专题13 实验方案的设计与评价

专题13实验方案的设计与评价考点分布考查频率命题趋势考点1实验方案的设计☆☆☆探究性实验需掌握实验的设计过程，利用控制变量法等科学方法，对实验过程进行评价，并且提出实验的不足。考点2实验方案的评价☆☆☆知识导图考点突破■考点一实验方案的设计►

典例1：（2021·温州）科学兴趣小组探究植物进行呼吸作用时，发现温度会影响菠菜呼吸作用的强度。于是他们对“菠菜在哪一温度下呼吸作用最强”进行实验探究。（1）选择下列器材，写出本实验的步骤。器材：如图所示的恒温箱（温度可调节）、装置甲（塑料袋有透明和不透明两种），电子天平，若干新鲜菠菜。（2）植物呼吸作用会消耗有机物。因此小明认为上述实验中，也可以通过比较实验前后菠菜质量减小的快慢来判断呼吸作用的强弱。你是否赞同他的观点并说明理由：◆变式训练1：（2022·温州模拟）学校项目化小组要制作一艘“化学船”，其部分评价量表如下表所示。小温设计了如图模型，该模型的原理是：漏斗流下的液体A与塑料罐里的物质B反应，产生大量的气体。气体从尾部玻璃管喷出，产生动力使船前进。“化学船”模型评价表（节选）评价指标优秀良好待改进指标一船体稳定船体略有倾斜，但不影响行驶▲指标二航行速度可调航行速度不可调不能行驶（1）将量表中“指标一”的待改进内容补充完整：。（2）气体从尾部玻璃管喷出，使船获得向前的动力，这说明了。（3）在制作“化学船”时，有以下几种器材和药品可供选择。器材：长颈漏斗、分液漏斗药品：稀盐酸、稀硫酸、氢氧化钠溶液、大理石为使得该作品的指标二到达优秀，你会选择哪些器材和药品，请简要说明理由：。

典例2：（2023·温州模拟）小明想在家中测量食盐的密度，现有电子秤、玻璃杯2个、勺子、滴管、记号笔、足量的清水和食盐。（1）请你帮助小明写出实验步骤完成测量(测量的各量用字母表示，清水的密度为ρ0)。（2）转换法是实验中常用的方法，请在教材的实验里举一例并写出转换法中相对应的量。◆变式训练2：（2022·南湖模拟）小科同学计划做一个电子秤模型，如图1是他设计的结构图。U0=6V，R0=15Ω，AB是一根长度为15cm，阻值为15Ω的均匀导体，O是一个能在滑杆上自由移动的滑块，滑片P和轻质杠杆OD均连接在滑块O上，且OC：CD=1：9。轻质杠杆始终水平平衡。弹簧受力时伸长量变化如图2所示，轻质托盘上未放置物体时，滑片P刚好位于A处，此时弹簧的伸长量为0。当被测物体放置于托盘上时，可以通过电压表示数读出被测物体的质量。[项目一]标注刻度（1）当托盘上未放置物体时，闭合开关，电压表指针对准V处，标为0刻度。（2）当电压表读数为1V时，托盘中物体质量是多少？（3）[项目二]评价与改进小科认为该模型还不够完善，若使用-段时间后，电源电压减小，则测量结果会不准确。针对这一问题，他提出了如下改进方案：①将定值电阻R0改为大小合适的滑动变阻器，且在滑动变阻：器两端并联一个电压表；②将定值电阻R0改为大小合适的滑动变阻器，且在电路中串联一个电流表；③将定值电阻R0改为大小合适的滑动变阻器，且分别在电源和滑动变阻器两端各并联一个电压表。选择一种你认为合理的方案，并说出当电源电压减小时．该如何调整滑动变阻器，才会使测量结果准确。■考点二实验方案的评价►

典例1：（2023·江山模拟）在项目化学习中：小科用条形磁体、大号缝衣针、硬卡纸、橡皮、大头针制作简易指南针，指南针制作过程如下：步骤Ⅰ：取2枚大号钢质缝衣针，分别将条形磁体沿同一方向摩擦缝衣针10余次(如图甲)，使缝衣针磁化。步骤Ⅱ：将1张硬壳卡纸折成直角，将2枚被磁化的缝衣针对称地穿在卡纸两侧，如图乙所示，用1块橡皮和1枚大头针做成支座，将插有缝衣针的卡纸水平支起。步骤Ⅲ：用当地的地图确定简易指南针所指的方向。步骤Ⅳ：在老师的指导下，针对制作指南针的科学性设计了评价表(如图丙)“自制指南针”评价量表（节选）评价指标优秀合格待改进指标一指针磁性强，且能自由转动指针磁性强，不能自由转动指针磁性弱，不能自由转动指标二能准确指示南北方向，能保持水平平衡能较准确指示南北方向，不能保持水平平衡不能指示南北方向，不能保持平衡（1）将条形磁铁的S极靠近图乙中缝衣针的针尖，缝衣针被排斥，则缝衣针针尖位置应标为极。（2）在不添加器材情况下，若要确定简易指南针是否能够指示南北，应如何操作。（3）根据评价量表进行测试评价，小科制作的指南针“指标一”被评为“优秀”，“指标二”被评为“合格”。为使该指南针的“指标二”达到优秀水平，请你对该指南针提出合理的改进建议：。◆变式训练1：某校九年级开展了“制作生态瓶”的项目化学习活动。小嘉同学在一玻璃瓶内装入一定量的水后，放入若干株健壮的水草、10颗健康的活螺蛳和5条小金鱼及其他一些水生动物，再放入少量砂石以及装饰物等，进行密封处理后，放在光线良好的地方，进行观察记录。（1）该生态瓶构成一个（选填“种群”、“群落“或“生态系统”）。（2）该生态瓶密封后，除阳光、热能外，任何物质都无法进入，瓶内这些动植物维持生存所必须的物质是怎样获得的？（3）需要对制作的“生态瓶”进行评价，请你拟定一条你认为最重要的指标：。

典例2：（2023·衢州）项目学习小组实验发现，装在简内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气流方向也改变，如图甲所示。于是想利用带风叶的电动机制作一款“书桌神器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。他们制定的产品评价表如下。评价指标评价等级优秀合格待改进指标一能吸纸屑、吹风且风速可调能吸纸屑、吹风，风速不可调只能吸纸屑或只能吹风指标二吸纸屑后，吹风时无纸屑吹出吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出吸纸屑后，吹风时全部纸屑吹出小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作模型，其工作原理示意图如图丙。（1）图乙中，通过切换开关S，可以改变电动机转向的原因是。（2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电动机转速如何变化？。（3）对模型测试时，其“指标一”为优秀。结合评价表，判断该模型的“指标二”评价等级为。◆变式训练2：（2023·温州模拟）在学习了‘’血液循环"相关内容后，同学们在老师的指导下制作“人体血液循环模型”，以模拟人体的血液循环，同时针对该模型的科学性设计了评价表。人体血液循环模型评价表(节选)评价指标优秀合格待改进指标一结构完整，能模拟人体血液循环路径，材料能体现血液循环功能。结构完整，能模拟人体血液循环路径，材料不能体现血液循环功能。结构不完整，不能模拟人体血液循环路径。某同学利用塑料管、水、单向阀、塑料瓶(2大2小，上下连通)、肺泡模型、组织细胞模型等制作了如图所示的模型。（1）下图曲线为某物质流经肺部时的含量变化，该物质可能是。（2）静脉注射时，医生需要将药液注射到患者手臂静脉中，项目组通过本模型模拟该过程，药液首先进入心脏模型中的。A．瓶① B．瓶② C．瓶③ D．瓶④（3）根据评价量表，该模型被评为合格，为使该模型更好的体现指标一，请结合图选择合适的材料对该模型进行改进(写一点)真题演练1.