控制变量法与探究性实验方案知识点题库

质量相等的甲、乙两种液体，初始温度相同．用两盏完全相同的酒精灯分别加热，记录的温度与时间变化的曲线如图，可知比热容C_甲C_乙．（填＞、＜或=）

如图是探究物质吸热性质的实验装置图，在两容器内分别装入质量相同的水和煤油，用两个相同的电加热器加热，用温度计测量液体吸收热量后升高的温度值．

（1）用两个相同的电加热器加热相同时间的目的是：
（2）要使水和煤油升高相同的温度，哪个需要加热的时间长？答：
（3）下表是实验记录的数据．请分析实验数据，回答下列问题：
①比较1、2的实验数据得出的结论是：质量相同的同种物质，升高不同的温度，吸收的热量；
②比较1、4的实验数据得出的结论是：质量相同的不同物质，吸收相同的热量，升高的温度
③比较2、4的实验数据得出的结论是：
液体名称
实验次数
液体质量
m/g
液体初温
t₁/℃
液体末温
t₂/℃
升高的温度
t₂﹣t₁/℃
通电时间
t/min
水
1
100
20
38
18
4
2
100
20
56
36
8
煤油
3
100
20
29
9
1
4
100
20
56
36
4

在青铜峡市“中华黄河坛”文化长廊中，有一尊高大的人物雕像栩栩如生，这引起了小华的兴趣，他想测算的雕像的质量以及它对莲花底座的压强有多大，为此，小华从黄河坛文化馆中获取了以下资料：①一枚用同样材质做成的按比例缩小的雕像样品；②雕像的实际高度H；③从数学知识的角度获知，雕像与样品的体积比等于它们高度比的立方；在此基础上，小华又找到了天平、刻度尺、一个能够放入雕像样品的大号量筒、细线、清水等器材进行测算．

（1）要测算雕像的质量M，你认为小华至少需要进行哪些操作测量，并用字母表示这些测量的物理量；
（2）请你用已知量、测得量，推导出测算雕像质量M的表达式；
（3）若莲花底座的受力面积为S，请你写出雕像对莲花底座压强的表达式P=（用已知量、测得量表示）．

在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”时，把两段电热丝A，B分别放在如图所示的甲、乙两个完全相同的烧瓶中并接入电路，在烧瓶中加入质量、初温均相同的煤油，再分别插入相同的温度计．闭合开关通电一定时间，可以通过温度计的示数变化情况，了解电热丝产生热量的多少．已知A，B两电热丝的电阻分别为R_A ， R_B ，且R_A＞R_B ．这个方案是用来探究和通电时间相同时，电流通过电热丝产生的热量与大小的关系．请你应用所学知识推断，实验过程中（选填“甲”或“乙”）烧瓶内煤油的温度升高得更快．

为研究不同物质的吸热能力，用图所示的实验装置来进行实验：

（1）实验中两烧杯中初温相同的液体，还应满足和的条件；
（2）用两个相同的酒精灯同时对两只烧杯加热，其目的是
（3）在实验中可以观察到升高相同的温度，酒精灯加热时间不同；从而可以得到的初步结论是．

某兴趣小组计划探究“铝棒的发声”．同学们使用一根表面光滑的实心铝棒，一只手捏住铝棒的中间部位，另一只手的拇指和食指粘少许松香粉，在铝棒表面由手捏部位向外端摩擦，可以听见铝棒发出声音，而且发现在不同情况下铝棒发声的频率是不同的，为了探究铝棒发声频率的影响因素，该兴趣小组找到不同规格的铝棒、虚拟示波器等器材进行探究．实验前同学们提出了以下猜想：

猜想A：铝棒发声的频率可能和铝棒的横截面积有关

猜想B：铝棒发声的频率可能和铝棒的长度有关

猜想C：铝棒发声的频率可能和手捏铝棒的部位有关

为了验证猜想A，同学们选择4根铝棒，每次均捏住铝棒的中间部位，由手捏部位向外端摩擦，实验所得的数据记录于下面的表格中，在2%的误差允许范围内（频率相差在70Hz以内）的测量值可以认为是相等的．

实心铝棒	铝棒长度L/×10^﹣2m	横截面积S/×10^﹣5m²	频率f/Hz
1	71	2.9	3500
2	78	2.9	3146
3	71	5.2	3530
4	78	11.7	3134

