被屏蔽引起的．于是她和同学们找来形状、厚度相同的带盖金属盒、塑料盒各一个及A、B、C三部同品牌同型号均可正可正常使用的手机进行了如下实验：

①将B、C手机放在实验台上，用A手机分别拨打B、C手机，均能接通；

②将B、C手机分别放在塑料盒和金属盒中，盖紧盖子．保持A手机的位置不变，用A手机拨打B、C手机，发现B能接通、C不能接通；

③将B、C手机从盒中取出，保持A手机的位置不变，用A手机分别拨打B、C手机，均能接通．

根据上述实验现象，可得出的结论是：．

小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的圆柱形容器，分别装有一定量的水和盐水，对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究，其装置和弹簧测力计示数如图所示：

（1）根据实验现象，你有什么发现，请写出两条①；②
（2）求在图丁中圆柱体所受的浮力
（3）圆柱体的体积和密度分别是多大？(g取l0N/kg)

学校要开运动会，几个同学讨论怎样才能把铅球掷得更远。

小莉认为：铅球掷出的距离，可能与掷出铅球时的速度大小有关；

小强认为：铅球掷出的距离，可能与掷出铅球时的射出仰角θ（投掷方向与水平方向的夹角）有关。

小红说：“我们还是通过实验来探究吧”，于是，他们制作了一个小球弹射器（如上图所示），它能使小球以不同速度大小和方向射出，弹射方向与水平的仰角，可由固定在铁架台上的量角器读出，他们通过 5 次实验得到下表中的数据：

请你根据上述所收集的信息和相关证据回答下列问题：

（1）为了验证小莉的猜想，应选用序号为、、的实验数据，得出的结论是：在一定时，物体抛出越大，抛出的距离越远。
（2）为了验证小强的猜想，应选用序号为、、的实验数据，射出仰角θ为时，物体抛出的距离最远。
（3）上述实验完成后，小红忽然想到物体抛出的距离是否会与抛出点的高度有关呢？请你帮小红设计一个方案进行探究。你的方案是。

为探究水蒸发快慢与哪些因素有关，在四块相同的玻璃板上各滴一滴质量相同的水，如图甲所示.

（1）请你依据图甲提出一个可探究的科学问题.
（2）如果选择 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 两图进行实验探究，所选择的自变量是.
（3）小军同学猜想水蒸发快慢还可能与水的多少有关，于是继续进行了如下探究；在相同环境下的两块相同的玻璃板上分别滴上一滴和两滴水（如图乙所示），观察并比较两图中哪块玻璃板上的水先蒸发完.从实验设计环节看，你认为他存在的主要问题是.

探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验。

如图甲和乙所示，两个透明容器中密闭着等质量的空气，两容器中的电阻丝串联起来，连接到电源两端，通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度差的变化。

（1）在图甲中，通过两电热丝的电流；是探究通过导体产生的热量与通过导体的关系。
（2）在图乙中，是探究电流与通过导体产生的热量与导体的关系。
（3）在该实验中，我们是通过观察U形管中液面的来比较各容器中电热丝产生热量的多少的。
（4）英国物理学家焦耳通过大量实验，最先精确的确定了电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的成正比，跟成正比。这个规律叫做焦耳定律，其表达式为。

如图所示，平静的泳池水面上漂浮着一只小皮球，多多打算用扔石子荡起水波的方法将皮球推向泳池边。但他发现小石子扔进水中，激起了一圈圈水波向外扩展，而皮球几乎只在原处“蹦蹦跳跳”，并未随水波向外水平移动。