（2023·台州）加拿大一枝黄花是我国重点管理的外来入侵物种。调查我市目前的植被情况，发现各地均有较多生长。兴趣小组收集到加拿大一枝黄花的相关资料：①多年生植物，终年常绿，株高通常1米以上，甚至达到3米，能在贫瘠的土壤生长。②每棵植株大约能产生2万颗细小种子，易随风扩散；能利用根或茎快速繁殖。③能分泌抑制其它植物生长发育的物质，影响农作物的产量和质量，并已造成多种野生植物灭绝。（1）台州市内所有加拿大一枝黄花的总和属于（选填“种群”“群落”或“生态系统”)。（2）阅读上述资料，结合相关知识，分析加拿大一枝黄花对本地生态造成巨大威胁的原因。2．（2023·衢州）小科设计并制作了如图的咸水淡化装置，同时针对该装置设计了评价表。“咸水淡化装置”评价表（节选）评价指标优秀合格待改进指标一：装置结构结构完整，有加热、冷却和收集装置结构较完整，缺少较好的冷却装置结构不完整，有1处以上缺失指标二：淡化效果能从咸水中制得淡水，速度较快、连续稳定能从咸水中制得淡水，但效果不明显不能从咸水中制得淡水指标三：？（1）易拉罐中的咸水先经过汽化，后经过（填物态变化名称）变成淡水流入容器。（2）根据评价需要，请你提出一项评价指标写在指标三“？”处。3.（2023·宁波）浓盐酸具有挥发性，敞口放置于空气中，溶质质量分数变小。稀盐酸会发生同样的变化吗？某同学通过如下步骤进行探究：①取两个烧杯，各倒入40毫升3%的稀盐酸，分别标为甲和乙。②甲密封，液体体积不变。乙敞口放置于空气中至液体体积变为20毫升。（溶液密度变化忽略不计)③向甲、乙中滴加几滴石蕊试液，再分别缓慢滴加相同溶质质量分数的氢氧化钠溶液，恰好完全反应时，消耗的氢氧化钠溶液体积分别为30毫升、26毫升。（1）实验中，“恰好完全反应”的判断依据是：溶液颜色。（2）乙烧杯中的稀盐酸敞口放置后，溶质质量分数变大，依据是。（3）为了确定稀盐酸口放置于空气中，溶质质量分数一定会变大，请简要闸述应补充的实验。4．进化论的创立和发展经历了几百年。拉马克、达尔文等学者通过研究提出了各自的观点。①1809年，拉马克认为：现存的生物都有各自的祖先；在特定的环境下，生物体某些器官由于经常使用变得发达，不常使用的逐渐退化，这种后天得来的性状可遗传给下一代。②1859年，达尔文发表《物种起源》。他认为：生物在不断进化、物种是渐变的；现在地球上的生物都是自然选择的结果，并且都是由一个共同的祖先进化而来。（1）达尔文汲取了拉马克的进化思想，经过研究提出了自然选择学说。自然选择学说与拉马克的进化观有何不同之处？（写出一点）（2）科学家通过对化石的深入研究，逐渐建立了物种可变的进化观。当不同地层发现不同马的化石时，为研究不同马之间的进化关系，以及解释其进化的原因，需要研究的主要内容有__________。（可多选）A．比较不同马的化石数量的多少 B．调查不同马的化石被发现的时间C．分析不同马的化石的地质年代先后顺序 D．比较化石中不同马的相同器官的形态结构E．分析化石中不同马的生活环境（3）针对达尔文的自然选择学说，有同学作出如下评价：自然选择学说能对“长颈鹿的颈和腿都很长”等生物进化中的诸多现象作出解释，因此是正确的理论。自然选择学就无法解释生物体的性状如何传递给后代等系列问题，因此是错误的理论。你如何评价达尔文的自然选择学说？5．某款市售制氧杯具有供氧快、便携带、易操作、成本低的特点。图1为制氧杯实物图，图2为制氧杯内部结构剖面示意图，图3为制氧剂的相关信息。利用该制氧杯制氧，产生的氧气可以在剧烈运动后即时补氧，也可以供老人、孕妇等在家中和户外急救补氧。[制氧剂]相关信息制氧剂A的成分为：2Na2CO3·3H2O2制氧剂A放入水中后发生的反应：2Na2CO3·3H2O2=2Na2CO3+3H2O2制氧剂B的成分为：MnO2[使用步骤]Ⅰ．取下杯盖，在甲杯中加入A、B两种制氧剂，再加入清水至相应水位；Ⅱ．取下与杯盖相连的乙杯，在乙杯中加入适量清水，将乙杯装回杯盖的中央正下方；Ⅲ．将带有乙杯的杯盖和甲杯旋紧，形成一个如图1所示的整体；Ⅳ．待出气孔②处有氧气逸出时，通过医用导气管供人呼吸补氧。回答下列问题：（1）在乙杯中加入清水的作用是；（2）在甲杯中加入清水至相应水位，清水除了溶解制氧剂A并使制氧反应发生以外，还具有的作用是；（3）请运用所学知识，并结合以上信息，解释该制氧杯能快速产生氧气并能从出气孔②快速逸出的原因。6.（2022·舟山）小舟选用白磷、锥形瓶、气球、天平等药品和器材，探究化学反应中物质质量的变化规律，装置如图。[实验思路]先确认化学反应已经发生，再比较反应物的质量总和和生成物的质量总和是否相等。[实验步骤]I.锥形瓶内装人白磷，塞紧瓶塞放在天平托盘上，调节平衡：II.取下锥形瓶，将瓶塞上的铁丝在酒精灯上烧红后，接触引燃白磷，并立即塞紧瓶塞；III.待反应结束冷却后，将锥形瓶放回天平托盘上，观察。[实验结论]参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。[交流反思]⑴要确认化学反应已经发生，本实验中观察到的现象是。⑵反应结束后。若白磷有剩余，你认为是否仍能得出上述结论，并请说明理由。。7.（2022·丽水）定律是对自然现象或关系的描述，通常可用数学方式加以表达。在学习“质量守恒定律”时，小丽查阅到以下材料：（1）玻义耳实验中，金属灰增加的质量是。（2）质量守恒定律的发现过程，带给我们的启示有(填字母)；A．要善于总结前人的成果和经验B．实验的成功与否，取决于药品的选择C．定量方法是科学研究的重要方法（3）受上述研究启发，小丽对相关实验进行了深入探究。在白磷燃烧前后质量测定实验中(如图)。气球的作用有。（4）小丽认为，蜡烛燃烧后剩下的固体质量比燃烧前少了，因此该现象不符合质量守恒定律。诸你设计世个能说服小丽的简明实验思路。8．除H2、CO能还原氧化铜外，CH4及其它一些具有还原性的气体也能与氧化铜发生反应。如：加热时，CH4能与CuO反应生成Cu、CO2和H2O。某拓展小组同学设计了如图所示实验装置(夹持装置省略)，分别对有关气体问题进行探究。请按要求回答相关问题。（1）【探究Ⅰ】对已知气体性质的探究。将CH4气体按如图所示装置进行规范实验，可观察到的实验现象有(填序号)；①A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质②B装置中的固体由白色变蓝色③C装置中溶液变浑浊（2）【探究Ⅱ】对气体组成的探究。气体X可能由H2、CH4中的一种或两种组成，同学们按如图所示实验装置对其组成进行探究。①C装置中溶液变浑浊，可证明气体X中含有；②根据B装置中的固体由白色变蓝色的现象，得出气体X中含有H2的结论，请对此结论作出评价，并说明理由。（3）【探究Ⅲ】对未知气体的探究。将某火箭燃料X通过如图所示装置，观察到A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质；B装置中的固体由白色变蓝色，C装置中溶液不变浑浊。C中导出的气体是空气中含量最多的物质。已知燃料X是由2种元素组成的纯净物，其相对分子质量为32。根据现象及信息推断并写出：A装置中发生反应的化学方程式为。9．