绪言 《科学探索之旅》学科素养同步分层练习设计（培优版） 2026-2027学年初中物理八年级上册（人教版新教材）

**基本信息** 初中物理八年级上册（人教版）新授课同步练，以“基础认知-方法理解-综合探究”分层设计，强化科学思维与探究能力，实现从概念到应用的素养进阶。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知层|物理常识（科学家贡献、单位、估测）、科学探究步骤|选择题（1、3、7、8）直接考查核心概念，巩固物理观念| |方法理解层|科学方法（控制变量、转换法、模型法）|填空题（9）、多选题（10）聚焦方法应用与推理，培养科学思维| |综合探究层|完整探究过程（设计实验、分析数据、提出问题）|实验探究题（11-14）结合生活情境，提升科学探究与创新能力|

绪言 《科学探索之旅》学科素养同步分层练习设计（培优版） 初中物理八年级上册（人教版新教材） 一、选择题 1．下列科学家中，对“牛顿第一定律”的建立做出巨大贡献的是（　　） A．亚里士多德 B．帕斯卡 C．阿基米德 D．伽利略 2．在科学实验时，为了减小误差或寻找普遍规律，经常需要进行反复多次实验，如： ①“测量物体的长度”时，多次测量； ②“研究杠杆的平衡条件”时，改变动力（臂）和阻力（臂），多次测量； ③“研究串、并联电路的电流特点”时，换用不同规格的小灯泡，多次测量； ④“用电压表和电流表测定值电阻”时，多次测量电阻两端电压和通过电阻的电流值． 在上述实验中，属于多次实验寻找普遍规律的有（　　） A．②③ B．①③ C．①② D．②④ 3． 以下说法最接近实际的是（　　） A．播放一首国歌的时间是46min B．适合洗澡水的温度是70℃ C．2B铅笔的长度18cm D．家用电热水器功率为100W 4．在“探究影响压力作用效果的因素”实验中，通过观察海绵被压下的深浅来比较压力的作用效果，以下研究中所采用方法与此相同的是（　　） A．用水流类比电流来建立电流的概念 B．用一条带箭头的直线来表示光的传播路径和方向 C．比较电流通过导体产生热量的影响因素时，根据温度计示数变化来判断放出的热量 D．探究导体电阻大小与横截面积的关系时，要保持材料和长度不变 5．下列研究物理过程中运用的方法，说法错误的是 (　　) A．牛顿第一定律的得出———实验与推理 B．学习“功率”时与“速度”进行比较————类比 C．用带箭头的线段表示力的三要素——建立模型 D．通过灯泡亮度变化反映电路中导体对电流阻碍作用的大小——等效 6．下列研究实例对应的研究方法不正确的是（　　） A．为了描述光的传播径迹和方向人们引入了“光线”——类比法 B．通过敲动音叉引起乒乓球弹开来说明发声体在振动——转换法 C．探究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系——控制变量法 D．探究平面镜成像实验中，用未点燃的蜡烛放在点燃蜡烛所成像的位置——替代法 7．在国际单位制中，力的单位是以哪位科学家的名字命名的（　　） A．焦耳 B．牛顿 C．帕斯卡 D．瓦特 8．科学探究的第一步通常应该是（　　） A．制定实验计划 B．猜想与假设 C．发现并提出问题 D．进行实验和收集证据 二、填空题 9．在研究“摆的摆动快慢与摆球质量、摆幅和摆长关系”的实验中，如果要研究摆长对摆动快慢的影响时，应该保持摆球质量、　 　不变，而改变　 　(以上两空均选填“摆幅”或“摆长”)，在物理中把这种方法称为　 　法。 三、多选题 10．科学探究需要进行实验，在取得数据和事实后，再进行分析和推理，因此，在科学探究中我们需要区分事实与推论，根据以下的事实或推论，说法正确的是（　　） ①在气体扩散实验中，抽去玻璃板后，红棕色的NO2气体进入到空气中； ②在液体扩散实验中，红墨水滴入热水，热水很快变红； ③扩散现象表明，一切物质的分子都在不停地做无规则运动； ④温度越高，分子的无规则运动越剧烈。 A．由①事实，可以得到③推论 B．由②事实，可以得到④推论 C．由③事实，可以得到①推论 D．由④事实，可以得到②推论 四、实验探究题 11．在生活中，居民楼顶安装有许多圆柱形储水箱，有的横放，有的竖放（如图甲）。家庭用水时发现，排尽水所用时间越短，排水效率越高，用水更便捷省心。小明和小羽讨论：圆柱形储水箱排尽水所用时间与什么因素有关呢？ 猜想 1：排水孔大小 猜想 2：放置方式 于是，小明与小羽到市场上调查发现，圆柱形储水箱有多种规格。两人制作了三 个圆柱形水箱来模拟实验，三个水箱底面积相等，高度h h2 h3 。