控制变量法在物理实验中的应用.doc
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控制变量法在物理实验中的应用
1、下图是某实验小组做的“探究滑动摩擦力与哪些因素有关”的实验。
①实验中要求必须水平匀速拉动弹簧测力计，这样做的目的是：
。
②分析甲、乙两次实验现象，可以得出的结论：
。
③分析乙、丙两次实验现象，能否得出一个科学的结论？
为什么？
。
④分析甲、丁两次实验现象，可以得出的结论：
。
若小华选用正确的实验装置进行实验得到下表所记录的实验数据，请根据数据在所给坐标中作出摩擦力的大小f与接触面受到的压力大小N之间的关系图象。
③根据图像可以得出f与N的关系是_______。
2、小明同学利用砝码、小桌、装有沙子的容
器等实验器材，做“探究压力作用的效果”
实验，如图20甲所示．
（1）保持小桌对沙子的压力不变，改变小
桌与沙子的接触面积，小明发现接触面积越大．小桌陷入沙子越浅，说明压力的作用效果与___________有关．
（2）保持小桌与沙子的接触面积不变，改变小桌对沙子的压力，小明发现压力越大，小桌陷
入沙子越深，说明压力的作用效果与_____________有关．
（3）实验过程中，压力的作用效果是通过________________________________表现出来的．
（4）小明将小桌和砝码又放到一块木板上，如图20乙所示，比较甲、乙两种情况后，小明认
为压力的作用效果还与接触面的材料有关，请对此结论作出简要评价．
① ② ③④
图10
____________________________________________________________________．
3、如图10所示是探究“浮力大小与哪些因素有关”实验的若干操作，根据此图请你回答下列问题。
（1）分析比较图①②③，说明物体所受浮力的大
小与因素有关。
（2）在图③与图④中保持了不变，
得到的结论是浮力大小与 有关。
这种研究问题的方法叫做。
请再举一个应用这种研究方法的实验：
。
4、在测滑轮组效率的实验中，同学们利用如图10所示的实验装置完成了该实验.下表是两个实验小组的实验记录：
实验小组
钩码重G/N
动滑轮重G//N
拉力F/N
滑轮组的机械效率η
1
2
0.3
1.1
60.6℅
2
2
0.4
1.2
（1）在表中空白处写出机械效率的值;
（2）分析以上实验数据，可得出影响滑轮组机械效率的主要因素是
___________________.
（3）小聪在完成该实验后猜想：
滑轮组的机械效率可能还与钩码重有
关.请你设计一个实验方案探究这乙猜想，要求写出简要的实验步骤.
实验步骤：
5、为了比较水和沙子容热本领的大小，小明做了图2l所示的实验：
在2个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如下：
（１）在此实验中，用加热时间的长短来表示物质 。
（２）分析下表中的实验数据可知；质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水吸收的热量 （大于／小于）沙子吸收的热量。
（３）如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子， （沙子／水）升高的温度更高．
（４）实验中有些同学发现：
刚开始加热时，情况与（3）结论不符，你认为可能的原因是：
。
6、（5分）
（1）在探究“导体的电阻跟哪些因素有关”的问题时，老师引导同学们作了如下的猜想：
猜想示例：
导体的电阻可能个导体的横截面积有关。
请你独立猜想：
导体的电阻可能跟有关；导体的电阻和可能跟有关。
（2）图18是他们进行实验探究时的器材，实验板上固定了四根金属导线，a、b、c三根的长度均为1m,d的长度为0.5m;a、b的横截面积相同，材料不同；a、c的材料相同，但c的横截面积大于a；a、d的材料和横截面积都相同。
在探究电阻跟横截面积的关系时，可依次把M、N跟的两端连接，闭合开关，记下电流表示数，分析比较这两根金属丝电阻的大小。
（3）依次把M、N跟a、d的两端连接，闭合开关，记下电流表示数，分析比较a、d两根金属丝的电阻大小，可探究电阻跟的关系，结论是：
。
024681012
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
U/V
I/A
7、某实验小组的同学探究电流与电压的关系时，用到如下器材：
电源1个，电流表、电压表各1只，定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω各1只），滑动变阻器1只，开关1个，导线若干；设计的电路如图所示。
A
V
R1
R2
（1）这个实验使用了控制变量的方法，其中被控
制的变量是 ，滑动变阻器R2的作用
是 。
下面是他们获取的一组实验数据
电压U／V
2
4
6
8
10
电流I／A
0.39
0.79
1.20
1.58
2.00
（2）实验中他们选用的定值电阻阻值为 Ω；
（3）请在坐标系上画出电流随电压变化的图像；
（4）分析表中的数据或图像，你能得出的探究结论：
。
8、学完焦耳定律后，小红和小亮想利用如图12所示的装置比较铝和锰铜这两种材料的导电性能。
⑴他们应该选用____________、______________都相同的铝丝和锰铜丝。
（2）小红想在两个烧瓶中分别装入等质量的煤油，而小亮建议用水代替煤油。
小亮的建议不妥的原因是_______________。
