控制变量法与探究性实验方案知识点题库

在初中物理的学习中，我们曾用斜面做过多次探究实验，如图甲是利用斜面“探究阻力对物体运动的影响”；如图乙是利用斜面“探究动能大小与哪些因素有关”；如图丙是“测定斜面的机械效率”．

（1）在甲、乙实验探究中，都有让小车从斜面的同一高度自由下滑的操作步骤，这样操作的目的是什么？
（2）在甲、乙实验探究中“阻力对物体运动的影响”和“小车动能的大小”分别是由什么来显示的？

（3）下表是小明测定斜面机械效率实验的记录数据，请你完成表中①②处的数据，分析表中数据，写出实验结论．

斜面倾斜程度	木块所受重力G/N	斜面高度h/m	沿斜面的拉力F/N	斜面长L/m	有用功W_有/J	总功W_总/J	机械效率η
较缓	5	0.2	2.1	1	1	2.1	48%
较陡	5	0.5	3.6	1	2.5	①	69%
最陡	5	0.7	4.3	1	3.5	4.3	②

1821年，德国物理学家塞贝克发现了一种奇怪的现象：把两根铜丝和一根铁丝与灵敏电流计串联成闭合电路，然后把铜丝和铁丝的一个连接点放在盛有冰水混合物的容器里保持低温，另一个连接点放在火焰上加热，发现灵敏电流计的指针发生了偏转，表明这时闭合电路中产生了电流。塞贝克把这种电流叫做“热电流”，把这种电路叫“热电偶电路”。

某研究小组的同学们按图所示的电路，模拟塞贝克实验，探究了决定“热电流”大小的因素，通过实验测得了电流的大小与温差关系的一组数据：

两接点间的温差/℃	0	1	100	200	300	500	800	1000	1700
电路中的电流／A	0.000	0.001	0.064	0.142	0.229	0.417	0.731	0.956	1.781

（1）从表中数据可以发现，电路中的电流随两点间的温度差的增大而；而且电路中的电阻是的；（选填“变化”或“不变化”）
（2）这样的热偶电路其实相当于一个电源，它的电能是由能转化而来的；
（3）由热偶电路中电流随温度差的关系可以制成热电偶温度计，由上述数据可以判断，热电偶温度计与常用水银温度计相比，优点是：，缺点是：热电偶温度计所显示的刻度（选填“均匀”或“不均匀”）。
（4）热电偶电路产生热电流的条件是、。

演绎式探究﹣﹣﹣探究点电荷的电场强度

如果带电体间的距离比它们的大小大得多，这样的带电体可以看成是点电荷．

（1）实验发现，带电量分别为q₁、q₂的两个点电荷距离为r时，它们之间的作用力F=k $\text{[math]}$ ，其中k为常量，当q₁和r一定时，F与q₂之间的关系图象可以用他图甲中的图线来表示．
（2）磁体周围存在磁场，同样，电荷周围也存在磁场．电场对放入其中的电荷产生电场力的作用．点电荷q₁和q₂之间的作用力实际是q₁（或q₂）的电场对q₂（或q₁）的电场力．物理学中规定：放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电量q的比值，叫做该点的电场强度，用E表示，则E=．
如图乙所示，在距离点电荷Q为r的A点放一个点电荷q，则点电荷q受到的电场力F=，点电荷Q在A点产生的电场强度E_A=．
（3）如果两个点电荷同时存在，它们的电场会相互叠加，形成合电场．
如图丙所示，两个互成角度的电场强度E₁和E₂ ，它们合成后的电场强度E用平行四边形的对角线表示．如图丁所示，两个点电荷Q分别放在A、B两点，它们在C点产生的合电场强度为E_合．请推导证明：E_合= $\text{[math]}$ ．

为了比较水和煤油的吸热能力，小王做了如下图所示的实验，在2个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和煤油，用两个相同的酒精灯对其加热，并用相同的两支温度计分别同时测量水和煤油的温度变化，实验数据如下：

液体	质量（g）	初温（℃）	末温（℃）	加热时间（min）
水	300	20	30	12
煤油	300	20	30	6

（1）在此实验中，为比较水和煤油吸热能力的大小，我们可以加热相同的时间，观察的不同；也可以．
（2）分析上表中的实验数据可知：质量相同的水和煤油，升高相同的温度时，吸收的热量多，表明的吸热能力大．
（3）如果加热相同的时间，质量相同的水和煤油，升高的温度更高．