（1）分析表格中数据，可知铝棒的发声频率与横截面积是的．（选填“有关”或“无关”）
（2）为了验证猜想B，同学们选择横截面积均为2.9×10^﹣5m²的铝棒，实验所得的数据记录于下面的表格中，同学们从表中前两列数据很难得出频率f与长度L之间的关系，他们利用图象法处理数据，画出了频率f与长度的倒数 $\text{[math]}$ 的关系如图所示，分析可知发生频率f与铝棒的长度L的关系是．
实心铝棒
铝棒长度L/×10^﹣2m
频率f/Hz
铝棒长度倒数1/L（m^﹣1）
1
50
5000
2
2
71
3500
1.4
3
78
3146
1.28
4
91
2700
1.1
5
105
2375
0.95
（3）同学们又通过实验探究了铝棒发声的频率和手捏铝棒部位的关系，在实验过程中，有同学们将发声的铝棒一端插入水中，可以看到现象，有同学用手迅速握住正在发声的铝棒，可以听见声音很快衰减，原因是．

物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动，这种运动只在没有空气的空间才能发生，在有空气的空间，如果空气阻力相对物体的重力比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似地看作自由落体运动．为了探究自由落体运动时间与哪些因素有关，同学小王有如下猜想：

猜想一：物体下落的时间与物体的材料有关；

猜想二：物体下落的时间与物体下落的高度有关；

猜想三：物体下落的时间与物体的质量有关．

为验证猜想的正确性，几位同学用三个金属球做了一系列实验，

实验数据记录如下：

实验序号	材料	物体质量（kg）	下落高度（m）	下落时间（s）
1	铁球	1	20	1.96
2	铁球	1	30	2.47
3	铅球	1	20	1.96
4	铅球	2	20	1.96

（1）为了验证猜想一，应比较实验序号和，结论是：；
（2）小敏同学也对这个问题进行了研究，她让质量相等的铁球和纸团同时从三楼由静止开始下落，她发现两者下落时间（填“相等”或“不相等”），原因是：．

牛顿在探究“阻力对物体运动的影响”实验后，揭开了物体运动的规律，从而得出了“牛顿第一定律”

（1）为使小车每次到达水平面时的速度相等，每次都要让小车从斜面上的位置由静止开始下滑．
（2）分别选用毛巾、棉布和木板进行实验，目的是通过改变从而改变小车在水平面运动时受到的摩擦阻力；实验过程中，应将毛巾、棉布平整地铺在段（选填“AB”或“BC”或“AC”）．
（3）由于受阻力作用小车在水平面上做减速运动，小车运动到D点时速度为v₁ ，若所受外力突然消失，小车到达E点速度为v₂ ，则两者的大小关系是v₁v₂ ．
（4）牛顿曾说过，如果说我比别人看得更远些，那是因为我站在了巨人的肩膀上.这体现了牛顿谦逊的品质.但前人的研究确实对牛顿产生了启迪，其中的一位巨人就是伽利略，他400多年前的研究思想一直闪耀着理性的光辉.伽利略之前观测到，钟摆来回摆动的高度是相同的，如图甲.他设想了这样一个实验：在左边一个固定的斜坡上滚下一个球，球又滚上右边不同坡度的斜坡，如果球没有受到摩擦阻力的作用，他认为这个球在右边任何坡度的斜坡上滚到的高度都与起始高度一样，好像这个球“记住”了起始高度.经过进一步思考，伽利略推断，如果右边的斜坡变成平坦，球将会一直匀速滚动下去，如图乙.请回答：
像科学家那样“进一步思考”：图丙是伽利略想象的每隔相同时间在右边不同坡度的斜坡上球的位置，他认为当斜坡倾角变小时，小球速度.（选填“减小快”、“减小慢”或“不变”）于是他大胆推测：当斜坡变成光滑而平坦时，球将做运动.
（5）伽利略认为，球匀速滚动是球的“自然运动”状态，“自然运动”是球所具有的属性.在我们今天看来，球的这种属性称为.

一个小球固定在弹性细杆的末端，弹性细杆竖直安置在一个平台上，小球静止时在平衡位置O，当小球被拨离平衡位置到A处后释放，小球将和杆一起按如图所示的方式来回振动。若将小球从A出发再次回到A确定为振动1次，可以数出一段时间内小球来回振动的次数(取整数)。

小组同学猜想小球在1分钟内的振动次数可能受下列因素影响。

甲．细杆长度；乙.小球开始释放位置与平衡位置之间的距离AO；丙.小球质量

他们想通过实验来探究影响小球在1分钟内振动次数的因素。于是设计了实验记录表一，并将些有关的实验条件及数据记录在表一中：

①根据表一中的信息，你认为可以探究的相关因素是

A.甲 B.乙 C.丙 D甲和乙 E甲和丙

F乙和丙 G.甲、乙、丙 H与甲、乙、丙无关的其它因素

请说明你选择该选项的依据：

②小组同学随后进行了实验，并把实验结果记录在表二中

根据表二中的信息，你认为影响小球1分钟内振动次数的因素是，

A.甲 B.乙 C.丙 D甲和乙 E甲和丙

F乙和丙 G.甲、乙、丙 H与甲、乙、丙无关的其它因素

请说明你选择该选项的依据：

有如图所示的两套相同装置，分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料，点燃后加热质量相等的同种液体，通过比较燃料，（选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”）后温度计示数的变化，来判断两种燃料的热值的大小。燃料燃烧，转化为内能，用比热容的液体可以使实验现象更明显。（实验中液体没有沸腾）