他们分别在圆柱形水箱的顶端开一个注水孔，在底端开一个排水孔，排水孔S = S < S ，如图乙所示。 （1）为了完成实验探究，还需要增加的器材是　 　。 （2）要探究猜想 1，小明与小羽应选择水箱　 　来进行探究（选填序号）。他们将水箱的排水孔堵住，从注水孔处加满水后，打开排水孔进行排水时注水孔应处于　 　（选填“打开”或“堵住”）状态，分别记录两水箱排尽水所用的时间，若　 　，便可验证与猜想 1 有关。 （3）探究猜想 2 时，他们选择了不同的水箱进行实验。小明选择水箱①分别横放和竖放进行实验，记录两种放置方式下排尽水所用的时间，发现横放排尽水所用时间更短。小羽则选择水箱③进行与小明相同的操作，发现竖放时间更短。根据他们的实验结果，　 　（选填“能”或“不能”）验证猜想 2。 （4）小明和小羽在上述探究基础上提出新问题：是什么因素导致横放和竖放排尽水所用时间不同呢？他们查阅资料发现，可能和“水箱直径 D 与水箱高度 H 之比”有关，为验证该猜想，下一步操作是　 　。 12．劳动课上，小明发现用不同金属材料的锅烧水，水升温的快慢不同。由此提出问题：不同金属的导热性能是否存在差异？为探究该问题，他从实验室找到一些不同规格的铁片、不锈钢片和铝合金片，挑选后切割成直径相同的金属片样品，将样品同时放置在温度恒定为的加热盘上加热，如图。一段时间后，测出金属片上、下表面的温度，计算出数据如图。 （1）需挑选厚度　 　的金属片制作样品； （2）本实验通过比较　 　来比较不同金属的导热性能； （3）由图数据可知，　 　的导热性能最好； （4）回家后，小明发现家中铁锅的手柄是树脂制成的；跟爸爸聊天时，还知道了笔记本电脑的散热片一般是铜制的，但外壳多为塑料的；北方冬天用舌头舔户外的铁会被瞬间“粘住”，但舔铁旁边的布料就不会。请结合上述现象提出一个可探究的问题：　 　。 13． 小明发现夏天经过太阳的暴晒后，位于顶楼的屋内非常闷热，于是和同学开展了“设计隔热房屋”的实践活动来探究不同材料的隔热性能。 （1） 实验时，三个模型如图甲所示摆放(红外灯在中间模型正上方，三个模型并排且间距相等)。小华指出这样摆放不合理，没有控制灯到屋顶的　 　相等； （2） 改进实验正确操作后，测得温度随时间变化的图像如图乙所示。分析图像可知，三种材料中，温度升高得最快的材料是　 　；隔热性能最好的材料是　 　。 14．探究空心柱子的承重比与横截面的形状、周长的关系。 【问题】 科技小组在桥梁调查活动中发现，桥桩有大有小且形状各异，承重能力也不同。查阅资料获知，工程上用承重比（柱子能承受的最大质量与柱子质量的比值）反映承重能力。他们猜想∶空心柱子的承重比与其横截面的形状、周长有关。 【证据】 （1）实验中需要的测量工具除刻度尺外，还需要　 　。 （2）用纸板制成高度相同的各种空心模型。 （3）测出模型的横截面周长、质量。 （4）测量模型承受的最大质量。多次重复实验，算出承重比，数据填入下表。 组别 横截面形状 周长/cm 承重比 1 三角形 18 3500 2 三角形 24 3300 3 三角形 30 3140 4 四边形 30 3320 5 五边形 30 3510 6 六边形 30 3760 【解释】 （5）分析1、2、3组数据可得到的结论是　 　； （6）在研究承重比与横截面的形状关系时，除纸板高度、周长相同外，还需控制相同的因素有　 　（写出一个）； （7）请在图中画出周长一定时，承重比与形状的关系图像；　 　 【交流】 （8）根据表格数据和图像，科技小组同学进一步推测，在柱子的其它因素一定时，横截面为　 　形的柱子承重比最大。 答案解析部分 1．【答案】D 【知识点】物理常识 【解析】【解答】牛顿在伽利略等人研究成果的基础上得到了牛顿第一定律，故D正确，而A、B、C错误。 故选D。 【分析】根据相关的科学发展史分析判断。 2．【答案】A 【知识点】物理学方法 【解析】【解答】解：①“测量物体的长度”时，由于测量工具或测量方法等会产生实验误差，为了减小误差，采取多次测量求平均值的方法； ②“研究杠杆的平衡条件”时，改变动力（臂）和阻力（臂），多次测量是为了探究杠杆的平衡条件，总结出“动力×动力臂=阻力×阻力臂”一般规律； ③研究串、并联电路的电流特点”时，尤其是探究并联电路的电流特点时，如果两个灯泡阻值相同，测量的电流也会相同，就会得出“并联电路各支路电流相等”的错误结论，因此为了寻找普遍规律，换用不同规格的灯泡多次测量； ④“用电压表和电流表测导体的电阻”时，测量的是定值电阻的阻值，测量值是个定值，多次测量可以比较测量值减小误差． 