（2023·衢州）用图甲电路研究电热与电流的关系，若要比较不同设定电流值时的电热多少，调节电流大小过程中，电热丝已经开始加热，因而会影响实验的准确性。为解决这一问题，小明设计图乙电路进行研究。图中电路包括调试电路和实验电路，R1和R2是阻值都为20欧的电热丝，R2①用数字温度计测量并记录装有R2②将开关S与“1”连接，调节滑动变阻器，直至电流表示数为0.2安。③将开关S拨至“2”，使R2④再将电流值分别设定为0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重复上述步骤。记录相关数据，并计算每次升高的温度Δt（Δt可反映电热的多少），整理Δt、I2（1）将步骤③补充完整。（2）在答题纸图丙中画出Δt与I2（3）小明想改变电热丝阻值，用上述实验中设定的电流值，继续研究电热与电流的关系：保持R1不变，将R2更换为30欧的电热丝，重复上述步骤。他的做法是否合理，说明理由：10．将酒敞口放置，酒精度(酒中酒精的体积百分比)会变化吗？小科认为：只要确定酒的密度是否变化就能作出判断。于是利用身边的物品，动手制作“密度秤”来测量酒的密度。步骤Ⅰ：按图甲制作好秤杆，提起提纽，移动秤砣(小螺母)，当秤杆水平平衡时用笔将此时秤砣的悬挂点B标记为“0”刻度(单位：g/cm3)。步骤Ⅱ：按图乙所示，将大螺母浸没在水中(大螺母必须浸没且不碰底)，提起提纽，移动秤砣，当秤杆水平平衡时用笔将此时秤砣的悬挂点C标记为“1”刻度。再将BC两刻度之间分为10等份。步骤Ⅲ：测量酒的密度。（1）应用：小科，用该密度秤分别测出瓶盖刚打开和敞口一段时间后酒的密度约为0.92g/cm3和0.96g/cm3，已知酒精密度为0.8g/cm3，应用密度知识可判断出其酒精度(填“变大”“不变”或“变小")。（2）反思：在制作和测量过程中，大螺母必须浸没的目的是。（3）拓展：小科若要测量食盐水的密度，他应先在密度秤上增加大于1的刻度，请你写出利用直尺和笔标定刻度的过程：。11．（2023·宁波）在“观察物体间力的作用”活动中，小宁进行如下实验。（1）【实验1】如图甲所示，将两个量程相同的弹簧测力计A、B放在水平位置，抽动刻度板调整指针零位；把它们的挂钩勾在一起，用手分别拉住测力计的圆环，水平向外拉。当测力计A示数分别为1.0N、2.0N、3.0N时，读取测力计B的示数。实验数据如下表：小宁分析实验数据，得到结论；物体间的作用力与反作用力大小。老师告诉小宁，从本实验得出的正确结论具有普适性。（2）【实验2】将两个测力计A、B竖直悬挂、调零，如图乙所示：把它们的挂钩勾在一起后悬挂起来，竖直向下拉测力计B的圆环，如图丙所示。小宁发现：当测力计A的示数为2.0N时，测力计B的示数为1.8N，此时，测力计A对B的拉力大小为多少？为什么？12．某学习小组设计如图甲电路，并将电流表改装成液体密度显示表。电源电压为6V且保持不变，定值电阻R0的阻值为20欧，R是压敏电阻，其阻值与所受压力F的关系如图乙。已知图中用来盛放待测液体的空容器质量为0.7千克，每次测量时液体须注满容器。（1）小科按图甲连接电路时，开关应处于状态。（2）容器中不加液体时，闭合开关，电流表指针所指刻度标为“0克/厘米3”。求“0克/厘米3”刻度线对应的电流值。（3）小明在制作过程中发现，待测液体密度差异较大时，指针偏转角度差异却较小。小明针对测量精确度不高的问题，对装置进行了如图丙的改进(杆AO可绕固定点O自由转动，容器悬挂在A点)。请根据所学知识，说说这样改进的科学道理。13.（2023·宁波）小舟在学习“常见的碱”过程中，将新配制的饱和Ca(OH)2溶液滴入到FeCl3溶液中，发现没有出现预期的红褐色沉淀。这是为什么呢？小舟查阅资料，获取如下信息：①Ca(OH)2微溶于水；②FeCl3溶液呈酸性。于是他提出以下猜想：猜想一：Ca(OH)2没有参加化学反应。猜想二：滴入的Ca(OH)2溶液中OH-数量太少。猜想三：FeCl3溶液呈酸性，Fe(OH)3沉淀不能存在。（1）小舟用pH试纸测Ca(OH)2和FeCl3混合液的酸碱度，测得pH<7，说明溶液中没有OH-。该现象(选填“支持”或“不支持”)猜想一。（2）为增加OH的数量，换用浓NaOH溶液滴加到FeCl3溶液中(如图甲)，若猜想二正确，则观察到的现象是。（3）经过实验，猜想三验证成立。然后，小舟将FeCl3溶液遂滴滴加到饱和Ca(OH)2溶液中(如图乙)，先观察到红褐色沉淀产生，持续滴加后沉淀又消失了，请你解释沉淀会消失的原因。14．（2023·衢州）碳捕集是实现”碳中和”的措施之一，其中一种方法是用氢氧化钠溶液来吸收二氧化碳。某探究小组将二氧化碳持续通入氢氧化钠溶液中，并利用传感器实时测定氢氧化钠溶辆扶酸几液吸收二氧化碳后溶液的pH，装置如图甲所示。溶液的pH随时间变化情况如图乙，且pH等于11.6时溶液处于饱和状态。通过查阅资料发现：①碳酸钠能与二氧化碳、水反应生成碳酸氢钠(Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3)；②该温度下，饱和碳酸钠溶液的pH为11.6，饱和碳酸氢钠溶液的pH为8.3；③该温度下碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠的溶解度。根据以上现象和信息，小组同学展开进一步探究：[提出问题]二氧化碳持续通入氢氧化钠溶液中，形成的产物是什么？（1）[建立假设]假设1：只有碳酸钠；假设2：碳酸钠、碳酸氢钠；假设3：只有碳酸氢钠；假设4……小敏根据图乙曲线判断假设1不成立，理由是。[实验过程]继续通入二氧化碳，溶液的pH随时间变化情况如图丙。[实验结论]小敏根据图丙曲线认为二氧化碳持续通人氢氧化钠溶液后的最终产物是。[交流评价]小金认为该曲线还不能确定最终产物。因为pH可能还未呈稳定状态，接下去的操作是。（2）小兴受小金的启发，猜测最后溶液可能呈酸性，他猜想的依据是，所以建议小组同学继续展开探究。15.（2023·杭州）将燃烧的蜡烛放人图甲装置中，一段时间后，蜡烛会慢慢熄灭。兴趣小组探究其原因的过程如下（气体的含量用体积分数表示）：（1）甲同学认为，蜡烛熄灭是装置内的氧气被消耗完了。他设计了图乙的实验装置，待蜡烛熄灭后，用凸透镜聚焦太阳光使白磷的温度达到着火点，观察到现象，从而否定了自己的猜想。他重新实验，测得蜡烛燃烧过程中烛焰附近的二氧化碳含量从0.04%上升到7.4%，氧气含量从21%下降到13.8%。（2）甲同学又认为可能是二氧化碳含量过高导致蜡烛熄灭。乙同学不赞同，他改变图甲装置中的气体成分，只进行了一次实验，就否定了甲同学的观点。则乙同学进行的实验是。实验氧气含量二氧化碳含量蜡烛能否燃烧A21%8.4%能B21%3.4%能c12.8%3.4%不能（3）还有一种观点：随着蜡烛的燃烧，氧气含量下降，产热速度变慢；当产热量小于散热量，烛芯的温度下降至着火点以下，蜡烛熄灭。如果该观点正确，将图甲装置置于温度更低的环境中实验，则测得烛焰附近的氧气含量最小值会如何变化？并解释原因。16．将酒敞口放置，酒精度(酒中酒精的体积百分比)会变化吗？小科认为：只要确定酒的密度是否变化就能作出判断。于是利用身边的物品，动手制作“密度秤”来测量酒的密度。