小明通过学习得知：一般情况下，水的质量一定时，加入食盐的质量越多，溶液的浓度就越高．他想探究食盐水溶液的导电性能与什么因素有关．小明的猜想是：

a．食盐水溶液的导电性能与溶液的浓度有关．

b．食盐水溶液的导电性能与金属片之间的距离有关．

c．食盐水溶液的导电性能与溶液的温度有关．

小明利用水、食盐、烧杯、小勺子、电源、刻度尺、小灯泡、金属片、酒精灯等器材，设计了如图的装置，进行了探究实验．他记录的实验表格如下：

实验次数	加入食盐量	两金属片AB间距离/厘米	灯泡亮度
1	$\text{[math]}$ 勺	2	微亮
2	$\text{[math]}$ 勺	2	较亮
3	$\text{[math]}$ 勺	1	较亮
4	$\text{[math]}$ 勺	1	很亮

（1）比较实验次数1和2可验证猜想（选填“a”、“b”或“c”）．
（2）这个实验用到了控制变量法，我们所学的实验中，很多也用到了控制变量法，请举一例：．
（3）在实验过程中，小明认为用电流表代替小灯泡也能进行实验，你认为（选填“可行”或“不可行”），理由是．
（4）利用现有的装置和器材，请你对猜想c进行探究验证．
①实验步骤：用酒精灯加热食盐水溶液，观察小灯泡的亮度变化．
②你怎样对该实验结果进行分析判断？
（5）请你提出一个新的猜想：溶液的导电性能可能还与有关．

物理小组的同学们组装了如图1所示的装置，在完全相同的烧杯中分别装有质量相同的A、B两种液体，在完全相同的燃料盒中分别装有两种不同的燃料．

（1）若要比较液体的吸热本领，应选两图的实验装置进行实验．（在“甲、乙、丙”中选填）
（2）实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高了50℃，加热时间较短的液体比热容较．
（3）实验过程中，若加热相同的时间，温度升高较多的液体比热容较．
（4）根据实验数据同学们绘制出如图2所示的图象．由图象可知：液体的比热容较大．（选填“A”或“B”）

小明注意家里摆钟的钟摆在有规律地摆动，经认真观察发现钟摆来回摆动一次的时间刚好是1秒，就想：是不是所有的摆来回摆动一次的时间都是1秒呢？于是，他请教了物理老师，知道摆来回摆动一次的时间叫做周期，在老师的指导下他设计如图所示的单摆（即细绳下系一小钢球）进行探究．实验数据记录如下表：

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
摆长l/m	0.30	0.40	0.50	0.60	0.70	0.80	0.90	1.00
周期T/s	1.1	1.3	1.4	1.5	1.7	1.8	1.9	2.0
周期平方T²/s²	1.2	1.6	2.0	2.3	2.9	3.2	3.6	4.0

（1）从表中数据可知，单摆的摆长l越长，周期T越（选填“长”或“短”）．
（2）分析可知实验中用的单摆T²与l成关系．
（3）由表中实验记录可知，单摆来回摆动一次时间比较短，直接测量摆动一次的时间误差比较大．你认为小明为了减小测量误差是怎么做的？
（4）生活中若摆钟走慢了，应如何调整钟摆的长度？．

周末，小敏到乡下帮爷爷摘苹果，看见有些苹果以不同快慢、不同时间落下来．小敏对这些现象产生了浓厚的兴趣，提出了如下两个猜想：

猜想一：苹果的下落快慢与苹果的质量是否有关？

猜想二：苹果的下落时间与下落的高度是否有关？

于是他找来一些器材，在忽略空气阻力的情况下进行实验．

（1）小敏在探究“猜想一”时，应控制苹果下落高度不变，让苹果的改变，比较苹果下落时间的长短．
（2）小敏在探究“猜想二”时，测量出同一个苹果在不同高度下落时所对应时间为t₁ ， t₂ ， t₃ ， …，并绘出t﹣h图象如图所示．他结合数学上学过的“二次函数”知识猜想：“物体下落时间的平方可能与下落的高度成正比”．类比是一种重要的研究方法，在学习密度知识时，研究同种物质的质量和体积关系时做出m﹣V图象，通过观察m﹣V图象，它是正比例图象，得出质量和体积成正比．利用m﹣V数据处理的办法，我们该如何处理小敏的猜想：．

