控制变量法在物理实验中的应用

控制变量法在物理实验中的应用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 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 分析甲 乙两次实验现象 可以得出的结论 分析乙 丙两次实验现象 能否得出一个科学的结论 为什么 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 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 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 说明物体所受浮力的大 小与 因素有关 2 在图 与图 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 120 31 1 60 6 220 41 2 图 10 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 在此实验中 用加热时间的长短来表示物质 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 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 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 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 5 10 15 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 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 2 实验中他们选用的定值电阻阻值为 3 请在坐标系上画出电流随电压变化的图像 电压 U V 246810 电流 I A0 390 791 201 582 00 0 2 4 6 8 10 12 0 4 0 8 1 2 1 6 2 0 U V I A A V R1 R2 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 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 斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关 斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关 斜面的机械效率与斜面的长度有关 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 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 113 222 3 苹果 33 421 5 菠萝 22 为验证猜想一 应做编号为 的实验 为验证猜想二 应做编号为 的实验 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 13 41 21 4 测得的电压 V 0 270 280 260 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 123456 装水的质量 m kg 1 81 71 61 51 41 3 水温 t 83 081 579 078 076 574 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 1A7 530 上升至液面 2B25 242 上升至液面 3C24 327 上升至液面 4D21 612 下降至底部 5E91 834 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 6A7 530 上升至液面 7B25 242 上升至液面 8C24 327 下降至底部 9D21 612 下降至底部 10E91 834 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 车滑行距离与车速有关 车滑行距离与车的质量有关 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 她在探究猜想 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 她在探究猜想 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 你接下来将如 何操作 答 1 答案 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 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 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 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 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 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 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 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 2 5 4 5 1 3 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 与掷出速度猜想一 与掷出速度 v 的大小有关的大小有关 猜想二 与掷出速度猜想二 与掷出速度 v 的方向和水平方向的夹角的方向和水平方向的夹角 有关有关 猜想三 与掷出点的高度猜想三 与掷出点的高度 h 有关有关 猜想四 与铅球的质量猜想四 与铅球的质量 m 有关有关 每空每空 1 分 其它合理的答案同样得分分 其它合理的答案同样得分 2 控制变量法控制变量法 1 分分 3 保持铅球的质量保持铅球的质量 m 掷出速度掷出速度 v 的方向和水平方向的夹角的方向和水平方向的夹角 掷