步骤Ⅰ：按图甲制作好秤杆，提起提纽，移动秤砣(小螺母)，当秤杆水平平衡时用笔将此时秤砣的悬挂点B标记为“0”刻度(单位：g/cm3)。步骤Ⅱ：按图乙所示，将大螺母浸没在水中(大螺母必须浸没且不碰底)，提起提纽，移动秤砣，当秤杆水平平衡时用笔将此时秤砣的悬挂点C标记为“1”刻度。再将BC两刻度之间分为10等份。步骤Ⅲ：测量酒的密度。（1）应用：小科，用该密度秤分别测出瓶盖刚打开和敞口一段时间后酒的密度约为0.92g/cm3和0.96g/cm3，已知酒精密度为0.8g/cm3，应用密度知识可判断出其酒精度(填“变大”“不变”或“变小")。（2）反思：在制作和测量过程中，大螺母必须浸没的目的是。（3）拓展：小科若要测量食盐水的密度，他应先在密度秤上增加大于1的刻度，请你写出利用直尺和笔标定刻度的过程：。专项提升1．（2023九下·义乌模拟）为进一步确定湖边收集的气体的组成，同学们进行了以下探究过程，请你参与并协助他们完成相关学习任务。【提出猜想】收集的气体中可能含有CH4、CO2、CO和H2O。【查阅资料】CO+CuO=加热Cu+CO2CH4+4CuO=加热4Cu+CO2+2H【设计方案】：学习小组的同学经过讨论，设计了如图所示的装置进行“猜想”的实验探究。已知：A为储气罐，存放湖边收集的气体；B中装有浓硫酸；C中装有CuO；D中盛装无水硫酸铜白色粉末；E中装有氢氧化钙溶液。【讨论与交流】（1）该系列装置还缺少尾气处理装置，写出一种你认为可行的尾气处理方法。（2）请你设计完成如图方框内的实验方案(选用下列装置，按连接顺序填写)。（3）原气体中若含有CH4，则D中的现象是。（4）老师认为以上设计仍有缺陷，不能确定CO气体是否存在。小王同学和小李同学想通过定量实验的方法进行检验，于是对实验方案进行了改进，E装置中的试剂改为足量的氢氧化钠溶液，同时对D、E装置在实验前后的质量进行称量，数据计入下表中：反应前反应后D装置100g103.6gE装置120g125.5g你认为根据上述数据计算后能否得出原气体中含有CO的结论，并简要分析：。2．为了比较不同催化剂对过氧化氢催化速率的影响，小龙按图甲所示装置进行了如下实验：①检查装置气密性；②称取2克二氧化锰固体放在锥形瓶中，用注射器抽取5毫升溶质质量分数为10%的过氧化氢溶液．将注射器插入带活塞的锥形瓶中：③将过氧化氢溶液注入锥形瓶中，测量并记录相应的数据：④换用相同质量的ZnO固体和Fe2O3固体重复步骤②和③，记录并处理数据，结果如图乙。（1）该实验通过反映催化剂的催化速率。（2）待每次实验完全反应后，小龙均记录了瓶内的最终气压值，分别为p1、p2、p3，请比较三次实验气压大小，并说明理山。。（3）小龙取一定质量的FeCl3固体进行上述实验。发现也能加快过氧化氢的分解速率。实验过程中发现锥形瓶内溶液颜色逐渐由浅黄色变为浅绿色，最终又变回浅黄色。根据实验现象判断FeCl3是否为过氧化氢分解的催化剂，并说明理由.。3.物体的动能大小与物体的质量和运动的速度有关，小明选用质量不同的同种金属材质小球进行如图甲所示实验，记录木块在水平移动距离如图乙，实验数据如表。小球放置高度木块在水平面移动的距离小球的质量m小球的质量2mh1S1S22h1S3S4（1）若换成光滑的水平面，本实验就无法达到实验目的，其理由是：。（2）小明认为：只要选择“S1、S2、S3、S4”四个量中的某两个量进行比较，就能说明“对动能大小的影响，速度比质量更大”，请比较这两个量的大小关系：。（3）接着小明还设计了如图丙的实验，让金属块从光滑斜面的h，处静止滑下，然后在粗糙水平面上滑行一段距离停下，测量滑行距离S。改用材质和大小相同、质量不同的金属块，重复图丙实验，记录数据如表。已知金属块所受摩擦力与压力成正比，请你从功和能的角度，分析不同质量的金属块在水平面滑行的距离大致相等的原因。。质量m/千克0.100.150.200.250.300.350.40滑行距离s/米0.320.310.330.320.330.320.324．斜面在生活生产中常，在科学实验中也常有，以下多个科学实验都用到了斜面。（1）如图甲所示利用斜面测S段的平均速度，为了提高实验测量的准确度，可以(填“增大”或“减小”)斜面坡度，让小车斜面顶端由静止开始滑下。（2）如图乙所示利用斜面研究阻力对物体运动的影响。小车同一斜面的同一高度由静止滑下，在毛巾、木板、平板玻璃等表面上运动不同的距离后停止，此过程中小车克服阻力做功的大小分别为W1、W2、W3，它们的关系是。（3）如图丙所示利用斜面探究动能的大小与哪些因素有关，让小车A沿斜面的不同高度由静止开始滑下，是为了探究动能与的关系。（4）小明同学尝试改用如图丁所示装置探究“物体动能大小与哪些因素有关”，设计了以下两个实验方案：方案一：用同一钢球将同一弹鑽压缩至不同程度，静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离；方案二：用质量不同的钢球将同一弹鑽压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击距离。关于他的实验方案。(填序号)A.只有方案一可行 B.只有方案二可行 C.两个方案均可行 D.两个方案均不可行5．（2023·浦江模拟）科学研究需要“大胆猜测，小心求证”，有人说“人吸入的气体是氧气，呼出的气体是二氧化碳”，小科对这个观点表示质疑，于是他进行如下探究：（1）小科发现：燃着的木条在装满空气的集气瓶（图甲）中比在装满呼出气体的集气瓶（图乙）中燃烧的时间更长，请解释原因。（2）小科想利用图丙装置验证呼出的气体中CO2含量高于空气中CO2含量，图丙中锥形瓶内的试剂均为溶液，他应如何操作？。（3）为了进一步测定呼出气体中氧气的体积分数，小科进行如下实验（装置如图丁）：​步骤I：用注射器收集V1毫升的呼出气体，打开止水夹A、B，缓慢推动活塞将气体全部推入集气瓶中。步骤Ⅱ：待集气瓶内液面稳定后，记录量筒内液体体积为V2毫升，且此时集气瓶中液面低于燃烧匙（如图戊）。步骤Ⅲ：关闭止水夹A、B，向集气瓶外的烧杯中倒入沸水，使白磷燃烧。步骤Ⅳ：待燃烧结束且冷却后，打开止水夹B，使瓶内外气压相等，记录量筒内液体体积为毫升。步骤Ⅴ：重复实验，测得呼出气体中氧气的体积分数。实验测得人体呼出气体中氧气的体积分数为。（用V1V2V3表示）6．（2023·浦江模拟）已知某混合气体由H2、CO和CO2三种气体组成。为验证该混合气体成分，科学研究小组的同学经过讨论，设计了如图1所示的实验方案。根据方案回答下列问题：（1）装置C在实验中的作用是（2）仅根据D装置中黑色粉末变红这一现象，能否证明混合气体中一定存在CO？请判断并说明理由（3）小丁根据装置E中出现白色硫酸铜粉末变成蓝色的实验现象，得出该混合气体中有氢气存在的结论。你认为结论是否可靠？若可靠，请说明理由；若不可靠，请对图1实验装置提出改进意见（4）图1方案B装置可用来吸收CO2但没有现象。为证明CO2和NaOH能发生反应，小丁又设计了图2所示的方案。则图2方案中所加试剂X应该是。7．（2023·宁波模拟）钢丝棉是一种由低碳钢制成的细丝，直径约0.125~0.189毫米。小科利用钢丝棉探究铁制品锈蚀的条件，实验如下：步骤一：取4个50mL活塞润滑性良好的注射器，检查气密性。