小李家装修新房时考虑声学吸音效果。他想比较几种常见装修材料的吸音性能，他找来相同的四种小块材料（聚酯棉、软木、泡沫），进行了图示实验：桌面上放一个玻璃杯，在玻璃杯下分别放上待测试的小块材料，将悬挂在细线下的小球拉到同一高度释放去敲击玻璃杯，仔细比较玻璃杯发出的声音大小。

（1）他找来相同的四种小块材料（聚酯棉、软木、泡沫），这里的相同主要是指(质量、体积、厚度)；
（2）小李实验数据记录如下表：你认为表中空格处应填入；
（3）小李实验中的三种材料，仅从吸音性能的角度考虑，最适合隔音墙装修的是；
（4）从上面实验中你认为影响吸音性能的因素有（写出一个即可）。

在“比较纸锥下落快慢”的活动中：

（1）如图甲所示把两个等大的圆纸片，裁去大小不等的扇形，做成如图乙所示的两个锥角不等的纸锥．如果要测量两个纸锥的下落速度，需要的测量工具有和．
（2）为了比较纸锥下落的快慢，将两个锥角不同的纸锥从同一高度同时释放时，应该选择（选填“乙”或“丙”）所示的位置开始释放，通过比较下落至地面的来比较纸锥下落的快慢；还可以比较同一时刻纸锥下落的来比较下落的快慢．
（3）实验中发现时间较难测量，为了便于测量时间，应该在图乙中选择纸锥（选填“A”或“B”）进行实验较好．
（4）小芳又猜想纸锥从同一高度下落的快慢可能与纸锥的锥角、纸锥的重量有关，并打算继续用乙图中的这两个纸锥研究纸锥下落快慢与锥角的关系，小明认为这样做不科学，你认为不科学的原因是．

在探究声音的特性时，进行如下实验：

如图示，先拨动张紧的细橡皮筋，再拨动粗橡皮筋，观察先后两次发声时橡皮筋振动快慢及声音的特点，记录如下表：

实验2如图所示，两次敲打音叉，观察泡沫球被弹起，第一次轻敲音叉，发现泡沫球被弹起的高度较小：第二次重敲音叉，发现泡沫球被弹起的高度较大，而且音叉前后两次发出的声音是前者较小后者较大。

分析以上实验，回答下列问题：

（1）实验1主要是研究声音的与发声体振动的关系：发声体振动的越快，声音的。
（2）实验2主要是研究声音的与发声体振动的的关系：发声体振动的越大，声音的。

为了研究摆动的周期与摆球质量的关系，应保持（）

A . 摆线的长度和摆球的质量不变，改变摆动的幅度 B . 摆线的长度和摆动的幅度不变，改变摆球的质量 C . 摆动的幅度和摆球的质量不变，改变摆线的长度 D . 摆动的幅度和摆球的质量、摆线的长度都不变，改变摆球的形状

为了知道金属杆的伸长与什么因素有关，我们对同种金属制成的不同规格的样品进行了测试，获得了如下的实验数据:

（1）这种金属制成的金属杆在拉力作用下伸长的长度与拉力、长度、横截面积的数学关系表达式为 $\text{[math]}$ ;其中 $\text{[math]}$ ，由数据形式变为公式形式运用了.
（2）分析数据可知，在拉力、金属杆长一定时，金属杆伸长的长度与金属杆的横截面积的关系可以用图像中的图线来表示.

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：

编号	琴弦的材料	琴弦的长度/cm	琴弦的横截面积/mm²
①	钢	20	0.3
②	钢	A	B
③	钢	40	0.5
④	尼龙丝	30	0.5
⑤	尼龙丝	40	0.5

（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，则表中缺少的数据应为A， B。

下面是初中物理中的几个研究实例；①研究电流时，把电流比作水流；②研究利用杠杆是否省力时，不计杠杆质量；③学习内能时，用运动的小球具有动能来类比做无规则运动的分子也具有动能；④研究动能与速度的关系时，让物体的质量保持不变，其中，采用了相同研究方法的是（）

A . ①和② B . ①和③ C . ②和④ D . ③和④

为了研究在水平方向上做直线运动的物体速度的变化量与哪些因素有关，小红同学分别用水平方向、大小不同的力拉着质量不同的物体在光滑的水平面上作直线运动．他们测出了物体运动时受到的拉力 F、速度变化量△v 和速度变化时所用的时间 t，并把实验数据记录在下表中．

