第35讲 中考物理控制变量法-2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义

2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义

第35讲  中考控制变量法问题 

专题知识概述

控制变量法

控制变量法是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系，可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来，使其保持不变，再比较、 研究该物理量与该因素之间的关系得出结论，然后再综合起来得出规律的方法。

例如在“探究电流和电压的关系”实验中，我们可以先将电阻人为的控制（即不变），改变其两端电压的大小，再测出各个电压值所对应的电流的大小，从而可以得出：电阻一定时（同一导体），通过的电流和电压成正比。

中考典型例题解析

【例题1】（2021湖南湘潭）用如图所示的装置探究滑动摩擦力大小与什么有关时，下列说法错误的是（　　）

A．探究与压力大小的关系时，可在木块上加砝码 

B．探究与接触面积大小的关系时，可将木块侧放 

C．木块运动的速度越大，滑动摩擦力越大 

D．本实验用到了控制变量法

【例题2】（2021浙江宁波）水对容器侧壁有压强，水从小孔水平射出的速度与哪些因素有关？
【提出猜想】
水从小孔水平射出的速度可能与小孔在水中的深度有关。
【查阅资料和思考】
如图甲所示，h表示小孔在水中的深度，v表示水流从小孔水平射出的速度，H表示小孔到桌面的高度，s表示水流射程小孔到落点的水平距离。查阅资料可知，当H一定时，s随v的增大而增大。
要研究v和h的关系，由于v无法直接测量，转为研究s、H、h的关系。

【实验步骤】
将容器置于木块上，如图乙所示。
堵住三个小孔，往容器中加入适量的水记录h和H。
打开小孔，同时测量并记录从三个小孔水平射出的水流射程s。
换高度不同的木块，重复步骤。
【实验数据及分析】

（1）分析表中数据可知，当小孔在水中的深度h一定时，水流射程s随小孔距桌面的高度H增大而______（填“增大”或“减小”）。
（2）采用控制变量的方法，通过比较实验序号为______ 的三组数据，可以得出：水从小孔水平射出的速度v与小孔在水中的深度h有关。
（3）小宁再分别用食盐水和酒精替换水进行实验，目的是为了探究液体从小孔水平射出的速度v是否与______ 有关。

专题问题综合训练

一、选择题

1．（2021北京）下列四个实例中，能够使蒸发加快的是（　　）

A．将水果放在低温冷藏柜中 

B．将新鲜的蔬菜封装在保鲜袋中 

C．给播种后的农田覆盖地膜 

D．将新采摘的辣椒摊开晾晒在阳光下

2．（2021北京）甲、乙两支完全相同的试管，分别装有质量相等的液体。甲试管内液体的密度为ρ甲，乙试管内液体的密度为ρ乙。将两支试管放置在同一水平桌面上，甲试管竖直，乙试管倾斜，静止时，两试管内液体相平，液面距离桌面的高度为h，如图所示，液体对甲、乙两试管底的压强分别为p甲和p乙，则下列判断中正确的是（　　）

A．ρ甲＜ρ乙，p甲＜p乙 B．ρ甲＜ρ乙，p甲＝p乙 

C．ρ甲＞ρ乙，p甲＞p乙 D．ρ甲＞ρ乙，p甲＝p乙

3.在新冠肺炎疫情防控时期，章丘各居民小区严格执行出入证制度。某日，细心的小明外出采购后拎着购物袋回家走时发现，装满物品的购物袋比较勒手，如果在手与提手之间垫上纸巾或者手帕之类的，疼痛感会大大降低。根据这一现象大家提出的下列科学问题中，最有探究价值且易于探究的是（    ）

A. 为什么手有时候疼，有时候不太疼？
B. 手的疼痛感大小与哪些因素有关？
C. 压力的作用效果与哪些因素有关？
D. 压力的作用效果与受力面积有什么关系？

4.（2022河南模拟）下列是初中物理的几个探究实例：①探究“液体内部的压强与哪些因素有关”；②探究“平面镜成像的特点”；③探究“电阻上的电流跟两端电压的关系”；④探究磁场时，引入“磁感线”。其中，采用了“控制变量法”的是（   ）