步骤二：称取4团等质量的钢丝棉（每团体积约为6cm3），A保持干燥，B、C用少量蒸馏水润湿，D用少量食盐水润湿，分别放入甲、乙、丙、丁注射器中。步骤三：移动活塞，使它们均处于46mL刻度处，再用橡皮帽封住注射孔（如图所示）步骤四：每隔一定时间，观察并记录实验现象如表。5分钟20分钟1小时甲无现象无现象无现象乙无现象无现象无现象丙出现少许锈斑，活塞未明显移动出现明显锈斑，活塞移动少许锈斑增多，活塞移动明显丁出现明显锈斑，活塞移动少许锈斑增多，活塞移动明显锈蚀严重，绣斑增多，活塞处于39mL刻度处（1）设计甲丙两组实验基于的假设是。（2）步骤三中要完成乙组设置，进行的具体操作是。（3）小科回想起一次去海边的旅行发现面对大海的铁栏杆锈蚀程度比其他地方更严重。请联系探究结果作出合理的解释。。8．（2023九下·义乌模拟）小乐以鸡蛋壳（主要成分CaCO3，在水中能溶解出微量的Ca2+，其他成分对实验影响忽略不计）为牙齿的替代物，模拟含氟牙膏保护牙齿的科学原理。[查阅资料]含氟牙膏保护牙齿的原因：含氟牙膏中的NaF能与牙齿表面溶解的微量Ca2+反应，生成更难溶于酸的物质。[进行实验]小乐组装了两套如图甲所示装置（装置气密性良好），按表中所示方式进行实验，测量得到的锥形瓶内压强随时间的变化如图乙所示。实验装置实验组对照组锥形瓶中的物质用含氟牙膏处理过的鸡蛋壳0.5g未用含氟牙膏处理过的鸡蛋壳0.5g注射器中的物质20mL3.5%的盐酸20mL3.5%的盐酸（1）实验中鸡蛋壳中主要成分与盐酸反应的化学方程式为。（2）本实验能证明含氟牙膏对鸡蛋壳有保护作用的证据是。（3）根据本实验模拟的含氟牙膏保护牙齿的科学原理，解释CaCO3不能作为含氟牙膏的摩擦剂的原因是。（4）已知某品牌牙膏中的摩擦剂是CaCO3和SiO2（不与稀盐酸反应）中的一种或两种物质。小乐猜测此品牌牙膏中两种物质都有，请设计实验验证小乐的猜想。。9．科学课堂上，学生分组进行碳酸钠溶液与稀盐酸反应的实验后形成了下面两份报告单(部分)。第1小组实验过程：1。用试管取2mL稀盐酸。2.用滴管滴加碳酸钠溶液，边滴边振荡，直至滴完5滴。3......实验现象：有气泡产生。实验结论：碳酸钠溶液与稀盐酸发生反应，并生成气体。第2小组实验过程：1.用试管取2mL碳酸钠溶液。2.用滴管滴加稀盐酸，边滴边振荡，直至滴完5滴。3.......实验现象：无明显现象出现。实验结论：碳酸钠溶液与稀盐酸可能没有发生反应，也可能发生反应了，但无明显现象产生。两个小组对比报告单，发现实验现象和结论都不一样。他们事后查阅到相关信息：盐酸与碳酸钠溶液反应，盐酸不足时反应为HCl+Na2CO3=NaCl+NaHCO3；盐酸足量时，先与碳酸钠反应生成NaHCO3，然后继续与NaHCO3发生反应NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑。于是，两个小组共同对第2小组第2步实验结束后试管中溶液溶质的成分提出了猜想：猜想1：NaCl、NaHCO3和Na2CO3猜想2：NaCl、NaHCO3猜想3：NaCl和HCl请回答：（1）对猜想的初步分析：当盐酸时，会出现猜想1提出的三种物质同时存在。根据第2小组实验时的现象和质量守恒定律，可判定反应后所得溶液中肯定有含元素的化合物，因此可判断猜想3肯定是不合理的。（2）拟定一个方案，证明猜想1成立：（3）对实验过程的反思：分析上述实验可知，同样是两种反应物发生反应，滴加顺序不同，现象和最终生成物可能都不一样。反应物的浓度不同也会导致两种反应物反应时的现象或者生成物不相同，请用实例支持：。10．（2022·萧山模拟）某科学兴趣小组在学完碱的化学性质时，进行了如图所示的实验：实验1结束后，同学们对反应后的物质进行过滤，并对滤液中溶质的成分进行了探究。[建立猜想]猜想一：溶质为；猜想二：溶质为NaOH和Na2CO3；猜想三：溶质为NaOH和Ba(OH)2。[实验探究]组内同学采取不同的方法开展了实验2的研究，具体情况如下：实验操作实验现象实验结论甲同学：取少量滤液于试管中，向其中滴加适量的Na2CO3溶液。无白色沉淀①乙同学：②开始无现象，一段时间后有气泡产生猜想二成立请将表格中的实验结论①与实验操作②补充完整．[反思与评价]①从微观分析，实验1中OH-并没有实质参与反应，无法准确得出可溶性碱能与盐反应这一化学通性。有同学提出可以将Na2CO3溶液更换为溶液进行实验，让OH-实质参与反应来得出可溶性碱的这一化学通性。②实验后的废液直接倒入下水道，会造成环境污染，需将废液处理后再排放。11．（2023·湖州）农作物的生长离不开无机盐。同学们想了解含氮无机盐对植物生长的影响。老师给他们提供了一些实验材料：完全营养液、缺氮营养液、浓度适宜的NH4NO3溶液、蒸馏水、同种青菜幼苗若干、相同规格的玻璃器皿若干。各小组对实验方案进行设计。第一小组的方案如下：①选20株长势旺盛、大小相似的青菜幼苗，用蒸馏水洗净根上的泥土，备用。②取2只玻璃器皿，编号甲乙。甲组加入适量完全营养液，乙组加入，将幼苗随机均分栽入其中。③将装置放在温暖有光通风的环境，并适时给根部通入空气。④每隔一段时间观察并记录幼苗的高度、叶片颜色等生长指标。⑤对所得实验数据进行分析。请回答：（1）步骤①中选取幼苗20株的目的是。（2）步骤②中乙组加入。（3）针对第一小组的方案，第二小组认为可以用浓度适宜的NH4NO3溶液和等量的蒸馏水做对照，这样也满足氮元素的变量控制。但遭到大家的反对，理由是。12．（2023·温州模拟）材料一：葡萄糖→酶材料二：将溶质质量分数为2%的葡萄糖溶液煮沸并冷却，然后在3个洁净的相同的锥形瓶中装满葡萄糖溶液和等量的酵母菌，并用带有细玻璃管的橡皮塞塞紧瓶口并倒置在铁架台上(如图所示)，然后分别置于15℃、35℃和55℃的恒温环境中，实验过程中观察到液体从细玻璃管口滴出，统计细玻璃管口滴下的液滴数，如下表。综合上述信息，运用所学知识来解释该实验的现象。温度液滴数时间第1分钟第2分钟第3分钟第4分钟第5分钟第6分钟15℃6162222221635℃1024323212855℃02222213．（2023七下·洞头期中）周末，小可的妈妈用酸奶机为小可制作了酸奶，这引起了小可的兴趣。下图是妈妈制作酸奶的3步曲(下方左图所示)。（1）请用所学的相关知识分别解释第一步划线部分两个操作的目的。（2）发酵时酸奶机内部是恒温设置，小可很好奇酸奶机内部设置的温度，查阅资料获得乳酸菌活菌数与发酵温度的关系图(．上方右图所示)，小可分析图后认为酸奶机内部应该设置的温度才能制作最佳的酸奶。（3）小可了解到这个酸奶机还可以酿酒，需要加入酒曲作为菌粉，酒曲的主要成分是霉菌，除此之外依据酿酒的需求选择加入酵母菌、乳酸菌等其他菌种。下图分别是乳酸菌、酵母菌、霉菌的结构图，请你结合图片信息和所学知识将三种微生物分成两类，写出分类依据和分类结果。14．（2023·宁波模拟）酶的催化效率不仅与温度、酸碱度有关，还与离子种类有关。如氯离子(Cl－)能提高唾液淀粉酶的催化效率，铜离子(Cu2＋)能降低唾液淀粉酶的催化效率，钠离子(Na＋)对唾液淀粉酶的催化效率无影响。为了进一步探究硫酸根离子(SO42-)能否提高唾液淀粉酶的催化效率，小宁进行了如下实验：第1步：取2支洁净的试管，按表中从左到右的顺序将药品加入到相应的试管中；第2步：在2支试管中各加入1mL稀释唾液，然后摇匀；第3步：将2支试管同时进行37℃的水浴加热，观察并记录现象。