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研究性试题
研究性试题
近年来，中考为了突出对学生科学探究能力的考查，研究性试题的比例逐年加大，反映了课程改革的趋势和方向。
研究性学习就是在教师的指导下，学生以生活或社会中的问题、现象为研究专题，开展类似科学研究的综合活动。
物理研究性学习活动的主旨是培养学生自主创新意识和实践能力，其特点是知识的综合性、活动的探究性和实践性，活动过程的开放性，研究方法的设计性，以及思维过程的创新性。
中考研究性试题的考查重点就是对研究性学习活动的全过程，考查的核心是研究性学习的过程，研究方法，研究的方案设计。
研究性试题的考查内容主要设计到光学、力学、热学、电学以及能量的主要知识点和初中的主要演示实验和学生分组实验。
从试题的分布看研究性实验题和研究性设计题比较多，对学生的要求也较高，此类试题在中考中一般都是拉分题，从目前的课程改革的发展看，研究性试题的比例还要逐年增加，因此，注意研究性试题的研究，分析和归纳研究性试题的解题策略和解题方法十分的迫切和必要。
从题型上看，研究性试题主要有调查研究类、阅读研究类、数据分析类、实验设计类、研究方法类、科技环境综合类、探究设计类等等。
研究性试题的解题方法一般是依据研究性活动的操作程序思考问题，注意试题提供信息的分析，数据的处理，以及对研究问题的合理的猜想和想象，根据研究的对象科学选择研究问题的方法，一般研究性试题中考查的常见方法主要包括控制变量法，比较法，归纳法，猜想与假设法，数据分析法，图像法，等效法，特殊测量法等等。
研究性试题的命题一般都以生活中的常见现象、问题或学生日常学习过程中存在的问题为命题的切入点，主要设计实验设计，科学、技术与社会热点问题，环境污染与保护等方面。
典型试题
例1（2003天津）在一定的拉力范围内，弹簧受拉力时伸长的长度可能与所受的拉力的大小成正比。
为了验证这个猜想，给你一根弹簧、一个铁架台、一把较长的刻度尺和几个相同质量的钩码，请你用这些器材设计一个实验验证这个猜想。
要求写出实验步骤和需要测量的实验数据，并设计一个记录数据的表格。
导引：
本题是一道设计型的研究性试题，主要考查的内容是力的作用效果、弹簧测力计的原理，同时涉及到刻度尺的使用、钩码的使用。
本题的关键在于准确把握“弹簧受到拉力越大弹簧伸长就越长”这个知识点，注意理解弹簧伸长长度与弹簧长度的含义不相同。
对要研究的问题进行探究，则要设计合理的数据表格，设计的要求是实验次数要充足，实验数据表格的记录要方便，另外，本题实验步骤的书写要合理、简单和正确。
解：
步骤：
（1）把弹簧的一端吊在铁架台上，用刻度尺测出弹簧的长度l0
（2）在弹簧的下端挂上一个钩码（设重为G），测出此时弹簧的长度为l1
（3）在弹簧的下端挂上两个钩码（2G），测出此时弹簧的长度为l2
（4）在弹簧的下端挂上三个钩码（3G），测出此时弹簧的长度为l3
分析：
若有（l2-l0）/（l1-l0）=2/1,（l3-l0）/（l1-l0）=3/1,说明弹簧的伸长量与所受外力成正比。
表格
l0=
拉力F
弹簧长度l
弹簧伸长量l-l0
G
2G
3G
……
点精：
本题是一道综合性较强的研究性试题，对学生的实验设计能力要求较高，尤其是对实验数据记录表格的设计。
误区分析：
本题学生一般的失误出现在实验的数据表格的设计，因为在平常的学习中，一般实验的数据表格是设计好的，只要学生直接填写，可本题不仅要求学生能合理设计实验步骤，还要设计与实验步骤相适应的数据表格，要求较高，学生会顾此失彼。