多多猜想其中的原因可能是：

猜想A：小石子使水产生的振动不够强，水波太小，水对皮球的水平推力太小；

猜想B：皮球浸入水中深度过浅，水对它的水平推力太小；

猜想C：向外逐渐扩展的水波，是被石子击中的那部分水，将竖直方向的振动向外依次传播而形成的，而水并未水平移动，故对皮球没有产生水平推力。

为了验证猜想，他设计了如下的实验步骤：

①安全起见，选择一个较浅(膝盖以下)的水池，将质量不同的小木块、小纸船、乒乓球置于平静水面以O为圆心的同一圆上(它们浸入水中的深度不同)，如图所示：

②用手代替石子，以一定的频率沿竖直方向拍打水面O点处；

③拿走纸船和木块，改变拍打水面的方向，观察乒乓球的运动情况。

（1）在验证猜想A时，他用不同的力度沿竖直方向拍打水面，若发现乒乓球没有水平移动，则说明：球是否能水平移动与水波大小(填“有关”或“无关”)。
（2）实验步骤①②是为了验证猜想(填字母)。实验时，若观察到三个物体都只在原位置上下振动，多多由此得到结论：物体是否水平移动与浸入深度无关。你认为这结论是否可靠? ，原因是。
（3）实施步骤③时，若发现除了竖直拍打外，其他拍打方向均能使乒乓球在水平方向上移动，说明当时多多所扔的石子几乎都是以方向入水的。
（4）要验证猜想C，需再提供几个的乒乓球，将几个乒乓球分别放在以O点为圆心的同心圆上，用手以一定频率沿竖直方向拍打水面O点处，观察乒乓球的运动情况。(均填“相同”或“不同”)

在“探究影响摆球摆动周期的因素”实验中，用两个不同质量的小球、长度不同的摆线、改变摆动的幅度，做了甲、乙、丙、丁4次实验，如图（a）所示，并在表（b）中记录了实验数据。（已知摆长L₁﹥L₂ ，摆球质量m₁<m₂ ，摆角θ﹥α）

（1）分析比较甲和乙两次实验，可得出的初步结论是：当和相同时，摆动周期与摆球质量（选填“有关”或“无关”）。
（2）分析比较两次实验，可得出的初步结论是：当摆长和摆球质量相同时，。
（3）分析比较丙和丁两次实验，可得出的初步结论是：。

体育课上进行班内足球对抗赛，王海在挑选比赛用球时，为了比较两只耐克牌足球的弹性大小，他设计了几种方案，你认为最好的方案是（）

A . 用手分别按压足球，比较它们的软硬程度 B . 用脚分别踢足球，比较它们飞出去的距离 C . 把足球用力向草坪上掷去，比较它们反弹后离草坪的高度 D . 把足球置于同一草坪上方同一高度自由下落。比较它们反弹后离草坪的高度

在学习二胡演奏过程中，小宁同学发现琴弦发出的声音音调高低受各种因素的影响，她决定对此进行研究，经过和同学们讨论提出了以下几种猜想

猜想一：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关

猜想二：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关

猜想三：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关

为了验证上述猜想是否正确，她和同学们找到了表中所列4种规格的琴弦，进行实验。

编号	规格			声音的音调
编号	材料	长度/cm	横截面积/mm²	声音的音调
A	尼龙	55	0.5	最高
B	尼龙	55	1	较高
C	尼龙	80	1	最低
D	镍合金	①	0.5

（1）为了验证猜想二，应选编号两种规格的琴弦进行实验。
（2）为了验证猜想三，应选编号两种规格的琴弦进行实验。根据表中的数据，小宁分析得到结论：。
（3）在验证猜想一时，小宁发现粗心的同学没有把表中的数据填全，表中①的位置所缺数据是cm。
（4）小宁在这个探究实验中，采用的研究方法是。

在比较不同物质的吸热能力的实验中，使用了相同的酒精灯分别对质量相同的水和媒油加热相同的时间，然后分析温度的变化量得出结论，这种实验探究方法叫做，该实验是利用（选填“热传递”，或“做功”）的方法来改变水的内能。

次数	电压/V		实际功率/W	电阻Ω
1	1.6	0.20	0.32	8.00
2	2.5	0.24	0.60	10.42
3	2.8	0.26	0.73	10.77

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