某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小。他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1min记录了杯中水的温度（见下表）。

（1）为保证实验的可靠性，实验时应控制两套装置中相同的量有，
（2）通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是。
（3）该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量并记录了数据，利用公式Q_吸=cm（t-t₀）计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗？。为什么？（只需填写一条原因）。

小敏同学利用如图装置探究“液体内部压强的特点”(乙和丙容器中装的是同种液体）

（1）实验中，首先必须检查压强计能否正常使用，若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜，发现U形管两边液柱的高度差变化都很小，则说明该压强计的气密性(选填“好”或“差”).调节好压强计后，U形管两边液面相平.
（2）小敏把探头分别浸入到甲、乙图中的两种液体(水和酒精)中，发现图甲中U形管两边液柱的高度差比图乙小，由此，他判断图甲中的液体是酒精，他的判断是(选填“正确”或“错误”)；接着他改变图乙中探头的深度，其探究情况如图丙所示.
（3）比较图，得出探头浸入液体的深度(选填“越深”或“越浅”)，U形管两边液柱的高度差就越越大，表示液体的压强就越.
（4）小敏发现在同种液体中，探头所处深度相同时，只改变探头的方向，U形管两边液柱的高度差不变，表明

在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离，如图甲所示.请回答下列问题.

（1）从同一高度由静止释放的目的是，该实验的目的是研究铁球的动能大小与(选填“质量”或“速度”)的关系.
（2）该实验是通过观察的大小，来说明铁球对木块做功的多少.
（3）有同学将实验装置改进成图乙所示，利用质量相同的铁球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较.可以研究铁球的动能大小与(选填“质量”或“速度”)的关系.
（4）该同学还想用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，探究铁球的动能大小与质量的关系，这个设计方案是(选填“正确”或“错误”)的，原因是.

如图所示是探究浮力大小与哪些因素有关的实验：

（1）用弹簧测力计测得物体A的重如图甲所示，把物体A浸没在水中时，弹簧测力计示数如图乙所示，则此时物体A受到的浮力大小为N。
（2）观察乙图和丙图的弹簧测力计示数，可知浮力的大小与物体浸没在水中的无关。

在探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”实验中，将两段阻值不同的电阻丝R₁、R₂分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置。已知电源电压相等且保持不变，R₁＜R₂。

（1）实验需要的器材有：初温、均相同的液体、电源、开关、滑动变阻器、两段不同的电阻丝，除了温度计之外还需要的测量工具是。
（2）为了在较短时间内达到明显的实验效果，选用煤油而不用水做实验，是因为，实验中煤油吸热多少是通过来反映的。
A．温度计升高的示数 B．通电时间 C．电路的连接方式
（3）利用题图甲实验装置可探究电流通过导体产生热量与是否有关；观察温度计a、c的示数，可探究电流通过导体产生的热量与是否有关。

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。这种运动在真空中才能发生，在有空气的空间，当空气阻力很小可以忽略时，物体的下落可以近似地看作自由落体运动。为了探究自由落体运动快慢与哪些因素有关，小霞和她的同学作了如下猜想：

猜想一：物体自由落体运动的快慢与物体的材料有关；

猜想二：物体自由落体运动的快慢与物体的质量有关。

为了验证猜想，他们分别将三个金属球从20m高处由静止释放，测得金属球落地时间如下表所示：

实验序号	材料	质量/㎏	下落时间/s
1	铁球	0.2	2.05
2	铁球	0.4	2.05
3	铅球	0.4	2.05

（1）他们选用金属球而不选用棉花球或纸团进行实验，这样做的目的是__________。

A . 便于实验操作 B . 便于实验观察 C . 相对空气阻力较小，使运动更接近自由落体运动，实验更具科学性
（2）他们分析比较表中的数据，得出的结论是。
（3）根据表中的数据，宇航员在月球上将小铁片和羽毛在同一地点、同一高度同时释放，它们将。