例2：
（2001上海）为了研究物质的某种特性，某小组的同学先做了如下实验：
他们在甲乙两个完全相同的烧杯中分别放入100g和200g的温水，实验时，让它们自然冷却，并利用温度计和计时器测量水的温度水时间变化情况，记录数据分别如表一、表二所示（设甲乙两杯水每分钟放出的热量相等）。
表一：
m1=100g
表二：
m2=200g
（1）分析比较表一和表二中数据可知，实验时，两杯水所处环境温度的（填“相同”或“不同”）
（2）分析比较表一（或表二）中第一行和第三行的数据及相关条件，可得出的初步结论是。
（3）分析比较表一和表二中的第三列、第四列、第五列等数据及相关条件，可得出的初步结论是。
（4）进一步综合分析表一和表二中数据及相关条件，还可得出的初步结论是。
导引：
此题主要考查热传递、物体吸收或放出热量与哪些因素有关，同时涉及到不同数据的比较和数据处理，还隐含了控制变量法的运用。
物体吸收或放出热量与物体的质量、比热容以及物体温度的变化。
从表一、表二中的物体放热最后阶段的数据分析，可以知道环境温度应与物体发生热传递后的末温相同。
而结合热量计算公式Q=cmt，应知道表一的第一行和第三行的数据比较是研究物体放热与温度变化的关系；从表一和表二的第三列、第四列、第五列数据比较，可知，。
是研究物体放热与物体质量大小的关系；另外，物体放热还与比热容有关。
解：
（1）两杯水的温度与环境温度不同；
（2）相同质量的水（同种物质），物体放出热量与温度变化成正比。
（3）水（同种物质）降低温度相同时，质量大的物体放出的热量多。
（4）水（同种物质）放出热量与质量，降低温度的比值是定值。
点精：
本题是一道以数据分析为主的研究性试题，它要求学生有初步分析数据的能力，能通过实验记录数据，分析、比较数据，形成简单的结论。
同时，本题还蕴涵利用控制变量法分析和处理数据，得出研究结论的考查。
误区分析：
学生本题失误的原因主要是，不能熟练利用实验数据和分析数据，合理分析、推理出实验结论。
而本题不仅涉及物体放出热量与哪些因素的考查，还对研究问题的方法（控制变量法）有所要求，是一道比较难研究性试题。
例3：
（2001青岛）老师给小丽同学如下器材：
一只100ml的烧杯，一只弹簧测力计，一些细线，让小丽将它们改装成能够直接测液体密度的装置，小丽犯难了，请你帮她设计一下吧，请写出改装后的结构，刻度盘的改造过程及使用方法。
导引：
本题是一道探索设计类的研究性试题，要求学生能利用现有器材，进行实验的设计，来测定液体密度。
如何将测量力的弹簧测力计转换成测定密度的装置，这需要将浮力和密度等知识综合运用，同时将弹簧测力计的刻度盘转化成密度计的刻度盘。
解：
（1）结构：
如图，将烧杯用绳挂在弹簧测力计下端。
（2）刻度盘改造：
将重力刻度盘平移。
将挂空烧杯时的弹簧测力计的示数规定为0N，其余刻度依次向下平移，找到这时的1N，2N，3N……及0.1N，0.2N，0.3N，0.4N……等刻度。
标出密度刻度值。
因为ρ=m/v=G/gv=G/（10N/kg×100×10-4m3）=G/10-3=10-3G
根据上述关系，找到与重力刻度相对应的密度，对应关系如下：
当G=0N时，ρ=0；G=1N，ρ=1.0×103kg/m3，G=2N，ρ=2.0×103kg/m3……
G=0.1N时，ρ=0.1×103kg/m3，G=0.2N时，ρ=0.2×103kg/m3……
（3）使用：