故选A、 【分析】测量性实验为了减小误差或者寻找规律进行多次测量，如果物理量是个恒量，多次测量求平均值可以减小实验误差；如果不是测量具体的物理量，而是寻找规律也采取多次测量，寻找普遍性． 3．【答案】C 【知识点】物理常识 【解析】【解答】A、我国国歌比较短，唱完一首国歌的时间约为50s，故A不符合实际。 B、人体正常体温在37℃左右，洗澡水的温度应该略高于体温，在40℃左右，不可能达到70℃，故B不符合实际。 C、中学生伸开手掌，大拇指指尖到中指指尖的距离大约20cm，新铅笔的长度略小于20cm，在18cm左右，故C符合实际。 D、家用电热水器的功率约1000W，故D不符合实际。 故答案为：C。 【分析】首先对题目中涉及的物理量有个初步的了解，对于选项中的单位，可根据需要进行相应的换算或转换，排除与生活实际相差较远的选项，找出符合生活实际的答案。 4．【答案】C 【知识点】物理学方法；控制变量法与探究性实验方案 【解析】【解答】探究压力作用效果的实验中，借助海绵凹陷程度直观反映压力产生的作用效果，这种研究手法为转换法。 A. 以水流的特点类比电流特性，以此引入电流相关概念，运用的是类比研究方法，故A不符合题意。 B. 利用带箭头的直线描摹光的行进轨迹与传播方向，属于构建物理模型的研究方式，故B不符合题意。 C. 探究不同物质吸热本领时，依靠加热时长衡量物体吸收热量的多少，运用转换法，故C符合题意。 D. 研究电阻与横截面积的关联时，固定导体材质、长度条件不变，采用控制变量法，故D不符合题意。 故选：C。 【分析】（1）转换法是将不易直接观测的物理量，替换为直观可见的现象进行判断分析。 （2）类比法借助熟知事物的规律，比照推导陌生物理量的性质特点。 （3）模型法通过简化图形、符号搭建物理模型，具象化抽象物理规律。 （4）控制变量法固定其余影响因素，只改变单一变量，以此探究变量间的对应关系。 5．【答案】D 【知识点】物理学方法；控制变量法与探究性实验方案 【解析】【解答】 解：A、牛顿第一定律是在实验的基础上，通过假设物体不受外力时的运动情况进行科学推理得出的，因为现实中不存在不受力的物体，故A正确。 B、功率和速度的研究都是从物理意义、定义、公开、单位、生活经验积累等几方面展开的，这是类比法，故B正确。 C、力的大小、方向、作用点合称力的三要素，用带箭头的线段来表示力的三要素，运用了模型法，故C正确。 D、通过灯泡亮度变化反映电路中导体对电流阻碍作用的大小利用的是转换法，故D错误。 故选：D。 【分析】科学研究中常常用到“控制变量法”、“等效替代法”、“科学推理”、“模型法”、“转换法”、“类比法”、“比较法”等方法。 6．【答案】A 【知识点】物理学方法 【解析】【解答】 A、为了描述光的传播径迹和方向人们引入了“光线”，采用了模型法，故A错误。 B、敲动音叉时，音叉振动，引起乒乓球弹开，说明发声体在振动，采用了转换法，故B正确。 C、探究音调的影响因素时保持其他因素不变，只改变其中一个因素，采用了控制变量法，故C正确。 D、探究平面镜成像实验中，蜡烛所成的像是虚像，用未点燃的蜡烛放在点燃蜡烛所成像的位置，采用了替代法，故D正确。 故答案为：A。 【分析】物理研究中常常用到“控制变量法”“等效替代法”“转换法”“科学推理法”“类比法”“理想模型法”等科学方法，逐项分析各探究实验采用的物理研究方法进行作答。 7．【答案】B 【知识点】物理常识 【解析】【解答】A、焦耳是能量单位，故A不符合题意。 B、牛顿是力学单位，故B符合题意。 C、帕斯卡是压强单位，故C不符合题意。 D、瓦特是功率单位，故D不符合题意。 答案为：B 【分析】为了纪念牛顿在物理上做的贡献，用牛顿来命名力的单位。 8．【答案】C 【知识点】科学探索 【解析】【解答】解：科学探究过程的第一步是提出问题． 故选C． 　【分析】科学探究的主要环节，如提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作． 9．【答案】摆幅；摆长；控制变量 【知识点】物理学方法；控制变量法与探究性实验方案 【解析】【解答】(1)根据控制变量法可知：研究任意一个因素和往返摆动时间的关系时，一定保证其它因素不变。 (2)所以要研究摆动得快慢与摆长的关系应控制摆球的质量、摆动幅度不变，改变摆长。 (3)在物理学中，把控制某几个量不变，改变另一个物理量不变的方法叫做控制变量法。 故答案为：摆幅；摆长；控制变量。 【分析】决定秋千往返摆动的时间可能有：摆长、质量、摆动幅度。一定利用控制变量法分析，即研究任意一个因素和往返摆动时间的关系时，一定保证其它两个因素不变。 