表一（m _物为 1kg）

实验序号	拉力F（N）	时间t（s）	速度变化量Δv（m/s）	Δv/t（m/s²）
1	2	1	2
2	2	2	4
3	2	3	6
4	4	3	12
5	6	3	18

表二（m _物为 2kg）

实验序号	拉力F（N）	时间t（s）	速度变化量Δv（m/s）	Δv/t（m/s²）
6	2	1	1
7	2	2	2
8	2	3	3
9	4	3	6
10	6	3	9

①初步分析比较实验序号的数据可以得出：用大小相同的力沿水平方向拉着质量不同的物体作直线运动，所用时间相同，．

②初步分析比较实验序号1、2与3或6、7与8的数据可以得出：．

③初步分析比较实验序号3、4与5或8、9与10的数据可以得出：．

④为了研究速度的变化量△v和这些因素的数量关系，小红计算了速度的变化量△v和所用的时间t的比值△v/t，并将结果分别记录在表一和表二的最后一列中．请将表一和表二的第五列数据填写完整．

然后小红分析了△v/t与物体的质量m、受到的拉力F的关系，可以得出：

a．初步分析比较表一或表二可得：．

b．初步分析比较实验序号3、8或4、9或5、10等数据可得：．

在观察吉他、二胡等弦乐器演奏的过程中，小雨发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的，他猜想：即使在弦张紧相同的条件下，琴弦发出声音的音调高低可能与琴弦的横截面积、长短、以及材料有关。为了验证这些猜想，他们找来了一些琴弦，其规格分别如表：

为了验证这些猜想，他们找来了一些琴弦，其规格分别如下表所示：

编号	材料	长度/cm	横截面积/mm²
A	钢	20	0.3
B	钢	20	0.7
C	尼龙	30	0.5
D	钢	40	0.5
E	尼龙	40	0.5

（1）如果小雨为了探究琴弦发出声音的音调高低与材料的关系，可选用编号为的琴弦进行研究；
（2）如果小雨选择编号为A、B的琴弦，那么他可以探究琴弦发出声音的音调高低与的关系；
（3）如果小雨选择编号为C、D的琴弦，那么他可以探究琴弦发出声音的音调高低与琴弦的长度的关系，他这样的选择。（合理，不合理），原因是；
（4）小明在这个探究实验中，采用的研究方法是。

端午假日，小华随父母体验了一次快乐的乡村游。见到如图所示的一个老式风扇车，颇感兴趣，摇手摇杆产生的风，为什么能将从漏斗中漏下的谷粒与空壳分开呢？小华到家便进行了以下探究：

【自制器材】

⑴利用废旧塑料板制成条形漏斗，废旧塑料杯切去杯底并在杯壁裁出缺口；仿照老式风扇车，组装成如图甲所示的装置；

⑵选用质量的砂砾模拟谷粒和空壳；

⑶裁剪快餐盒盖用于收集砂砾。

【进行实验】

⑴把快餐盒盖放在水平桌面上，将上述装置侧壁缺口朝下放在盒盖上方；

⑵取一小风扇正对进风口，再开启风扇并将砂砾倒入漏斗；

⑶待砂砾漏完，关闭风扇；

⑷观察盒盖上的砂砾，比较。

【收集证据】实验结果如图乙所示，并记录在下表中：

砂砾质量	大	较大	小
砂砾水平运动的距离	近	较近	远

【分析论证】

⑴由实验结果可知，在相同风速的作用下，质量较大的砂砾不容易被风吹远，其运动状态发生改变（选填“容易”或“不容易”），即惯性较（选填“大”或“小”）；

⑵由此也可以说明惯性的大小与物体的有关。

【交流评估】为了使实验结论更科学，可以更换不同的物体或改变风速大小重复上述实验。

【拓展应用】

⑴如果使用风扇车来分离谷粒和空壳，则在图中口可收集到饱满的谷粒（选填“A”或“B”）；

⑵如图丙所示，在无风的情况下，农场工人用铁锹将混合谷物斜向上抛洒出去，饱满的谷粒将落在离工人更处（选填“近”或“远”），从而将谷粒与空壳分离。

液体名称	实验次数	液体质量 m/g	液体初温 t₁/℃	液体末温 t₂/℃	升高的温度 t₂﹣t₁/℃	通电时间 t/min
水	1	100	20	38	18	4
水	2	100	20	56	36	8
煤油	3	100	20	29	9	1
煤油	4	100	20	56	36	4

实心铝棒	铝棒长度L/×10^﹣2m	频率f/Hz	铝棒长度倒数1/L（m^﹣1）
1	50	5000	2
2	71	3500	1.4
3	78	3146	1.28
4	91	2700	1.1
5	105	2375	0.95

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