试管号1%淀粉溶液1%稀硫酸蒸馏水碘液12mL01mL2滴22mL1mL02滴（1）小宁的对探究硫酸根离子(SO42-)能否提高唾液淀粉酶的催化效率的实验设计合理吗？说明理由：。（2）如果硫酸根离子(SO42-)能提高唾液淀粉酶的催化效率，那么小宁改进实验后的现象应是。（3）第3步操作中，另有一同学小兴把2支试管同时分别握在左、右手心里，也达到了相同的实验效果。请分析这种做法的优点：。15．小文想探究pH对唾液淀粉酶的影响，他用胶囊板进行实验，步骤如下。①准备淘米水50mL②用滴管分别在胶囊板的5个凹穴中滴2滴不同pH的溶液，如图甲所示③分别在5个凹穴中滴2滴淘米水及1滴碘液④漱口后取唾液，分别滴1滴到5个凹穴中，并用牙签搅拌⑤将胶襄板放在手掌上⑥记录蓝色褪去时间（1）步骤⑤“将胶囊板放在手掌上”的目的是。（2）小文根据记录的实验结果绘制成图乙，从图乙中能得出的结论是。（3）小成认为小文的实验还不能得出唾液淀粉酶的最适pH，请你说出理由并帮小文改进实验。。16.（2023·龙湾模拟）多肉植物种类繁多，长相也各不相同，正值兔年，碧光环因其形似“小兔子”(如图)，迅速成为网红多肉植物。（1）碧光环的“兔子耳朵”实际上是肉质的叶，该性状由决定。（2）碧光环的叶片上有特殊的泡状细胞，里面储存着水等物质，气孔数远较其他植物少，且深埋在表皮凹陷的坑内。据此推测碧光环原产地的环境特点是。（3）为了促使多肉植物加快生长，采取了相应措施：在一定范围内，适当增大室内的昼夜温差，晚上适当提高室内二氧化碳浓度。请结合下述材料分析采用以上措施的原因。材料1：多肉植物在代谢方式上和其它植物有所不同，其特点是气孔白天关闭，夜间开放吸收二氧化碳，而且在一定范围内，气温越低，二氧化碳吸收越多。材料2：夜间吸收的二氧化碳储存在液泡中，白天释放。17.（2023·龙湾模拟）潜流带是河流或溪流连续的重要组成部分(如图甲)，它有效地连接着河流的陆地、地表和地下成分。图乙为某潜流带生态系统的组成示意图(只画出部分生物)。（1）图乙生态系统中还未标出的组成成分是。（2）据图乙，写出该生态系统中的一条食物链：。（3）在城市规划中，很多城市的溪流被截弯取直，河岸得到加固，这些举措往往会毁坏潜流带，导致溪流变得脆弱甚至枯竭。专家提出修复和重建潜流带，保护生物的多样性。对此两位同学展开争辩：观点观点反驳小龙：引入鱼类、无脊椎动物等生物，使生物种类、数量更多。小明：外来物种会对生态系统造成一定程度的破坏。支持的依据：支持的依据：请选择一位同学的观点，写出支持该观点的依据。。18.（2023·柯桥模拟）某项目化小组设计并制作了如图所示的透明生态球。[简介]①生态球由透明无色弹性橡皮膜制成，球的体积随内部气压变化而变化。球内有水、沙、无机盐、水草、藻类、鱼、虾、微生物等。整个球密封后放入大水箱内，处于漂浮状态。二氧化碳缓冲液能维持球内二氧化碳含量稳定。忽略温度及外界气压对整个装置的影响。②当生态球内某种气体含量减少时，生态球会下沉。为使球内生物正常生存，需打开照明灯并调节到一定的亮度。一段时间后，球内该种气体含量恢复，生态球上浮。[评价]（1）请说明该小组设计的生态球打开照明灯后实现上浮的原理。（2）该生态球内的生物能否生存较长时间，并说明理由。

专题13实验方案的设计与评价考点突破■考点一实验方案的设计►

典例1：（2021·温州）科学兴趣小组探究植物进行呼吸作用时，发现温度会影响菠菜呼吸作用的强度。于是他们对“菠菜在哪一温度下呼吸作用最强”进行实验探究。（1）选择下列器材，写出本实验的步骤。器材：如图所示的恒温箱（温度可调节）、装置甲（塑料袋有透明和不透明两种），电子天平，若干新鲜菠菜。（2）植物呼吸作用会消耗有机物。因此小明认为上述实验中，也可以通过比较实验前后菠菜质量减小的快慢来判断呼吸作用的强弱。你是否赞同他的观点并说明理由：【答案】（1）①用电子天平称取50克新鲜菠菜，将其放入不透明的装置甲中，扎紧袋口，通过传感器读取并记录装置内CO2含量a%．②将装置放置在10℃恒温箱中4小时后，再次通过传感器读取并记录装置内CO2含量b%。计算出a%与b%的差值。③将恒温箱的温度调整为20℃、30℃、40℃，换用长势相近、质量相等的新鲜菠菜重复上述步骤。④比较不同组别装置甲内二氧化碳含量在实验前后的差值，确定差值最大的一组，在其实验温度附近设置更小温度梯度重复上述实验。比较实验结果，得出结论。（2）不赞同。因为菠菜进行呼吸作用的同时也进行蒸腾作用，也会导致菠菜质量减小。【解析】控制变量在进行科学实验的概念，是指那些除了实验因素（自变量）以外的所有影响实验结果的变量，这些变量不是本实验所要研究的变量，所以又称无关变量、无关因子、非实验因素或非实验因子。呼吸作用指机体将来自环境的或细胞自己储存的有机营养物的分子，通过一步步反应降解成较小的、简单的终产物的过程。【解答】（1）该实验是为了探究菠菜呼吸作用最强的温度，所以实验中的变量是温度，通过恒温箱来调节不同的温度即可，呼吸作用会消耗有机物产生二氧化碳，通过显示器中显示的二氧化碳浓度的变化即可；（2）菠菜质量的变化除了呼吸作用外，还有可能是因为蒸腾作用导致的，而二氧化碳只能通过呼吸作用产生；故答案为：（1）①用电子天平称取50克新鲜菠菜，将其放入不透明的装置甲中，扎紧袋口，通过传感器读取并记录装置内CO2含量a%．②将装置放置在10℃恒温箱中4小时后，再次通过传感器读取并记录装置内CO2含量b%。计算出a%与b%的差值。③将恒温箱的温度调整为20℃、30℃、40℃，换用长势相近、质量相等的新鲜菠菜重复上述步骤。④比较不同组别装置甲内二氧化碳含量在实验前后的差值，确定差值最大的一组，在其实验温度附近设置更小温度梯度重复上述实验。比较实验结果，得出结论。（2）不赞同。因为菠菜进行呼吸作用的同时也进行蒸腾作用，也会导致菠菜质量减小。◆变式训练1：（2022·温州模拟）学校项目化小组要制作一艘“化学船”，其部分评价量表如下表所示。小温设计了如图模型，该模型的原理是：漏斗流下的液体A与塑料罐里的物质B反应，产生大量的气体。气体从尾部玻璃管喷出，产生动力使船前进。“化学船”模型评价表（节选）评价指标优秀良好待改进指标一船体稳定船体略有倾斜，但不影响行驶▲指标二航行速度可调航行速度不可调不能行驶（1）将量表中“指标一”的待改进内容补充完整：。（2）气体从尾部玻璃管喷出，使船获得向前的动力，这说明了。（3）在制作“化学船”时，有以下几种器材和药品可供选择。器材：长颈漏斗、分液漏斗药品：稀盐酸、稀硫酸、氢氧化钠溶液、大理石为使得该作品的指标二到达优秀，你会选择哪些器材和药品，请简要说明理由：。【答案】（1）船体倾斜严重，影响行驶/船体倾斜严重，会侧翻（2）力的作用是相互的或力能改变物体的运动状态（3）选用分液漏斗，稀盐酸和大理石。分液漏斗可控制液体滴入的速度，控制船行驶的速度。稀盐酸和大理石反应产生气体，使船获得动力【解析】（1）根据评价表已有的评价指标可见，评价指标主要是两个个方面：船体是否稳定，航行速度是否可调。所以待改进的指标一参照前两项描述。（2）因为船体是通过喷气获得动力，所以利用了力的相互作用以及力能改变物体的运动状态。（3）因为通过喷气获得动力，又要调节速度，所以药品选用稀盐酸和大理石，器材选用分液漏斗。【解答】（1）良好的指标是“船体略有倾斜，但不影响行驶”，那么待改进的指标应该比这个状态更严重，所以答案为：船体倾斜严重，影响行驶/船体倾斜严重，会侧翻。（2）当气体从尾部玻璃管喷出时，使船获得向前的动力，所以答案为：力的作用是相互的或力能改变物体的运动状态。（3）分液漏斗可调节滴入盐酸的速度，从而控制产生气体的速度以调节船体的航行速度；稀盐酸和大理石能持续反应产生二氧化碳气体，稀硫酸和大理石反应后产生硫酸钙微溶会覆盖在大理石表面，使反应不能持续进行。所以答案为：选用分液漏斗，稀盐酸和大理石。分液漏斗可控制液体滴入的速度，控制船行驶的速度。稀盐酸和大理石反应产生气体，使船获得动力。