（3）按小红的想法进行实验，接通电路后，他们发现甲烧瓶中煤油的温度比乙烧瓶中煤油的温度升高得慢，说明_______丝的导电性能较强。
9、小明对“斜面的机械效率与什么因素有关？
”这
一课题，提出了如下一些值得探究的猜想：
①斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关；
②斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关；
③斜面的机械效率与斜面的长度有关；
④斜面的机械效率与物体的重力有关。
给你如图15所示的装置，请你选择上述猜想中的一项，并解答下列问题：
（1）你选择的猜想是 （填写序号）
（2）要用图13中的器材完成你选择的探究，还要补充的器材是：
（至少写出两种）
（3）在实验探究的过程中，需要控制不变的因素有：
① ；② ；③ 。
10、在研究“水果电池电压与哪些因素有关”的实验中（如图13所示）
（1）小星作出如下猜想：
猜想一：
水果电池电压与水果种类有关
猜想二：
水果电池电压与两电极间距离有关
猜想三：
水果电池电压与两电极插入水果的深度有关
为了验证上述猜想是否正确，小星设计了如下准备实验和记录的表格。
实验编号
水果种类
深度（cm）
两极间距离（cm）
电压（V）
1
苹果
1
3
2
2
2
3
3
3
4
菠萝
2
1
5
2
2
①为验证猜想一，应做编号为________的实验；
②为验证猜想二，应做编号为________的实验；
③为验证猜想三，应做编号为________的实验。
（2）小星又提出猜想四：
水果电池电压与水果大小有关。
他将苹果依次切去一部分来做实验，并将数据记录如下：
苹果大小（个）
1
3／4
1／2
1／4
测得的电压（V）
0．27
0．28
0．26
0．28
该实验说明________。
（3）以上探究方法在初中物理中经常用到，以下探究活动中也采用了此方法的是________：
A．探究电流与电压、电阻的关系
B．探究决定导体电阻大小的因素
C．探究浮力大小等于什么
D．探究动能大小与什么因素有关
11、保温瓶是一种生活用品。
保温瓶的保温效果与其盛水量究竟有什么关系呢？
某物理兴趣小组对这一问题进行了探究，他们从学校仓库借来10只保温瓶，经过保温性能测试，选取了保温性能相同的6只保温瓶进行实验。
实验时，他们在6只保温瓶中同时装入初温都为98℃的不同质量的热水，经过10小时后测出每只瓶中水的温度为t。
实验数据如下表所示。
热水瓶编号
1
2
3
4
5
6
装水的质量m/kg
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
水温t/℃
83.0
81.5
79.0
78.0
76.5
74.0
（1）分析表中数据，你能得到什么结论？
（2）在探究同一问题时，小明采用如下方案：
选用同一只保温瓶连续进行多次实验，每次实验时，保温瓶内装入温度相同、不同质量的热水，经过较长相同时间后，测出保温瓶中水的温度，然后将其比较，从而确定保温瓶保温效果与盛水量的关系。
请分析小明设计的实验方案有何优点和不足，并说出理由。
（3）物理实验室现有5只保温瓶，请设计一个可行的实验方案，来比较它们的保温性能。
12．在运动场上同学们经常看到掷铅球的场景，运动员总是沿斜向上的方向将铅球掷出，请你认真研究这一场景，完成以下问题。
（1）请你猜想一下铅球落地点与抛出点间的水平距离s与哪些物理量有关?
（至少写出三个物理量，并用字母表示）。
猜想一：
；猜想二：
；
猜想三：
．
（2）若不考虑空气阻力，你研究落地点与抛出点间的水平距离s与你猜想物理量之间关系的物理学方法是。
（3）请简要写出你对猜想一的实验设计思路。
13．某研究性学习小组的同学将不同的实心物块浸没在液体中并松手后，发现有的物块上升至液面，有的物块下降至容器底部。
为了研究实心物块的质量和体积对此现象的影响，他们分别用甲、乙两种不同的液体做实验。
表一、表二为该小组同学记录的实验数据及观察到的实验现象。
表一：
液体甲（质量为8.0千克，体积为8×lO-3米3）
实验序号
物块
质量（×10-3千克）
体积（×10-6米3）
现 象
1
A
7.5
30
上升至液面
2
B
25.2
42
上升至液面
3
C
24.3
27
上升至液面
4
D
21.6
12
下降至底部
5
E
91.8
34
下降至底部
表二：
液体乙（质量为6.4千克,体积为8×lO-3米3）
实验序号
物块
质量（×10-3千克）
体积（×10-6米3）
现 象
6
A
7.5
30
上升至液面
7
B
25.2
42
上升至液面
8
C
24.3
27
下降至底部
9
D
21.6
12
下降至底部
10
E
91.8
34
下降至底部
（1）小明同学分析比较实验序号1与4和3与5（或6与9和6与10）的数据及现象，得出结论：
在液体中，物块的上升和下降跟它的体积无关；跟它的质量有关，且质量小的物块上升，质量大的物块下降。
小华同学分析比较实验序号1与4和2与4（或6与8和7与8）的数据及现象，得出结论：
在液体中，物块的上升和下降跟它的质量无关；跟它的体积有关，且体积大的物块上升，体积小的物块下降。
请判断：
小明的结论是的，小华的结论是的。
（均选填“正确”或“错误）
（2）请进一步综合分析表一、表二中的数据及现象，并归纳得出结论。
当时，液体中的物块就上升；
当时，液体中的物块就下降。
14．在骑自行车上学的路上，小红看见红灯亮起时，同学小明远远的就停止蹬踏，让车自由滑行，车恰好停在斑马线前。
小红想：
车滑行的距离可能与哪些因素有关呢?
