初中物理控制变量法与探究性实验方案实验题

【北京市2015年中考物理物理试题】有甲、乙两种不同品牌的保温杯，为了比较这两种品牌的保温杯盛水时的保温效果，小明按照科学探究的程序，明确了具体的探究问题，选择了适当的器材，在控制变量的前提下，在室内进行了实验，得到了一段时间内，甲、乙两种保温杯内水的温度的实验数据，根据数据绘制的图像如图所示。请你根据图像所提供的信息回答以下问题：

⑴小明探究的问题的自变量是            。（选填选项前的字母）
A．保温杯的品牌               B．水冷却的时间               C．水的温度
⑵请比较甲、乙两种保温杯的保温效果：             。（选填选项前的字母）
A．甲保温杯的保温效果好
B．乙保温杯的保温效果好
C．甲、乙两种保温杯的保温效果一样好
⑶请估计实验过程中第5小时的室温：              ℃。

【浙江省衢州市2015年中考科学物理试题】《乌鸦喝水》故事里的乌鸦真的都能喝到水吗（假设水要满到瓶口）？影响乌鸦能否喝到水的因素有哪些呢

小柯找来三个容积不同的圆柱体塑料杯（220ml、300ml、350ml）、同规格小钢珠、大小相近的鹅卵石（比小钢珠大）、沙子、量筒（500ml）、烧杯、水槽等器材进行探究。
（1）小柯找来三个塑料杯，目的是研究乌鸦能否喝到水是否与容器      有关。
（2）小柯往一个空杯里加入一些水，再往里投钢珠，发现无论投入多少，水都不能满到杯口。是不是原先杯里的水太少？杯里至少要有多少水才行？请你设计方案，测出往该塑料杯里投钢珠使水满到杯口需要的最少水量：      。
（3）已知往300ml的杯子里投钢珠测出使水满到杯口需要的最少水量为145ml。现在往空杯里加145ml水后，投入鹅卵石。多次实验发现无论投入多少鹅卵石，杯内水位虽有差异，但都不能满到杯口，接着往其中投入沙子，水面上升并溢出杯口。说明乌鸦能否喝到水，还跟      有关。

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，他们找到了表中所列9种规格的琴弦，因为音调的高低取决于声源振动的频率，于是小华又借来一个能够测量声源振动频率的仪器进行实验．
（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．
编号   材料   长度/cm   横截面积/mm²
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
（3）表中有的材料规格还没填全，为了验证猜想三，最好填上该项内容，请在表中填上所缺数据．
（4）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：      ．
（5）该探究实验采用的物理研究方法是      ．

请阅读下面一段短文后，认真思考并回答有关问题．如图所示，小明和小刚用细棉线连接了两个可乐饮料的纸杯制成了一个“土电话”。

（1）他们用“土电话”能实现10m间的通话，这表明                           。
（2）相距同样远，讲话者以相同的响度讲话，如果改用细金属丝连接“土电话”，则听到的声音就大些。这一实验表明：                                  。
（3）如果用“土电话”时，另一个同学捏住棉线的某一部分，则听的一方就听不到声音了，这是由于                                           。
（4）某研究小组利用以上两个纸杯和一些长短、粗细不同的琴弦，又进行了探究“音调与哪些因素有关”的活动。他们选用的琴弦长度、材料在图中已标出（其中琴弦的的直径关系：a＝c＝d＜b)，并且每根琴弦固定在“音箱”上的松紧程度一致。
①若他们想研究“音调的高低与琴弦长度”的关系应选择琴弦               （选填符号）。
②若选择琴弦a和b，则是为了研究                                         。
③若有同学选择c和d进行研究，并推理得出：琴弦长度越长，振动越慢，音调就越低的结论。该同学探究过程中存在什么问题？                                              。
④两位同学还可以选择琴弦                 （选填符号），研究“琴弦音调高低与材料的关系”。

实验小组在比较材料的隔声性能实验中，他们从家中找出下列一些材料开始探究：一张报纸、一件羽绒服、一个薄塑料袋、一些包装家电泡沫板．
（1）若用这些材料直接进行实验，小强认为选择的这些材料中存在一个明显问题，不能有效地说明这些材料的隔声性能．请指出这个明显的问题：      ．
（2）他们准备通过用人刚听不到声音时人与声源的距离来进行比较，选用了手机铃声作为声源，实验过程中他们应将手机铃声响度适当      （填“调大”、“调小”）；同时在比较不同材料时手机铃声响度应      ．
（3）对材料进行科学调整后，他们通过探究得到如下实验数据如表：