10．【答案】A,B 【知识点】科学探索 【解析】【解答】 “在气体扩散实验中，抽去玻璃板后，红棕色的\(\ce{NO_{2}}\)气体进入到空气中”是可观察到的事实，由该事实能推理得出③“扩散现象表明，一切物质的分子都在不停地做无规则运动”，即①是事实，③是推论，故A正确，C错误； “在液体扩散实验中，红墨水滴入热水，热水很快变红”是可观察到的事实由该事实能推理得出④“温度越高，分子的无规则运动越剧烈”，即②是事实，④是推论，故B正确，D错误。 故选AB。 【分析】 明确事实与推论的区别，通过分析每个事实对应的物理原理，判断能否推出相应推论。 11．【答案】（1）停表 （2）①和②；打开；两次排水所用的时间不同 （3）不能 （4）选取几个直径 D 与高度 H 之比不同的圆柱形水箱，分别在横放和竖放状态下，测量并对比排尽水所用的时间，探究排水时间与水箱直径和高度之比的关系。 【知识点】控制变量法与探究性实验方案 【解析】【解答】（1） 为了测量排水所用的时间，还需要的器材是停表。 （2）要探究排水孔大小的影响，需控制其他条件相同（底面积、高度相同，即装水量相同），所以应选择水箱 ①和②。 注水孔应处于打开 状态（保证水箱内水面上方始终与大气压相通，使排水时水的压强只由水的深度决定）。若两次排水所用的时间不同（排水孔大的水箱排水时间更短），便可验证猜想 1 有关。 （3） 小明和小羽分别用不同的水箱进行实验，且两人得到了相反的结论，没有控制水箱规格（底面积、高度）这一变量，无法得出放置方式对排水时间的普遍影响规律。 （4）选取几个直径 D 与高度 H 之比不同的圆柱形水箱，分别在横放和竖放状态下，测量并对比排尽水所用的时间，探究排水时间与水箱直径和高度之比的关系。 【分析】1、控制变量法：在物理实验中，存在多个影响因素共同决定某个物理量，探究排水孔大小的影响，需要控制（底面积、高度相同，即装水量相同）相同； 2、测量排水时间的仪器为停表； 3、探究排水时间与水箱直径和高度之比的关系，需选取直径 D 与高度 H 之比不同的圆柱形水箱，分别在横放和竖放状态下，测量并对比排尽水所用的时间。 12．【答案】（1）相同 （2）金属片上、下表面的温度差 （3）铝合金 （4）导热性能好的材料是否更适合做散热片 【知识点】科学探索；控制变量法与探究性实验方案 【解析】【解答】（1）不同金属的导热性能是否存在差异，所以实验变量为金属的材料，需要控制金属的厚度相同； （2）导热性能越好，则金属片上、下表面的温度差越小，所以通过金属片上、下表面的温度差来比较不同金属的导热性能；据图分析可知，铝合金的导热性能越好； （3）笔记本电脑的散热片一般是铜制的，说明可探究导热性能好的材料是否更适合做散热片。 【分析】1、转换法：在物理实验中，某些物理量（动能、电能）难以直接观察，需要转换成容易观察的指标进行测量，如本题中通过金属片上、下表面的温度差来比较不同金属的导热性能； 2、控制变量法：在物理实验中，存在多个影响因素共同决定某个物理量。在探究某个单一变量对物理量的影响时，需要控制其余变量相同，如探究不同金属的导热性能是否存在差异，所以实验变量为金属的材料，需要控制金属的厚度相同。 13．【答案】（1）距离 （2）混凝土；泡沫板 【知识点】科学探索；控制变量法与探究性实验方案 【解析】【解答】（1）在实验中，红外灯到屋顶的距离大小也会影响对材料隔热性能好坏的判断，所以小华指出这样摆放不合理，没有控制灯到屋顶的距离相等； （2）根据乙图可知，当经过相同的时间后，混凝土屋内的温度升高的最多，泡沫板屋内温度升高的最少，则隔热性能最好的材料是泡沫板。 【分析】（1） 为了比较材料的隔热性能，则变量为材料，即需要控制材料以外的因素都要相同。 （2）当其它因素相同时，相同时间内材料的温度升高的越多，则隔热性能越弱。 14．【答案】天平；材料、高度、横截面形状等相同时，周长越长，空心柱子承重比越小；材料；；圆 【知识点】物理学方法；控制变量法与探究性实验方案 【解析】【解答】（1） 本实验需要测量模型能够承受的最大质量，因此还需要用到天平这一器材。 （5）分析1、2、3组实验数据可知，三组实验的模型材料、高度、横截面形状都保持一致，只有横截面周长不同，从数据能够得出：模型横截面周长越长，承重比越小。 （6）依据控制变量法的要求，若要探究承重比和横截面形状的关系，需要改变模型横截面的形状，同时保持模型所用材料、纸板高度、横截面周长等其他因素不变。 （7） 根据第3、4、5、6组的实验数据，可以描点绘制出对应的关系图像，如下图所示： （8）结合实验数据和绘制的图像可以得到：当周长等其他条件一定时，柱子的横截面边数越多，承重比越大；而边数越多的正多边形，形状越接近圆形，因此可以推断当柱子的横截面为圆形时，模型的承重比达到最大。 【分析】1、控制变量法：在物理实验中，存在多个影响因素共同决定某个物理量，在研究单一变量对试验结果的影响时，要保持非研究因素的相同； 2、测量物体质量的仪器为天平； 3、结合数据分析，承重比与横截面的形状、周长的关系。 学科网（北京）股份有限公司 $ 绪言 《科学探索之旅》学科素养同步分层练习设计（培优版） 初中物理八年级上册（人教版新教材） 一、选择题 1．下列科学家中，对“牛顿第一定律”的建立做出巨大贡献的是（　　） A．亚里士多德 B．帕斯卡 C．阿基米德 D．伽利略 【答案】D 【知识点】物理常识 【解析】【解答】牛顿在伽利略等人研究成果的基础上得到了牛顿第一定律，故D正确，而A、B、C错误。 故选D。 【分析】根据相关的科学发展史分析判断。 2．在科学实验时，为了减小误差或寻找普遍规律，经常需要进行反复多次实验，如： ①“测量物体的长度”时，多次测量； ②“研究杠杆的平衡条件”时，改变动力（臂）和阻力（臂），多次测量； ③“研究串、并联电路的电流特点”时，换用不同规格的小灯泡，多次测量； ④“用电压表和电流表测定值电阻”时，多次测量电阻两端电压和通过电阻的电流值． 在上述实验中，属于多次实验寻找普遍规律的有（　　） A．②③ B．①③ C．①② D．②④ 【答案】A 【知识点】物理学方法 【解析】【解答】解：①“测量物体的长度”时，由于测量工具或测量方法等会产生实验误差，为了减小误差，采取多次测量求平均值的方法； ②“研究杠杆的平衡条件”时，改变动力（臂）和阻力（臂），多次测量是为了探究杠杆的平衡条件，总结出“动力×动力臂=阻力×阻力臂”一般规律； ③研究串、并联电路的电流特点”时，尤其是探究并联电路的电流特点时，如果两个灯泡阻值相同，测量的电流也会相同，就会得出“并联电路各支路电流相等”的错误结论，因此为了寻找普遍规律，换用不同规格的灯泡多次测量； ④“用电压表和电流表测导体的电阻”时，测量的是定值电阻的阻值，测量值是个定值，多次测量可以比较测量值减小误差． 故选A、 【分析】测量性实验为了减小误差或者寻找规律进行多次测量，如果物理量是个恒量，多次测量求平均值可以减小实验误差；如果不是测量具体的物理量，而是寻找规律也采取多次测量，寻找普遍性． 3． 以下说法最接近实际的是（　　） A．播放一首国歌的时间是46min B．适合洗澡水的温度是70℃ C．2B铅笔的长度18cm D．家用电热水器功率为100W 【答案】C 【知识点】物理常识 【解析】【解答】A、我国国歌比较短，唱完一首国歌的时间约为50s，故A不符合实际。 B、人体正常体温在37℃左右，洗澡水的温度应该略高于体温，在40℃左右，不可能达到70℃，故B不符合实际。 C、中学生伸开手掌，大拇指指尖到中指指尖的距离大约20cm，新铅笔的长度略小于20cm，在18cm左右，故C符合实际。 D、家用电热水器的功率约1000W，故D不符合实际。 故答案为：C。 【分析】首先对题目中涉及的物理量有个初步的了解，对于选项中的单位，可根据需要进行相应的换算或转换，排除与生活实际相差较远的选项，找出符合生活实际的答案。 4．在“探究影响压力作用效果的因素”实验中，通过观察海绵被压下的深浅来比较压力的作用效果，以下研究中所采用方法与此相同的是（　　） A．用水流类比电流来建立电流的概念 B．用一条带箭头的直线来表示光的传播路径和方向 C．比较电流通过导体产生热量的影响因素时，根据温度计示数变化来判断放出的热量 D．探究导体电阻大小与横截面积的关系时，要保持材料和长度不变 【答案】C 【知识点】物理学方法；控制变量法与探究性实验方案 【解析】【解答】探究压力作用效果的实验中，借助海绵凹陷程度直观反映压力产生的作用效果，这种研究手法为转换法。 A. 以水流的特点类比电流特性，以此引入电流相关概念，运用的是类比研究方法，故A不符合题意。 B. 利用带箭头的直线描摹光的行进轨迹与传播方向，属于构建物理模型的研究方式，故B不符合题意。 C. 探究不同物质吸热本领时，依靠加热时长衡量物体吸收热量的多少，运用转换法，故C符合题意。 D. 研究电阻与横截面积的关联时，固定导体材质、长度条件不变，采用控制变量法，故D不符合题意。 故选：C。 【分析】（1）转换法是将不易直接观测的物理量，替换为直观可见的现象进行判断分析。 （2）类比法借助熟知事物的规律，比照推导陌生物理量的性质特点。 （3）模型法通过简化图形、符号搭建物理模型，具象化抽象物理规律。 （4）控制变量法固定其余影响因素，只改变单一变量，以此探究变量间的对应关系。 5．下列研究物理过程中运用的方法，说法错误的是 (　　) A．牛顿第一定律的得出———实验与推理 B．学习“功率”时与“速度”进行比较————类比 C．用带箭头的线段表示力的三要素——建立模型 D．通过灯泡亮度变化反映电路中导体对电流阻碍作用的大小——等效 【答案】D 【知识点】物理学方法；控制变量法与探究性实验方案 【解析】【解答】 解：A、牛顿第一定律是在实验的基础上，通过假设物体不受外力时的运动情况进行科学推理得出的，因为现实中不存在不受力的物体，故A正确。 B、功率和速度的研究都是从物理意义、定义、公开、单位、生活经验积累等几方面展开的，这是类比法，故B正确。 C、力的大小、方向、作用点合称力的三要素，用带箭头的线段来表示力的三要素，运用了模型法，故C正确。 D、通过灯泡亮度变化反映电路中导体对电流阻碍作用的大小利用的是转换法，故D错误。 故选：D。 【分析】科学研究中常常用到“控制变量法”、“等效替代法”、“科学推理”、“模型法”、“转换法”、“类比法”、“比较法”等方法。 6．下列研究实例对应的研究方法不正确的是（　　） A．为了描述光的传播径迹和方向人们引入了“光线”——类比法 B．通过敲动音叉引起乒乓球弹开来说明发声体在振动——转换法 C．探究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系——控制变量法 D．探究平面镜成像实验中，用未点燃的蜡烛放在点燃蜡烛所成像的位置——替代法 【答案】A 【知识点】物理学方法 【解析】【解答】 A、为了描述光的传播径迹和方向人们引入了“光线”，采用了模型法，故A错误。 B、敲动音叉时，音叉振动，引起乒乓球弹开，说明发声体在振动，采用了转换法，故B正确。 C、探究音调的影响因素时保持其他因素不变，只改变其中一个因素，采用了控制变量法，故C正确。 D、探究平面镜成像实验中，蜡烛所成的像是虚像，用未点燃的蜡烛放在点燃蜡烛所成像的位置，采用了替代法，故D正确。 故答案为：A。 【分析】物理研究中常常用到“控制变量法”“等效替代法”“转换法”“科学推理法”“类比法”“理想模型法”等科学方法，逐项分析各探究实验采用的物理研究方法进行作答。 7．在国际单位制中，力的单位是以哪位科学家的名字命名的（　　） A．焦耳 B．牛顿 C．帕斯卡 D．瓦特 【答案】B 【知识点】物理常识 【解析】【解答】A、焦耳是能量单位，故A不符合题意。 B、牛顿是力学单位，故B符合题意。 C、帕斯卡是压强单位，故C不符合题意。 D、瓦特是功率单位，故D不符合题意。 答案为：B 【分析】为了纪念牛顿在物理上做的贡献，用牛顿来命名力的单位。 8．科学探究的第一步通常应该是（　　） A．制定实验计划 B．猜想与假设 C．发现并提出问题 D．进行实验和收集证据 【答案】C 【知识点】科学探索 【解析】【解答】解：科学探究过程的第一步是提出问题． 故选C． 　【分析】科学探究的主要环节，如提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作． 二、填空题 9．在研究“摆的摆动快慢与摆球质量、摆幅和摆长关系”的实验中，如果要研究摆长对摆动快慢的影响时，应该保持摆球质量、　 　不变，而改变　 　(以上两空均选填“摆幅”或“摆长”)，在物理中把这种方法称为　 　法。 【答案】摆幅；摆长；控制变量 【知识点】物理学方法；控制变量法与探究性实验方案 【解析】【解答】(1)根据控制变量法可知：研究任意一个因素和往返摆动时间的关系时，一定保证其它因素不变。 (2)所以要研究摆动得快慢与摆长的关系应控制摆球的质量、摆动幅度不变，改变摆长。 (3)在物理学中，把控制某几个量不变，改变另一个物理量不变的方法叫做控制变量法。 故答案为：摆幅；摆长；控制变量。 【分析】决定秋千往返摆动的时间可能有：摆长、质量、摆动幅度。一定利用控制变量法分析，即研究任意一个因素和往返摆动时间的关系时，一定保证其它两个因素不变。 三、多选题 10．科学探究需要进行实验，在取得数据和事实后，再进行分析和推理，因此，在科学探究中我们需要区分事实与推论，根据以下的事实或推论，说法正确的是（　　） ①在气体扩散实验中，抽去玻璃板后，红棕色的NO2气体进入到空气中； ②在液体扩散实验中，红墨水滴入热水，热水很快变红； ③扩散现象表明，一切物质的分子都在不停地做无规则运动； ④温度越高，分子的无规则运动越剧烈。 A．由①事实，可以得到③推论 B．由②事实，可以得到④推论 C．