在测液体密度时，将液体注满烧杯（100ml），就可以从密度刻度盘上直接读出它的密度值。
点精：
本题是研究性试题中探究设计题型，它涉及到学生的浮力知识，密度知识，还涉及到学生的发散性思维以及技术创新，它有利于学生探究设计能力培养，也有利于学生技术设计能力的提高，促进了学生物理知识的应用能力。
误区分析：
学生的失误主要不能读懂题目，不会将力学中的力的测量转化为密度的测定。
这主要的原因是学生不会将刻度的零点进行平移，同时灵活运用密度公式进行密度的大小的表达。
解决的方法是学生对ρ=m/v=G/gv公式的变换要熟练掌握。
例4：
为了研究物质的某种特性，某同学分别用甲乙两种不同的液体做实验。
实验时，他用量筒和天平分别测出甲（或乙）液体在不同体积时的质量，下表记录的是实验测得的数据及求得的质量跟体积的比值。
物质
实验次数
体积/cm3
质量/g
质量/体积（g/cm3）
甲
1
10
18
1.8
2
20
36
1.8
3
30
54
1.8
乙
4
10
8.0
0.80
5
20
16
0.80
6
30
24
0.80
（1）分析上表的实验次数1于（2与3，1与3）或4与5（5与6，4与6）的体积及质量变化的倍数关系，可归纳出的结论是。
（2）分析上表中实验次数，可归纳出的结论是：
相同体积的甲乙两种液体，她们的质量是不相同的。
（3）分析上表中甲乙两种液体的质量与体积的比值关系，可归纳出的结论是。
导引：
本题是一到有关密度的研究性试题，它涉及到物质密度的特性，以及物质密度决定的因素是物质的种类和状态，与物体的质量与体积无关。
对于同种物质而言，物体的质量与其体积成正比。
注意利用现有表格中的数据，依据要求，将对应的实验序号进行比较，结合密度公式ρ=m/v进行科学分析，合理探究，得出科学的结论。
解：
（1）甲（或乙）液体质量与体积成正比
（2）1与4（或2雨、3与6）
（3）甲（或乙）液体，它的质量与体积的比值是一个定值，甲与乙两种液体，它们的质量与体积的比值是不同的。
点精：
本题的主要特点是以数据分析为主，要求学生能充分利用提供的数据，按照要求进行比较分析，合理推理得出结论。
本题利用了控制变量法分析实验数据，突出了对研究问题方法的考查。
误区分析：
本题学生容易被几组数据迷惑，不会利用图表中的数据，进行分析和推理，同时不能领会本题考查的要点是密度，因此，不会利用灵活密度公式和控制变量法进行数据分析，推理出探究结论。
例5、（2002上海）为了探究压力的作用效果与哪些因素有关，某同学用若干个同种材料制成的不同物体，放在同一水平沙面上，进行了三组实验，并记录有关数据分别如表一、表二、表三所示。
实验时，他仔细观察沙面的凹陷程度，并通过比较，发现每一组沙面凹陷程度相同，而各组却不同，第一组凹陷程度最大，第二组其次，第三组最小。
表一
实验序号
压力/N
受力面积/cm2
1
6.0
10
2
9.0
15
3
12
20
实验序号
压力/N
受力面积/cm2
4
3.0
10
5
4.5
15
6
6.0
20
实验序号
压力/N
受力面积/cm2
7
3.0
20
8
4.5
30
9
6.0
40
（1）分析比较实验序号1与4（或2与5、3与6）及观察到的现象，可得出的结论是
（2）分析比较及观察到现象，可得出的初步结论是：
当压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越显著。
（3）请进一步综合分析比较表一、表二、表三中数据及观察到的现象，并归纳得出结论。
A:
；B:
.