如图所示，用尺子作乐器探究决定音调高低的因素，把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌边，拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意钢尺振动的快慢，改变钢尺伸出桌边的长度，再次拨动，使钢尺每次的振动幅度大致相同．

实验发现：①尺子伸出桌面的长度越长振动越，发出声音的音调越；

②尺子伸出桌面的长度越短振动越，发出声音的音调越．由此可得出结论：音调的高低与有关．

利用身边常见易得的简陋器材，同样能进行实验探究活动。现给你一把钢尺（辅助器材任选）。请你仿照示例按要求将相应内容填入表中。

小明想比较几种材料（衣服、锡箔纸、泡沫塑料）的隔音性能，除了待检测的材料外，可利用的器材还有：音叉、机械闹钟、鞋盒．

（1）在本实验中适合作声源的是．
（2）小明将声源放入鞋盒内，在其四周塞满待测材料．他设想了两种实验方案：
方案 A．让人站在距鞋盒一定距离处，比较所听见声音的响度．
方案 B．让人一边听声音，一边向后退，直至听不见声音为止，比较此处距鞋盒的距离．
你认为最佳的方案是，其好处是．
（3）通过实验得到的现象如表格所示：
则待测材料隔声性能由好到差的顺序为．

小明同学为了探究“放在斜面上的物体对斜面的压力跟斜面倾斜程度的关系”，进行了实验，步骤如下：

①用双面胶将一个200克的钩码固定在1米长的塑料直尺的中间，将直尺的一头固定在桌子的一端，如图A所示

②缓缓抬起右端，让直尺与水平方向有一定的夹角，如图B所示

③继续抬高右端，增大直尺与水平方向的夹角，如图C所示。

（1）该实验中，小明是通过来判断物体对斜面压力的大小。
（2）分析三次实验的现象，可以得出的结论是越大，越小。
（3）若用弹簧测力计将一重物沿斜面向上匀速拉动，如图乙所示，设此时测力计读数为F₁ ，小车受到的摩擦力为f₁；增大倾角后，仍然沿斜面向上匀速拉动该重物，拉力为F₂ ，小车受到的摩擦力为f₂ ，则f₁f₂（选填“大于”“等于”或“小于”）。

如图甲所示是路边交通指示牌，通过横杆A、B与立柱相连，细心的小明发现路边的立柱都是空心圆柱而不是空心方柱。

（1）小明猜想可能是空心圆柱比空心方柱的抗压能力强。为此设计了下面的探究活动，如图乙所示，分別在圆纸管和方纸管上面施加压力，观察并记录纸管的形变情况，如下表所示：

压力/N

类型

圆纸管

完好

方纸管

完好

严重瘪

在探究过程中，除了要保持纸管的材料、长度、横截面积相同外，还要保持纸管的相同。小明经过多次实验验证了自己的猜想是正确的。

（2）图甲中指示牌和立柱的总质量是300kg，长为4m，高为2.5m，AB间距离为1m。（忽略指示牌与立柱之间的距离，g取10N/kg）立柱对横杆B的作用力的方向是，大小是N。横杆B对立柱压力的受力面积为400cm² ，则横杆B对立柱的压强是Pa。立柱固定在地面上，为了增加立柱的稳定性，最好在立柱底座的（左/右）侧增加固定螺丝。
（3）请你写出生活中应用本实验结论的一个实例。

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。“牛顿实验小组”的同学们提出衣服颜色、衣服面料层数与材质会影响衣服的防晒效果，于是小组同学用光纤探头和计算机进行实验，并记录实验数据如下表∶

实验序号	衣服材质	衣服面料层数	长波紫外线透过率
1	全棉T恤（黑色)	1	5%
2	全棉T恤（白色)	1	10%
3	天蚕丝T恤（白色)	1	12%
4	天蚕丝T恤(白色)	2	6%
5	化纤T恤（白色)	1	28%
6	化纤T恤(白色)	2	14%

分析表中数据，可知∶

（1）通过比较可以分析衣服的防晒效果。
（2）通过比较 1、2 两组实验数据，可以得出的结论有∶ 。分析表格数据，还可以得出的结论有；
（3）请你比较测量结果，为夏季户外活动担心晒黑的朋友提出一条合理的着装建议∶ 。

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