材料	报纸	羽绒服	塑料袋	泡沫板
人听不到声音的距离/m	8	4	7	5

则几种材料隔声性能由好到差的顺序为      ．

在观察物体发声时，小明感到困惑：声源发出的声音的高低与什么有关呢？他猜想：可能跟发声体的松紧、长短、粗细有关，于是她想通过实验探究猜想是否正确．她利用A、B、C、D四根橡皮筋设计并实验，得出数据如下表所示，请完成下列问题：

编号	松紧	长短	粗细	声音的高低
A	松	100cm	粗	低
B	松	100cm	细	中
C	松	50cm	细	高
D	紧	50cm	细	最高

（1）比较编号A与B可得：声音高低与声源      有关；
（2）比较编号      与      可得：声音高低与声源长短有关，声源越短，声音就越      ；
（3）比较编号C与D可得：      ；
（4）小明由此分析，弹奏吉他时，左手在同样位置按住粗弦和按住细弦相比较，右手弹奏时，按      弦发出的声音音调更高．
（5）该实验采用的实验研究方法是      法．

已知空气可以传播声音，请设计一个简易实验，证明固体也能传播声音，请写出实验的器材、步骤、实验分析及结论．要求设计的实验具有可行性，要符合安全原则．
（1）实验器材：      ；
（2）实验步骤：      ；
（3）实验分析及结论：      ．

小兰在观察提琴、吉他、二胡等弦乐器的弦振动时，猜测：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，表是她在实验时控制的琴弦条件．
控制因素

编号	琴弦的材料	琴弦的长度/cm	琴弦的横截面积/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弦的粗细的关系，你认为她应该选用表中编号为：      、      的琴弦（只填写字母代号）．
（2）探究过程中通常采用下列一些步骤：①分析与归纳②实验研究③提出问题（或猜想）④得出结论等，你认为小兰要完成本实验的全过程，所采取的步骤的合理的顺序是：      （只填数字代号）．
（3）在上述探究过程中，总要控制某些因素，使它们保持不变，进而寻找出另外一些因素的关系，你能说出物理中用到这种方法的实验名称：      ．

有4支相同材料相同厚度的玻璃量筒，其中a、b等高、等截面积；b、c等高，b的截面积小于c的截面积；c与d不等高，但截面积相同．各量筒内装有如图所示的水．

某同学根据所听音调的高低猜想气柱发声的频率可能与①气柱的长短有关； ②量筒的横截面积有关； ③水柱的长短有关．
⑴若探究“气柱愈长，发声的音调愈高”，应选量筒    （填字母代号）
⑵若选择的是量筒b、c，则探究的是猜想气柱发声频率与     的关系；
⑶若选择的是量筒    （填字母代号），则他们探究的是气柱发声频率与水柱长短的关系。

小兰在观提琴、吉他、二胡等弦乐器的弦振动时，猜测：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．下表是她在实验时控制的有关琴弦条件．
猜想1：弦发声的音调可能与弦的材料有关系．猜想2：弦发声的音调可能与弦的长度有关系．猜想3：弦发声的音调可能与弦的横截面积有关系．通过分析回答下列问题：
（1）为了验证猜想1，应该选用表中编号为      两组实验进行对比分析．
（2）为了验证猜想2，应该选用表中编号为      两组实验进行对比分析．
（3）为了验证猜想3，应该选用表中编号为      两组实验进行对比分析．
（4）本实验的探究方法叫      ．
控制条件
编号   琴弦材料   琴弦的长度/cm   琴弦的横截面积/mm²
①   铜    60    1.0
②   尼龙丝    40    1.0
③   钢    50    0.3
④   尼龙丝    60    1.0
⑤   钢    50    0.5

某同学要探究单摆来回摆动一次的时间与什么因素有关，于是他准备了不同质量的小铁球（质量已知）、细绳、刻度尺、铁架台等器材，实验装置如图所示。

（1）实验器材中还应该有            。
（2）他将实验过程中测量的数据记录在下表中，分析数据可知，单摆来回摆动一次的时间只与       有关，该实验所用的科学探究方法是               。

实验次数	摆幅（cm）	小球质量（g）	摆长（cm）	时间（s）
1	10	30	80	1.8
2	10	40	80	1.8
3	15	40	80	1.8
4	15	40	100	2.0

 
（3）实验完成后，该同学用质量为20g和50g两个小铁球，分别制做成摆成为80cm和100cm的两个单摆，根据上面实验结论可推测，这两个单摆来回摆动一次的时间应分别是        s和       s。