导引：
本题的关键是物体对沙面的凹陷程度相同就是指物体对沙面的压力作用效果相同。
通过比较不同沙面的凹陷程度从而得出实验结论。
解：
（1）当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越显著
（2）4遇（或5与8、6与9）
（3）A:
表一与表二中的数据及观察到的现象，得出的结论是：
受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越显著。
B:
表二与表三中的数据及观察到的现象，得出的结论是：
当压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越显著。
点精：
本题是一道以数据分析和研究方法考查相结合的研究性试题，本题实验的结论的得出基本上是通过数据的分析和推理得出的。
误区分析：
本题学生不容易将三个表格中的数据联系在一起进行分析和比较，同时对影响压力作用效果的因素的认识不够全面，容易忽略控制变量法在分析实验结论中的作用，所以在分析结论时，会将实验结论的条件忘记而推出结论。
例6：
下面是某同学的一份研究性实验报告，如图。
试回答下列问题：
（1）本研究性报告不够完整，应补充上基本的项目是：
①和②
（2）从“实验步骤”看，主要缺陷是：
（3）滑动变阻器在研究性实验中的作用是：
①和②
（4）假如该同学实验时，刚一试触，就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度，其原因可能是：
①和②
（5）该同学的电路图而言，假若电压表的电阻不是很大，则电阻值的测量结果将（选填“偏大”、“准确”“偏小”）其原因分析如下：
导引：
本题对研究性实验报告的格式做了考查，对学生的研究性实验报告的撰写规范、实验故障分析以及滑动变阻器在实验中的作用都有所要求。
本题的解决方法就是按照实验的正确操作思路，逐步分析，并将实验器材的功能进一步明确。
解：
（1）①实验器材②实验结论
（2）没有多次测量求平均值
（3）保护电路改变Rx两端的电压及电流，以便多次测量
（4）电源电压偏高；电流表的量程选择过小；Rx与R同时短路。
（5）偏小
点精：
本题是以研究性实验报告为考查的载体，将“伏安法测电阻”实验的故障分析、实验步骤隐含其中，具有较强的综合性。
误区分析：
学生一般的失误在于研究性实验报告的格式，一般学生平时不太注意实验报告的撰写和分析，所以很容易忽视实验报告的基本项目，因此要在日常学习中注意研究性报告的撰写，同时注意一些主要器材在实验的作用。
拓展练习
1、某研究性学习小组在探究有关浮力的实验时，弹簧测力计和量筒的读数如图示，根据读数计算出了相应的物理量，分析表中的数据，可以进一步探究出的结论是：
2、某同学在做“研究影响物质吸热多少的因素”实验时，得到如下数据记录：
（1）分析第1次、3次或第2次、4次实验数据，可归纳得出结论是
（2）分析第1次、2次或3次4次实验数据，可归纳得出结论是
3、在“研究液体内部压强”的研究性实验中：
（1）图甲所示仪器是
（2）比较图乙中的三个图，可以得出的结论是：
4、下表是某同学研究液体内部压强的部分实验记录：
（1）分析实验次数1、4、5，探究结论是：
（2）分析实验次数1、2、3探究结论是：
5、某研究性学习小组在“测定滑轮组机械效率”的实验中，用图所示的装置进行了两次探究实验，得到的数据记录在下表中，计算数据，并相应填写在表中的空栏内。
两次探究实验机械效率不同的主要原因是
6、日常生活中我们为了研究物体运动快慢，常采用两种方法来比较物体运动的快慢，请借助图示的短跑比赛图景来说明着两中方法：
a图方法是：
b图方法是：
7、某同学用手中的mm刻度尺测物理课本长度5次，测得的5个结果是：
25.94cm,25.98cm,26.0cm,25.39,26.05cm,请你对他的测量结果进行分析、评估：
哪些数据是合理的，哪些数据是不合理的？
分析不合理的原因，写出最后测得结果的计算过程，
（1）合理的数据：
（2）不合理的数据：
（3）分析不合理的原因：
（4）写出最后测量结果的计算过程：
8、小明在课外探究弹簧的长度跟外力的变化关系，利用如图示的装置，记录了相应的实验数据如下：
（1）分析实验数据，你得到的实验结论是：
（2）你根据实验结果在实际的应用中可制成
9、小明为了探究铁管的传声情况，他在长的空铁管的一端敲击一下铁管，另一同学在铁管的另一端可以听到几次声音？
为什么？
小明和同学商量，利用敲击长铁管的方法也许可以测出声音在铁管中的传播速度的大小，你能设计出来吗？
（1）需要的探究器材有哪些？
（2）测量时需要才、用到的已知量有哪些？
（3）写出具体的实验步骤。
（4）写出声音在铁管内传播的速度的数学表达式（用测得量和已知量去表示）
10、小刚为了研究一个问题，找来了好朋友小明，食备用实验的方法来解决，他们在地上架起一口大锅，并把水倒在里面，然后又把一口小锅放在大锅里的水面上，并在小锅内也倒入适量的水，最后抱来干柴烧水．小明问：
“你要研究什么问题?
”小刚说：
“我想知道哪个锅里的水先沸腾．”小明说：
“当然是大锅里的水先沸腾．”小刚说：
“看看实验的结果吧！
”
他们耐心地等着，半个小时过去了，大锅里的水终于沸腾了，而小锅里的水一直没有“动静”．小明很高兴，于是提出要结束这个实验，小刚却坚持要看到底．实验又继续下去，半小时又过去了，小锅里的水还没有沸腾．最后，大锅里的水都快烧干了，小锅里的水还是没有沸腾．
请回答问题：
（1）根据上文．小刚的实验结论是：
（2）小明和小刚在研究这个问题时大致运用了科学探究的哪几个步骤?