由③事实，可以得到①推论 D．由④事实，可以得到②推论 【答案】A,B 【知识点】科学探索 【解析】【解答】 “在气体扩散实验中，抽去玻璃板后，红棕色的\(\ce{NO_{2}}\)气体进入到空气中”是可观察到的事实，由该事实能推理得出③“扩散现象表明，一切物质的分子都在不停地做无规则运动”，即①是事实，③是推论，故A正确，C错误； “在液体扩散实验中，红墨水滴入热水，热水很快变红”是可观察到的事实由该事实能推理得出④“温度越高，分子的无规则运动越剧烈”，即②是事实，④是推论，故B正确，D错误。 故选AB。 【分析】 明确事实与推论的区别，通过分析每个事实对应的物理原理，判断能否推出相应推论。 四、实验探究题 11．在生活中，居民楼顶安装有许多圆柱形储水箱，有的横放，有的竖放（如图甲）。家庭用水时发现，排尽水所用时间越短，排水效率越高，用水更便捷省心。小明和小羽讨论：圆柱形储水箱排尽水所用时间与什么因素有关呢？ 猜想 1：排水孔大小 猜想 2：放置方式 于是，小明与小羽到市场上调查发现，圆柱形储水箱有多种规格。两人制作了三 个圆柱形水箱来模拟实验，三个水箱底面积相等，高度h h2 h3 。他们分别在圆柱形水箱的顶端开一个注水孔，在底端开一个排水孔，排水孔S = S < S ，如图乙所示。 （1）为了完成实验探究，还需要增加的器材是　 　。 （2）要探究猜想 1，小明与小羽应选择水箱　 　来进行探究（选填序号）。他们将水箱的排水孔堵住，从注水孔处加满水后，打开排水孔进行排水时注水孔应处于　 　（选填“打开”或“堵住”）状态，分别记录两水箱排尽水所用的时间，若　 　，便可验证与猜想 1 有关。 （3）探究猜想 2 时，他们选择了不同的水箱进行实验。小明选择水箱①分别横放和竖放进行实验，记录两种放置方式下排尽水所用的时间，发现横放排尽水所用时间更短。小羽则选择水箱③进行与小明相同的操作，发现竖放时间更短。根据他们的实验结果，　 　（选填“能”或“不能”）验证猜想 2。 （4）小明和小羽在上述探究基础上提出新问题：是什么因素导致横放和竖放排尽水所用时间不同呢？他们查阅资料发现，可能和“水箱直径 D 与水箱高度 H 之比”有关，为验证该猜想，下一步操作是　 　。 【答案】（1）停表 （2）①和②；打开；两次排水所用的时间不同 （3）不能 （4）选取几个直径 D 与高度 H 之比不同的圆柱形水箱，分别在横放和竖放状态下，测量并对比排尽水所用的时间，探究排水时间与水箱直径和高度之比的关系。 【知识点】控制变量法与探究性实验方案 【解析】【解答】（1） 为了测量排水所用的时间，还需要的器材是停表。 （2）要探究排水孔大小的影响，需控制其他条件相同（底面积、高度相同，即装水量相同），所以应选择水箱 ①和②。 注水孔应处于打开 状态（保证水箱内水面上方始终与大气压相通，使排水时水的压强只由水的深度决定）。若两次排水所用的时间不同（排水孔大的水箱排水时间更短），便可验证猜想 1 有关。 （3） 小明和小羽分别用不同的水箱进行实验，且两人得到了相反的结论，没有控制水箱规格（底面积、高度）这一变量，无法得出放置方式对排水时间的普遍影响规律。 （4）选取几个直径 D 与高度 H 之比不同的圆柱形水箱，分别在横放和竖放状态下，测量并对比排尽水所用的时间，探究排水时间与水箱直径和高度之比的关系。 【分析】1、控制变量法：在物理实验中，存在多个影响因素共同决定某个物理量，探究排水孔大小的影响，需要控制（底面积、高度相同，即装水量相同）相同； 2、测量排水时间的仪器为停表； 3、探究排水时间与水箱直径和高度之比的关系，需选取直径 D 与高度 H 之比不同的圆柱形水箱，分别在横放和竖放状态下，测量并对比排尽水所用的时间。 12．劳动课上，小明发现用不同金属材料的锅烧水，水升温的快慢不同。由此提出问题：不同金属的导热性能是否存在差异？为探究该问题，他从实验室找到一些不同规格的铁片、不锈钢片和铝合金片，挑选后切割成直径相同的金属片样品，将样品同时放置在温度恒定为的加热盘上加热，如图。一段时间后，测出金属片上、下表面的温度，计算出数据如图。 （1）需挑选厚度　 　的金属片制作样品； （2）本实验通过比较　 　来比较不同金属的导热性能； （3）由图数据可知，　 　的导热性能最好； （4）回家后，小明发现家中铁锅的手柄是树脂制成的；跟爸爸聊天时，还知道了笔记本电脑的散热片一般是铜制的，但外壳多为塑料的；北方冬天用舌头舔户外的铁会被瞬间“粘住”，但舔铁旁边的布料就不会。请结合上述现象提出一个可探究的问题：　 　。 