小刚骑车时发现，不踩踏脚板，自行车也能滑行一段距离，他在不同的路面上多次尝试后猜想：自行车滑行的距离可能与道路表面的粗糙程度和自行车的初速度有关．为检验自己的猜想，他在水平木板桌面上搭成一斜面，用小球做实验，并用毛巾、棉布改变接触面的粗糙程度．
（1）为了探究小球在水平表面滑行距离与小球初速度的关系，小刚先后将小球从斜面     （选填“相同”或“不同”）高度处释放，记录小球在         （选填“相同”或“不同”）表面上滑行到静止的距离，三次实验现象如图所示：

（2）为了探究小球在水平表面滑行距离与接触面粗糙程度的关系，小刚将先后将小球从斜面上的         （选填“相同”或“不同”）高度处释放，三次实验中小球最后静止时如图所示：

（3）综合以上（1）（2）两次实验，可以得出结论：自行车的初速度越大，道路表面越光滑，自行车滑行的距离越          。
（4）小刚发现，本实验的装置、做法与探究影响动能大小因素实验的装置、做法有相似之处，结论可能也有相通之处．你认为实验（1）能否用于探究动能大小与速度的关系？         。实验（2）能否用于探究动能大小与质量的关系？         。

李东和王芳在海边沙滩上游玩时发现，游客们走路时在沙地上留下的脚印有深有浅。(1)王芳发现，女孩子穿高跟鞋站立时留下的脚印比赤脚站立时的脚印深得多，这一事实表明，脚印印痕的深浅与__________有关。
李东观察发现小孩的脚印一般较浅，成人的脚印一般较深。他猜想脚印的深浅可能与人的重力有关，重力越大，脚印越深。那么，印痕的深浅是否与施压物体的重力直接相关呢?他们想通过实验来研究这个问题。于是两人就地取材，按以下步骤进行操作：
①在地面铺上一层足够厚的松软细沙，把一长方体砖块轻轻放置在沙面上，稳定后，移开砖块；
②用沙子堆成一个倾角较小的斜坡，将砖块轻轻放置在沙子上，稳定后，移开砖块；
③用沙子堆成一个倾角较大的斜坡，将砖块轻轻放置在沙子上，稳定后，移开砖块。
上述实验过程中，下列哪种测量工具是必不可少的?(   )

A．天平

B．弹簧测力计

C．刻度尺

D．量角器

三次实验的现象分别如图甲所示：

从实验结果可知，李东的猜想是不科学的，影响印痕深浅的另一个物理量不是施压物体的重力而是_________。
(2)李东和王芳通过对实验现象的进一步分析，发现重力一定的物体，放在倾角不同的     斜面上，斜面越陡，斜面受到的________越小。
若用弹簧测力计如图乙所示将一重物沿斜面向上匀速拉动，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，摩擦力为f₂．那么F₁           f₁ (大于／等于／小于)；f₁         f₂(大于／等于／小于)。

小宇骑车时发现，不踩踏脚板，车也能滑行一段距离，他在不同的路面上多次尝试后猜想：车滑行的距离可能与路面的粗糙程度和速度有关。为探究其中的奥秘，他在水平桌面上搭成一斜面，用小球做实验，并用毛巾、棉布、木板等改变水平桌面的粗糙程度。

（1）为了探究小球在水平面上的滑行距离与速度的关系：小宇应先后三次将小球从斜面的          （选填：“同一”或“不同”）高度处释放，比较小球在        （选填：“同一”或“不同”）粗糙面上滑行的路程。
（2）为探究小球滑行距离与水平面粗糙程度的关系：小宇应先后三次将小球从斜面上的          （选填：“同一”或“不同”）高度处释放；小宇认为，通过进一步推理可以得出结论：运动的物体如果不受阻力作用，物体将                      。
（3）在上述（2）的三次实验中，若小球克服毛巾的摩擦力做的功为W₁，小球克服木板的摩擦力做的功为W₂，则W₁         （选填：“大于”、“ 等于”或“ 小于”）W₂。
（4）为了模拟研究汽车超速带来的安全隐患，李斌同学设计了如图乙所示的探究实验：将A、B两个小球先后从同一装置，高分别为h_A、h_B的位置滚下（m_A＜m_B，h_A＞h_B），推动小木块运动一段距离后静止。同组的小红认为他这样设计实验得出的结论有问题，理由是：                            。

实验桌上有如下器材：如图所示的金属圆柱体（底面积为S，侧面带有间距均为2cm的刻线），已调零的弹簧测力计、足够深的水槽、足量的水。请你利用上述器材设计一个实验证明：“水内部的压强跟水的深度成正比”。要求：（1）请写出实验步骤。（2）画出实验数据记录表。