典例2：（2023·温州模拟）小明想在家中测量食盐的密度，现有电子秤、玻璃杯2个、勺子、滴管、记号笔、足量的清水和食盐。（1）请你帮助小明写出实验步骤完成测量(测量的各量用字母表示，清水的密度为ρ0)。（2）转换法是实验中常用的方法，请在教材的实验里举一例并写出转换法中相对应的量。【答案】（1）答题要素：配制饱和食盐水，电子秤测量食盐质量，记号笔标记水位，测水的质量差，计算水的体积并等量替换，食盐密度表达式满分示列：①取1个玻璃杯，记为杯甲，加入适量的水，加入足量的食盐，配制饱和食盐水（用勺子取并搅拌加快溶解），用记号笔在玻璃杯的液面位置做一记号。②用电子秤称量适量的食盐，记为m盐；将称量的食盐全部加入杯甲，液面上升，用记号笔在玻璃杯的新液面位置再做一记号。③将杯甲中的食盐水倒出，向杯内加水至第一记号处（用滴管滴定），用电子秤称量此时的杯甲和杯中物体的总质量，记为m1；向杯内继续加水至第二记号处（用滴管滴定），用电子秤称量此时的杯甲和杯中物体的总质量，记为m2；④利用密度公式，获得杯甲两记号之间的体积即V盐=V水=(⑤测得的食盐密度是ρ（2）测量空气中氧气的体积分数实验中用水的体积显示空气中氧气的体积【解析】（1）当食盐水达到饱和后就不会再溶解食盐，利用这一点，我们可以利用水测量出食盐的体积，再根据密度公式计算出食盐的目的即可。（2）根据自己对课本上相关量测量实验的测量原理分析解答。【解答】（2）转换法是实验中常用的方法，在教材的实验里举一例并写出转换法中相对应的量：测量空气中氧气的体积分数实验中用水的体积显示空气中氧气的体积。◆变式训练2：（2022·南湖模拟）小科同学计划做一个电子秤模型，如图1是他设计的结构图。U0=6V，R0=15Ω，AB是一根长度为15cm，阻值为15Ω的均匀导体，O是一个能在滑杆上自由移动的滑块，滑片P和轻质杠杆OD均连接在滑块O上，且OC：CD=1：9。轻质杠杆始终水平平衡。弹簧受力时伸长量变化如图2所示，轻质托盘上未放置物体时，滑片P刚好位于A处，此时弹簧的伸长量为0。当被测物体放置于托盘上时，可以通过电压表示数读出被测物体的质量。[项目一]标注刻度（1）当托盘上未放置物体时，闭合开关，电压表指针对准V处，标为0刻度。（2）当电压表读数为1V时，托盘中物体质量是多少？（3）[项目二]评价与改进小科认为该模型还不够完善，若使用-段时间后，电源电压减小，则测量结果会不准确。针对这一问题，他提出了如下改进方案：①将定值电阻R0改为大小合适的滑动变阻器，且在滑动变阻：器两端并联一个电压表；②将定值电阻R0改为大小合适的滑动变阻器，且在电路中串联一个电流表；③将定值电阻R0改为大小合适的滑动变阻器，且分别在电源和滑动变阻器两端各并联一个电压表。选择一种你认为合理的方案，并说出当电源电压减小时．该如何调整滑动变阻器，才会使测量结果准确。【答案】（1）0（2）解：已知R0=15Ω，RAB=15Ω，U0=6V由于R0、RAB串联，所以UAB=3VLAB=15cm，UAP=1V，设此时LAP=x因为LABU解得x=5cm查图2得，当x=5cm时，F=0.2N由杠杆平衡条件可得FLOC=G物LODOC：CD=1：9，则LOC：LOD=1：10故G物=FLm物=G物（3）方案②，适当减小滑动变阻器连入电路的阻值，使电流表示数为0.2A。方案③，调节滑动变阻器阻值，使电源电压与滑动变阻器两端电压差为3V。【解析】（1）根据图1可知，定值电阻R0与变阻器R滑串联，电压表与滑片上方变阻器的电阻丝并联，测这部分电压，根据欧姆定律计算未放置物体时电压表的示数即可。（2）首先根据“串联电路电压与电阻成正比”计算出AB两端的电压，而电阻与长度成正比，则电压与变阻器接入的长度成正比，据此计算出此时滑片向下移动的距离x。接下来根据图像确定此时弹簧产生的拉力，利用杠杆的平衡条件计算出物体的重力，最后根据m=G（3）根据欧姆定律，结合串联电路的电流和电压规律，对各个措施进行分析判断。【解答】（1）闭合开关，两电阻串联接入电路，当托盘上未放置物体时，滑片位于最上端，电压表与导线并联，所以电压表的示数为0，则电压表指针对准0V处，标为0刻度。（3）使用一段时间后，电源电压减小，根据欧姆定律可知通过电路的电流变小，物体质量不变时对应的电压示数变小，测量不准确，为保证测量结果的准确，需保证通过电路的电流不变，①将定值电阻R0改为合适大小的滑动变阻器，且在R0两端并联一个电压表，使滑动变阻器接入电路的电阻变小可保证通过电路的电流不变，但无法通过并联的电压表观察到不变的电流，故①不合题意；②将定值电阻R0改为合适大小的滑动变阻器，且在电路中串联一个电流表，使滑动变阻器接入电路的电阻变小可保证通过电路的电流不变，通过观察电流表示数可知通过电路的电流大小，故②符合题意：③将定值电阻R0改为合适大小的滑动变阻器，且分别在电源和R0两端各并联一个电压表，通过调节滑动变阻器接入电路的电阻使电源电压与滑动变阻器两端电压差为3V可保证AB两端的电压始终为3V不变，根据欧姆定律可知通过电路的电流不变，故③符合题意。故选②③。■考点二实验方案的评价►

典例1：（2023·江山模拟）在项目化学习中：小科用条形磁体、大号缝衣针、硬卡纸、橡皮、大头针制作简易指南针，指南针制作过程如下：步骤Ⅰ：取2枚大号钢质缝衣针，分别将条形磁体沿同一方向摩擦缝衣针10余次(如图甲)，使缝衣针磁化。步骤Ⅱ：将1张硬壳卡纸折成直角，将2枚被磁化的缝衣针对称地穿在卡纸两侧，如图乙所示，用1块橡皮和1枚大头针做成支座，将插有缝衣针的卡纸水平支起。步骤Ⅲ：用当地的地图确定简易指南针所指的方向。步骤Ⅳ：在老师的指导下，针对制作指南针的科学性设计了评价表(如图丙)“自制指南针”评价量表（节选）评价指标优秀合格待改进指标一指针磁性强，且能自由转动指针磁性强，不能自由转动指针磁性弱，不能自由转动指标二能准确指示南北方向，能保持水平平衡能较准确指示南北方向，不能保持水平平衡不能指示南北方向，不能保持平衡（1）将条形磁铁的S极靠近图乙中缝衣针的针尖，缝衣针被排斥，则缝衣针针尖位置应标为极。（2）在不添加器材情况下，若要确定简易指南针是否能够指示南北，应如何操作。（3）根据评价量表进行测试评价，小科制作的指南针“指标一”被评为“优秀”，“指标二”被评为“合格”。为使该指南针的“指标二”达到优秀水平，请你对该指南针提出合理的改进建议：。