【答案】（1）相同 （2）金属片上、下表面的温度差 （3）铝合金 （4）导热性能好的材料是否更适合做散热片 【知识点】科学探索；控制变量法与探究性实验方案 【解析】【解答】（1）不同金属的导热性能是否存在差异，所以实验变量为金属的材料，需要控制金属的厚度相同； （2）导热性能越好，则金属片上、下表面的温度差越小，所以通过金属片上、下表面的温度差来比较不同金属的导热性能；据图分析可知，铝合金的导热性能越好； （3）笔记本电脑的散热片一般是铜制的，说明可探究导热性能好的材料是否更适合做散热片。 【分析】1、转换法：在物理实验中，某些物理量（动能、电能）难以直接观察，需要转换成容易观察的指标进行测量，如本题中通过金属片上、下表面的温度差来比较不同金属的导热性能； 2、控制变量法：在物理实验中，存在多个影响因素共同决定某个物理量。在探究某个单一变量对物理量的影响时，需要控制其余变量相同，如探究不同金属的导热性能是否存在差异，所以实验变量为金属的材料，需要控制金属的厚度相同。 13． 小明发现夏天经过太阳的暴晒后，位于顶楼的屋内非常闷热，于是和同学开展了“设计隔热房屋”的实践活动来探究不同材料的隔热性能。 （1） 实验时，三个模型如图甲所示摆放(红外灯在中间模型正上方，三个模型并排且间距相等)。小华指出这样摆放不合理，没有控制灯到屋顶的　 　相等； （2） 改进实验正确操作后，测得温度随时间变化的图像如图乙所示。分析图像可知，三种材料中，温度升高得最快的材料是　 　；隔热性能最好的材料是　 　。 【答案】（1）距离 （2）混凝土；泡沫板 【知识点】科学探索；控制变量法与探究性实验方案 【解析】【解答】（1）在实验中，红外灯到屋顶的距离大小也会影响对材料隔热性能好坏的判断，所以小华指出这样摆放不合理，没有控制灯到屋顶的距离相等； （2）根据乙图可知，当经过相同的时间后，混凝土屋内的温度升高的最多，泡沫板屋内温度升高的最少，则隔热性能最好的材料是泡沫板。 【分析】（1） 为了比较材料的隔热性能，则变量为材料，即需要控制材料以外的因素都要相同。 （2）当其它因素相同时，相同时间内材料的温度升高的越多，则隔热性能越弱。 14．探究空心柱子的承重比与横截面的形状、周长的关系。 【问题】 科技小组在桥梁调查活动中发现，桥桩有大有小且形状各异，承重能力也不同。查阅资料获知，工程上用承重比（柱子能承受的最大质量与柱子质量的比值）反映承重能力。他们猜想∶空心柱子的承重比与其横截面的形状、周长有关。 【证据】 （1）实验中需要的测量工具除刻度尺外，还需要　 　。 （2）用纸板制成高度相同的各种空心模型。 （3）测出模型的横截面周长、质量。 （4）测量模型承受的最大质量。多次重复实验，算出承重比，数据填入下表。 组别 横截面形状 周长/cm 承重比 1 三角形 18 3500 2 三角形 24 3300 3 三角形 30 3140 4 四边形 30 3320 5 五边形 30 3510 6 六边形 30 3760 【解释】 （5）分析1、2、3组数据可得到的结论是　 　； （6）在研究承重比与横截面的形状关系时，除纸板高度、周长相同外，还需控制相同的因素有　 　（写出一个）； （7）请在图中画出周长一定时，承重比与形状的关系图像；　 　 【交流】 （8）根据表格数据和图像，科技小组同学进一步推测，在柱子的其它因素一定时，横截面为　 　形的柱子承重比最大。 【答案】天平；材料、高度、横截面形状等相同时，周长越长，空心柱子承重比越小；材料；；圆 【知识点】物理学方法；控制变量法与探究性实验方案 【解析】【解答】（1） 本实验需要测量模型能够承受的最大质量，因此还需要用到天平这一器材。 （5）分析1、2、3组实验数据可知，三组实验的模型材料、高度、横截面形状都保持一致，只有横截面周长不同，从数据能够得出：模型横截面周长越长，承重比越小。 （6）依据控制变量法的要求，若要探究承重比和横截面形状的关系，需要改变模型横截面的形状，同时保持模型所用材料、纸板高度、横截面周长等其他因素不变。 （7） 根据第3、4、5、6组的实验数据，可以描点绘制出对应的关系图像，如下图所示： （8）结合实验数据和绘制的图像可以得到：当周长等其他条件一定时，柱子的横截面边数越多，承重比越大；而边数越多的正多边形，形状越接近圆形，因此可以推断当柱子的横截面为圆形时，模型的承重比达到最大。 【分析】1、控制变量法：在物理实验中，存在多个影响因素共同决定某个物理量，在研究单一变量对试验结果的影响时，要保持非研究因素的相同； 2、测量物体质量的仪器为天平； 3、结合数据分析，承重比与横截面的形状、周长的关系。 学科网（北京）股份有限公司 $