她猜想：
①车滑行距离与车速有关；②车滑行距离与车的质量有关；③……
为此，她取来空的圆柱型的玻璃瓶模拟车轮滚动，探究玻璃瓶在水平桌面上前进距离与哪些因素有关。
（１）她在探究猜想①时，准备采用施加大小不同的力去撞击玻璃瓶，使它在水平桌面上沿直线滚动，直到停止，观察它前进的距离。
除此以外，你还能想到其他更好的办法吗?
在方框中画出你的设计简图，并加以简短的文字说明。
（２）她在探究猜想②时发现：
如果控制玻璃瓶开始滚动时的速度相同，空玻璃瓶前进的距离和在玻璃瓶里装满沙子前进的距离几乎相等，但玻璃瓶里盛水前进的距离要小些．就这个现象，如果要继续探究猜想②，你接下来将如何操作?
答：
。
1、答案①摩擦力的大小等于弹簧测力计的拉力【或摩擦力与拉力是一对平衡力】。
②滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关【或接触面越粗糙，滑动摩擦力越大】。
③因为有两个变量，所以无法得出正确结论【或不符合控制变量法，所以不能得出正确结论】。
④滑动摩擦力的大小与相互接触的两个物体的材料有关。
评分说明：
学生的表述只要与上述答案相似就应给分，不必追求过分严密，但表述中如出现知识性错误，该空不给分。
成正比。
3、答案
（1）物体排开液体的体积（或V排）
（2）物体排开液体的体积（或V排）液体的密度（或ρ液）控制变量法电流做功与哪些因素有关等
4、答案
（1）55.6℅
（2）动滑轮的重
（3）实验步骤
①组成一个滑轮组，保持滑轮组的组合不变，改变钩码的重，分别测出各次的机械效率
②比较它们机械效率的大小，得出结论
5、答案
（1）吸收的热量（的多少）
（2）大于（3）沙子（4）水的导热性能好或沙子导热性能不好／沙子里温度计玻璃泡插入比较浅/没有用搅拌棒搅动。
6、答案25、
（1）导体的长度、导体的材料、导体的温度（说明：
考生只填任意的两个，次序不分先后）
024681012
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
U/V
I/A
（2）a、c
（3）长度；在材料、横截面积相同的情况下，导体长度越长，电阻越大（每空1分，共5分）
7、答案
（1）电阻 1分
通过阻值的变化改变电路中的电流，
从而改变电阻R1两端的电压 1分
（2）5 1分
（3）如图所示 1分
（4）电阻一定时，通过电阻的电流与
加在电阻两端的电压成正比 2分
8、答案：
（1）长度横截面积
（2）水的比热容大（3）铝
9、答案
（1）任选其中一个均可；
（2）（3）见下表
10、答案：
（1）25、45、13
（2）水果电池电压与水果大小无关
（3）ABD
11、答案：
（1）水的质量越大，保温效果越好
（2）优点：
采用同一保温瓶，可确保每次实验时保温瓶的保温性能完全一样
缺点；不能在同一时间内完成所有实验，环境温度的不同会对实验结果造成影响
（3）在保温瓶中同时装入质量和初温相同的热水，经过相同时间后测出保温瓶中水的温度，并进行比较。
12．
（1）猜想一：
与掷出速度v的大小有关
猜想二：
与掷出速度v的方向和水平方向的夹角θ有关
猜想三：
与掷出点的高度h有关
猜想四：
与铅球的质量m有关（每空1分，其它合理的答案同样得分）
（2）控制变量法（1分）
（3）①保持铅球的质量m,掷出速度v的方向和水平方向的夹角θ、掷出点的高度h一定，改变掷出速度v的大小，分别测出掷出的水平距离s。
分析数据得出结论。
②保持铅球的质量m、掷出速度v的大小、掷出点的高度h一定，改变掷出速度v的方向和水平方向的夹角θ，分别测出掷出的水平距离s．分析数据得出结论。
③保持铅球的质量m、掷出速度v的大小、掷出速度v的方向和水平方向的夹角θ一定，改变掷出点的高度h，分别测出掷出的水平距离s，分析数据得出结论。
（答案科学合理得3分）
13、答案
（1）错误（1分）；错误（1分）。
（2）物块的质量与体积的比值小于液体的质量与体积的比值（2分）；
物块的质量与体积的比值大于液体的质量与体积的比值（2分）。
14、
（1）让玻璃瓶从不同高度滚下，观察前进距离／让玻璃瓶挤压弹簧，从不同长度处释放量观察前进距离等（简图1分，解说1分）
（2）将不同质量的固体飞液体装（满）玻璃瓶，多测量几组。
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