【答案】（1）S（2）多次拨动自制的指南针，静止时总是指示南北方向（3）硬壳卡纸折成直角时要对折，大头针做成支座时要找准卡纸的重心位置【解析】（1）同名磁极互相排斥，异名磁极相互吸引；（2）指南针指示南北是因为受到地磁场的作用；（3）指南针的重心刚好在支架上时可以保持平衡。【解答】（1）将条形磁铁的S极靠近图乙中缝衣针的针尖，缝衣针被排斥，则缝衣针针尖位置应标为S极；（2）在不添加器材情况下，若要确定简易指南针是否能够指示南北，可以多次拨动自制的指南针，静止时总是指示南北方向；（3）根据评价量表进行测试评价，小科制作的指南针“指标一”被评为“优秀”，“指标二”被评为“合格”；为使该指南针的“指标二”达到优秀水平，硬壳卡纸折成直角时要对折，大头针做成支座时要找准卡纸的重心位置。故答案为：（1）S；（2）多次拨动自制的指南针，静止时总是指示南北方向；（3）硬壳卡纸折成直角时要对折，大头针做成支座时要找准卡纸的重心位置。◆变式训练1：某校九年级开展了“制作生态瓶”的项目化学习活动。小嘉同学在一玻璃瓶内装入一定量的水后，放入若干株健壮的水草、10颗健康的活螺蛳和5条小金鱼及其他一些水生动物，再放入少量砂石以及装饰物等，进行密封处理后，放在光线良好的地方，进行观察记录。（1）该生态瓶构成一个（选填“种群”、“群落“或“生态系统”）。（2）该生态瓶密封后，除阳光、热能外，任何物质都无法进入，瓶内这些动植物维持生存所必须的物质是怎样获得的？（3）需要对制作的“生态瓶”进行评价，请你拟定一条你认为最重要的指标：。【答案】（1）生态系统（2）评分标准水平回答高水平回答要点1：能找出生态瓶中三种生物成分要点2：能结合具体的生物进行分析要点3：能正确分析出三种生物成分具体如何实现物质利用、转化与循环示例：水草等作为生产者，利用光能将二氧化碳和水合成贮存能量的有机物；金鱼、螺蛳等利用水草合成有机物和贮撒能量维持自身生命活动，呼圾作用产生二氧化碳为水草提供光合作用的原料：瓶内的分解者将代谢废物分解为较为简单的无机物供水草再利用。中水平回答3个要点中答对2个要点示例：草等作为生产者，利用光能将二氧化碳和水合成贮存能量的有机物；金鱼、螺蛳等利用水草合成的有机物和贮藏的能量维持自身生命活动，呼吸作用产生的二氧化碳为水草提供光合作用的原料。低水平回答3个要点只答对1个要点示例：水草为生产者，利用光能将二氧化碳和水合成贮存能量的有机物。错误回答或没有回答生态系统中各成分作用混淆。示例：金鱼、螺蛳合成有机物。回答与情境无关或其他错误或没有回答（3）金鱼、螺蛳存活的时间长短【解析】生态系统是指某一区域内生物因素和非生物因素的总和；生态系统的成分有生产者、消费者、分解者、非生物物质和能量；生态系统中物种的种类越多，结构越复杂，生态系统的稳定性就越好，生态系统的自动调节能力也越好；【解答】（1）生态瓶中既有生物因素又有非生命因素，所以属于生态系统；（2）瓶内的这些动植物是通过如下的途径维持平衡：水草等作为生产者，利用光能将二氧化碳和水合成贮存能量的有机物；金鱼、螺蛳等利用水草合成的有机物和贮撒的能量维持自身生命活动，呼圾作用产生的二氧化碳为水草提供光合作用的原料：瓶内的分解者将代谢废物分解为较为简单的无机物供水草再利用。（3）我认为生态瓶中的生物存活的时间越久，那么该生态瓶就越完善，功能越健全，所以我认为重要的指标是金鱼、螺蛳存活的时间长短；

典例2：（2023·衢州）项目学习小组实验发现，装在简内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气流方向也改变，如图甲所示。于是想利用带风叶的电动机制作一款“书桌神器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。他们制定的产品评价表如下。评价指标评价等级优秀合格待改进指标一能吸纸屑、吹风且风速可调能吸纸屑、吹风，风速不可调只能吸纸屑或只能吹风指标二吸纸屑后，吹风时无纸屑吹出吸纸屑后，吹风时有部分纸屑吹出吸纸屑后，吹风时全部纸屑吹出小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作模型，其工作原理示意图如图丙。（1）图乙中，通过切换开关S，可以改变电动机转向的原因是。（2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，电动机转速如何变化？。（3）对模型测试时，其“指标一”为优秀。结合评价表，判断该模型的“指标二”评价等级为。【答案】（1）改变通过电动机中的电流方向（2）变小（3）合格【解析】（1）电动机的转动方向与线圈在磁场中的受力方向有关，而通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关；（2）根据滑片的移动方向确定变阻器的阻值变化，进而确定通过电动机的电流大小变化，最终确定电动机的转速变化；（3）根据丙图分析吹风时是否有纸屑部分被吹出即可。【解答】（1）根据乙图可知，开关接1时，电流从上面流入电动机；开关接2时，电流从下面流入电动机，那么改变电动机转向的原因是：改变通过电动机的电流方向。（2）将开关S与“1”连接，旋钮OP绕O点沿箭头方向转动时，变阻器接入的阻值增大，那么通过电动机的电流减小，因此电动机转速变小。（3）根据丙图可知，当向外吹风时，纸屑收集盒内气压减小，于是在外界大气压强的作用下纸屑被吸出来进而部分被吹出，因此“指标二”评价等级为合格。◆变式训练2：（2023·温州模拟）在学习了‘’血液循环"相关内容后，同学们在老师的指导下制作“人体血液循环模型”，以模拟人体的血液循环，同时针对该模型的科学性设计了评价表。人体血液循环模型评价表(节选)评价指标优秀合格待改进指标一结构完整，能模拟人体血液循环路径，材料能体现血液循环功能。结构完整，能模拟人体血液循环路径，材料不能体现血液循环功能。结构不完整，不能模拟人体血液循环路径。某同学利用塑料管、水、单向阀、塑料瓶(2大2小，上下连通)、肺泡模型、组织细胞模型等制作了如图所示的模型。（1）下图曲线为某物质流经肺部时的含量变化，该物质可能是。（2）静脉注射时，医生需要将药液注射到患者手臂静脉中，项目组通过本模型模拟该过程，药液首先进入心脏模型中的。A．瓶① B．瓶② C．瓶③ D．瓶④（3）根据评价量表，该模型被评为合格，为使该模型更好的体现指标一，请结合图选择合适的材料对该模型进行改进(写一点)【答案】（1）二氧化碳（2）B（3）提供水泵让血液循环流动（或在肺泡模型处增加CO2析出和O2进入装置）【解析】血液循环可分为体循环和肺循环两部分：在体循环过程中，经过身体组织细胞与毛细血管的气体交换，氧气进入组织细胞，二氧化碳进入血液，血液中氧气含量减少、二氧化碳含量增多；在肺循环过程中，经肺泡与毛细血管的气体交换，氧气进入血液，二氧化碳进入肺泡，血液中氧气含量增多、二氧化碳含量减少。【解答】（1）肺部进行气体交换，血液流经肺部后，氧气含量增加、二氧化碳含量减少，图中物质含量减少，故为二氧化碳。（2）瓶①②③④分别模拟心脏的左心房、右心房、左心室、右心室。手臂静脉注射药物后，该药物经过的途径为：药物→上腔静脉→右心房→右心室→......，故药液首先进入瓶②模拟的右心房，答案选择B。（3）瓶①②③④分别模拟心脏的左心房、右心房、左心室、右心室，塑料管模拟血管，水模拟血液，单向阀模拟房室