1. ①和③     B.②和③     C.①和④     D.②和④

5.用隔板将玻璃容器均分为两部分，隔板中有一小孔用薄橡皮膜封闭（如图），下列问题中可以用该装置探究的是（　　）

①液体压强是否与液体的深度有关

②液体压强是否与液体的密度有关

③液体是否对容器的底部产生压强

④液体是否对容器的侧壁产生压强．

A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④

二、填空题

1．物理学中研究一个量与几个量之间的关系时，常采用的物理学研究方法是　 　法，在探究同一品牌电热水喝电流产生的热量与电功率的关系时，需要控制的变量是　 　（选填“电流”、“电阻”或“通电时间”），加热过程中水变为水蒸气发生的物态变化是　  　（选填“汽化”、“液化”或“升华”）

2．如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让同一钢球A从斜而上不同的高度由静止滚下，撞到同一木块上。实验中，通过观察_______来判断钢球动能的大小；本实验用到的科学研究方法是_______ (说出一种即可)。[来源:学§科§网Z§X§X§K]

3.分析大气压强的变化可以判断大气环流的方向，预报相关气象情况。气象站用气压计采集某区域同一时刻近地面不同地点的大气压，并将气压相等的各点连起来，绘成“等气压线”，如图所示。

（1）你认为采集数据时，应使近地面不同地点______，理由是______。

（2）根据A处风的方向，可判断A处气压______B处气压；结合上表，可判断该区域一般天气特征为______。

三、实验探究题

1. （2021山东菏泽）在探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验中，选择如下器材：长木板和表面固定有棉布的长木板、长方形木块（各表面粗糙程度相同）、砝码、弹簧测力计等。

（1）实验中用弹簧测力计沿水平方向拉动放置在长木板上的物块，使其做_________运动，此时弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小；

（2）下图为完成本实验设计的操作方案，

得到的实验数据记录如下表：

该实验设计主要运用了___________实验方法；

（3）比较甲、乙两次实验可知，滑动摩擦力大小与接触面积的大小___________；比较___________两次实验可知，在接触而粗糙程度相同的情况下，压力越小，滑动摩擦力越小；

（4）拔河比赛时队员要穿鞋底带有花纹的运动鞋参赛，这是应用了___________两次实验得出的结论。

2.某物理兴趣小组查阅资料得知：在污水或污泥中插入不同金属制成的极板，就可以制成一个“微生物电池”。于是，他们选用不同金属作为极板插入污泥中进行微生物电池实验，如图所示，始终保持两块极板之间的距离不变，用电压表直接测量两块极板之间的电压。然后仅改变两极板插入污泥深度，记录两块极板之间的电压，数据如表格中所示。

请根据上述信息回答：

（1）分析比较实验序号1、2或3、4，可得出的初步结论是：当两块极板之间的距离不变时，______。

（2）分析比较实验序号1、3或2、4，可得出的初步结论是：当两块极板之间的距离不变时，______。

3．（2021北京）小圆想探究通过导体的电流与导体的电阻之间的关系，他利用干电池、电流表、电压表、多个阻值不同且已知的定值电阻、开关及导线，设计了如图所示的电路。实验中，他将定值电阻R接入电路中，读出相应的电流表的示数并观察电压表的示数，记录实验数据。将R换为不同阻值的另一个电阻后，小圆观察到电压表的示数增大了。小圆意识到自己的实验设计不能实现探究目的。

（1）请你写出小圆的实验设计不能实现探究目的的原因：　               　；

（2）请你画出能够实现探究目的的电路图（可以添加适当的实验器材）；

（3）依据你设计的电路图，针对小圆不能实现探究目的的原因，写出操作的方法。

4.日常生活中，我们发现将弹簧用力拉伸，然后释放，弹簧会发生振动，拉伸程度不同，振动程度似乎不同，能否利用弹簧的振动快慢来测量物体的质量呢？为了研究弹簧振动快慢与所挂重物质量的关系，某科技小组利用两根轻质弹簧a、b和若干个钩码设计了一个探究实验，请根据实验目的和实验器材，将其实验步骤补充完整。
（1）步骤1：测出一个钩码的质量，在轻质弹簧a下端挂一个钩码，上端固定；

步骤2：把弹簧拉伸到适当位置A点后放手，让钩码上下振动（如图所示）；

步骤3：测出振动30次所需时间t，算出每振动一次所需的时间t/30，并记录数据；
步骤4：______；
步骤5：______；
步骤6：将实验数据采用描点法绘制出上述弹簧每振动一次所需的时间即振动快慢与所挂钩码质量的关系图象。
（2）忽略空气阻力，上图A、O、B三个位置中，______位置时钩码具有的动能最大。