（3）如果想使小锅中的水烧开，应该怎么办?
请上网查询或用其他方式查阅资料解决这个问题．
11、在探究“影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用同一滑轮组做实验，册测得实验数据如下表所示：
实验次数
拉力
F/N
钩码重
G/N
绳的自由端移动距离S/m
钩码上升高度h/m
机械效率
η
1
0.5
2.0
0.50
0.10
η1
2
0.7
3.0
0.60
0.12
85.7%
（1）滑轮组至少由个滑轮组成，表中的η1=。
（2）由实验数据和计算结果分析可以看出：
用同一个滑轮组，，滑轮组机械效率就越高。
（3）若不计摩擦力，上述实验中钩码提升高度相同，则额外功W1W2（填＞、＜或=＝）
12、为了研究物质的某种特性，某同学测得四组数据，填在下列表格中：
（1）将上表中①处填写完整。
（2）比较第1、2两次实验数据，可得出实验结论：
同一种物质，它的质量跟它的体积成
（3）比较第2、3两次实验数据，可得出实验结论：
质量相同的不同物质，体积是
（4）比较第1、4两次实验数据，可得出实验结论是：
13、为了探究声音的产生条件，有人建议利用以下几个实验现象：
甲：
放在钟罩内的闹钟正在哑铃，把钟罩内的空气抽去一些后，铃声明显减小。
乙：
使正在发声的音叉接触水面，水面溅起水花。
丙：
吹笛子时，手指按住不同的孔便会发出不同的声音。
丁：
在吊着的大钟上固定一枝细小的笔，把钟敲响后，用纸在笔尖上迅速匀速直线拖动，可以在纸上画出一条来回弯曲的细线。
你认为，，能说明声音的产生条件的实验现象是哪一个或哪几个？
其他现象虽然不能说明声的产生条件，但是分别说明什么问题？
14、金属丝被拉断时拉力的大小和什么因素有关？
某同学在一台拉力机上通过实验来探究这个问题。
这台拉力机可以逐渐增大固定在该机器上金属丝的拉力，可以读出金属丝拉断时的拉力大小。
实验能提供的金属丝有右表所列的9个品种（每个品种有许多根），根据有关猜想请选择实验的金属丝。
（1）猜想一：
相同材料的金属丝被拉断时，其拉力大小与金属丝长度无关。
为验证猜想一应选用的金属丝为序号、、
（2）猜想二：
相同材料金属丝拉断时单位横截面积所受拉力相同。
在猜想一已获得验证的情况下，为验证猜想二，应选用的金属丝为序号、、
金属丝名称
金属丝材料
长度/cm
横截面积mm2
A
铜
10
0.5
B
铜
10
1
C
铜
10
1.5
D
铜
20
0.5
E
铜
20
1.5
F
铜
30
0.5
G
铁
20
0.5
H
铝
30
1.5
15、研究液体对光的折射的影响
小名在家做了一个实验：
把一枚硬币放在一个没有水的碗里，把碗放在桌子上并慢慢向远处推移，直到眼睛刚好看到为止。
保持头部不动，缓缓地向碗中倒水，倒着、倒着，怪事出现了，他又重新看到碗底的硬币。
小明认为光从水中斜射入空气中时，光线的传播方向可能会发生变化，那么，不同液体对光的折射的是否有影响呢？
（1）试猜想：
影响光的折射的因素可能是什么？
（2）要验证上述猜想，简单说明你准备如何进行这项课题研究？
（可以附图说明）
16、阅读——园艺家为什么失败
一个爱研究的园艺家想，植物叶子多数呈现绿色，可能是植物喜爱绿色的缘故。
于是他将温室的房顶和四周都安装绿色的玻璃，只让阳光中的绿光照射植物．他认为这样必将使植物生长得更好。
可是园艺家失败了，这是由于他不懂得物体的颜色构成所致，因为不透明体的颜色是由它反射的色光决定的，叶子呈绿色，说明植物反射的是绿色，也就说明绿光正是植物不喜爱的（或说恰恰是对植物生长无用的）．只给植物照绿光，植物就会因为缺少所需的其他色光而生长缓慢，甚至枯萎。
请回答：
（1）绿色植物喜欢什么颜色的色光？
（2）请你分析：
红花会反射什么颜色的光？
（3）文中提到“不透明体的颜色是由它反射的色光决定的”，短文中有没有提到或暗示，透明体的颜色是由什么决定的？
如果有，请在文中标出来，并概括出结论来。
17、在探究“平面镜成像特点”的实验中，小明和同学用蜡烛、玻璃板、刻度尺等器材，如图示，做探究实验。
请回答下列问题：
（1）探究实验中为什么用玻璃板来代替平面镜？
（2）探究实验中对蜡烛1和蜡烛2有什么要求，为什么？
（3）探究实验中，他们发现用跳棋代替蜡烛做实验很方便，但是跳棋在玻璃板中成像不太清楚，你能为他们想出一个办法，使跳棋的像更清楚吗？
18、某小组同学在探究凸透镜成像的规律时，用了两个不同焦距的凸透镜，分别进行了若干次操作，以下两个表格是他们在光屏上承接到像时的准确实验数据记录：
（1）结合你探究得出的凸透镜成像规律，将两个表格空白处填充完整。
（2）分析以上数据，把能得出的探究结论填写在横线上，（结论一示例）。
结论一：
在成实像的情况下，凸透镜的焦距相同时，物体到凸透镜的距离越长，像到凸透镜的距离就越短。
结论二：
19、阅读探究：
刚刚结素了中考的小丽和她的同学们，不顾天气的炎热，在教室里举行联欢会。
随着高潮的此起彼伏，突然“砰”的一声，悬挂在黑板上方的一只气球爆了，这一现象引起了小丽的注意。
事后，小丽分析了当时的情况，影响气球爆炸的原因是温度发生了变化，引起了球内压强增大，导致气球爆破。
小丽根据这一现象，提出猜想和假设：
球内的气体在体积不变时，温度越高，压强越大。
对此，小丽进行了如下探究实验：
她在家中封闭的阳台上，放上温度计和烧瓶，让太阳光直射在烧瓶上，并在烧瓶中封入一定质量的气体，烧瓶的另一端连接在压强计上，如图示。
从上午10点至下午2点，通过不断调整压强计以保持瓶中的气体的体积不变，并通过温度计和压强计每隔一段时间记录瓶中气体的温度值及相应的压强值。
经过一段时间，实验数据记录如下：
（1）分析实验数据小丽得出的结论是：
一定质量的气体，在保持不变时，
（2）根据上述结论，你对联欢会上气球为什么爆破了给予合理的解释。
（3）这一结论使你在日常生活中哪些地方应引起你的注意，防止爆破的发生。
（3）小丽探究出的这个结论在日常生活中有何应用？
请例举一例。
（4）小丽在探究过程中运用了哪些探究环节？
20、某兴趣小组想探究导体电阻与哪些因素有关，采用了如图所示的电路设计，其中甲图中AB导体和CD是长度不同、粗细相同的镍铬合金线，乙图中AB和CD是长度相同、粗细不同的镍铬合金线，用图示的方式，可以研究同种材料导线电阻的大小与什么因素有关，有什么关系？
由实验可以得出的结论是什么？
21、在研究电流通过导体所产生的热量与电阻的大小有关时，现有如图的两只装有煤油的烧瓶及插入煤油中的温度计和电阻丝，其中a、b和c、d分别上电阻丝R1和R2的两条连接线。
（R1≠R2）
（1）除了上述器材外，实验中还需有的器材是、、、
（2）实验中烧瓶内装的煤油应满足的条件是，
（1）画出实验电路图。
（4）需要观察和比较的物理量是。
22、在一定温度的条件下，做“研究决定导体电阻大小因素”的实验，采用了控制变量法，下表给出了实验中所采用到的导体的情况，选择C、F两根导体进行对比，是为了研究导体电阻大小与是否有关；选择C和两根导体进行对比，是为了研究导体电阻与长度的关系；为了研究导体电阻与横截面积的关系，应
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