第5节 科学探究 数据分析类实验探究题练习（含答案）

数据分析类实验探究题
一、探究题
1．小叶黑柴胡是常用药材，具有镇痛、解热等作用，其种子较难萌发，通常采用高锰酸钾溶液浸泡处理提高种子的萌发率（高锰酸钾有杀菌消毒作用，当浓度小于或等于1%时能提升种子的萌发率）。小滨探究了不同浓度高锰酸评溶液对小叶黑柴胡种子萌发率的提升效果。实验过程如下：
步骤一：取若干粒大小相近的小叶黑柴胡种子在清水中浸泡12小时。
步骤二：取出种子，用滤纸吸干其表面水分，随机平均分成6组。
步骤三：将6组种子分别浸泡在清水（对照组）和0.2%、0.4%、0.6%、0.8%0，1.0%的高锰酸钾溶液中，并在室温下放置4小时。
步骤四：取出种子用清水清洗干净，均匀地放置在铺有湿润滤纸的培养皿中，48小时后观察种子萌发情况，统计萌发种子的数量，计算萌发率，绘制成图甲。
（1）实验前，应挑选 相同的小叶黑柴胡种子进行实验。（写出两两点）
（2）实验步骤二中，用滤纸吸干种子表面水分的目的是 。
（3）请将对照组实验数据补充在图甲中，完成折线图。 。
（4）图甲为本实验结果。基于该实验结果，能得到的结论是什么？ 。
（5）处理种子的温度也会影响其萌发率，萌发率与处理温度的关系如图乙。结合图甲、图乙信息可知，要使小叶黑柴胡种子萌发率最高，应采用的方法有 。
2．牛奶中的大肠杆菌会对人们的健康造成影响。某同学为了探究不同温度对牛奶中大肠杆菌含量的影响，进行了相关实验，结果如表1所示（细菌百分比100%代表起始的大肠杆菌含量，“—”表示未检测到大肠杆菌含量）。
表1
灭菌时间/秒 细菌百分比变化 灭菌温度 0 10 20 30 40 50 60
25℃ 100% 103% 107% 113% 120% 131% 145%
70℃ 100% 41% 13% 7% 1.5% 0.2% —
140℃ 100% 1.7% 0.4% — — — —
表2
营养物质含量 灭菌时间/秒 （毫克/100克）灭菌温度 0 10 20 30 40 50 60
25℃ 125.8 125.8 125.8 125.7 125.7 125.7 125.6
70℃ 125.8 109.1 97.3 89.2 84.7 80.5 77.4
140℃ 125.8 38.8 12.7 1.4 — — —
（1）表1数据中25℃的细菌百分比增加的原因是 。
（2）根据实验，该同学得出结论：温度越高，灭菌效果越好，请从表中寻找支持该结论的证据 。
（3）目前常用的牛奶杀菌技术主要有巴氏灭菌（65~75℃灭菌，20~30秒）；超高温灭菌（130℃~150℃灭菌，5~10秒）。该同学查阅资料发现：牛奶中营养物质（蛋白质）含量与灭菌时间存在以下规律（见表2）。请结合探究结果及所查资料，判断牛奶杀菌应选择哪种灭菌方式，并说明理由 。
3．在学习吉他的演奏过程中，小科发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行研究，经过和同学们讨论，提出了以下猜想：
猜想1：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关。
猜想2：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关。
猜想3：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关。
猜想4：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的松紧程度有关。
猜想5：琴弦发出声音的音调高低，可能与拨动琴弦的力的大小有关。
为了验证上述猜想是否正确，他找来了下表所列的5种规格的琴弦，因为音调的高低取决于声源振动的频率，频率越大，音调越高。于是他借来了一个能够测量振动频率的仪器进行实验。
（1）经过讨论，小科发现以上5个猜想中有一个肯定不正确，请你找出来并说明理由。( )
（2）在松紧程度保持不变的前提下，小科做了以下实验，重复实验取平均值后得到如下数据。
请分析长度与横截面积，哪个对音调的影响更大，并说明理由。( )
编号 材料 长度（cm） 横截面积（） 振动频率（Hz）
1 铜 40 0.8 400
2 铜 80 0.8 200
3 铜 160 0.8 100
4 铜 80 0.4 800
5 铜 80 1.6 50
（3）为了探究猜想3，小科该如何设计实验方案（材料有铁丝、纤维、尼龙，与编号2进行对比）。( )
4．小明利用矿泉水瓶等器材制作会“旋转的瓶子”。将矿泉水瓶去掉顶部，在靠近底部同一高度的侧壁上等距打若干个相同的小孔，小孔中插入吸管，再用细线将其悬挂起来，如图甲所示。
【实验目的】探究矿泉水瓶旋转快慢的影响因素。
【实验过程】往瓶中加水后，水从吸管中喷出，瓶子发生旋转。通过调节注水速度使瓶内水位保持不变。记录矿泉水瓶旋转5周所用时间。
【实验结果】如表所示。
编号 水位深度 吸管数量/根 矿泉水瓶旋转5周所时间/秒
第1次 第2次 第3次
1号 15 2 15.1 15.3 16.1
2号 4 7.9 7.3 8.2
3号 6 4.9 4.5 4.7
4号 7.5 2 5.0 5.3 5.5
5号 4 2.4 2.6 3.1
（1）根据图乙中吸管的出水方向，可判断瓶子沿 时针旋转；（填“顺”或“逆”）
（2）实验中，1号矿泉水瓶旋转1周所需平均时间 秒；
（3）根据本实验数据推测，水位深度、吸管数量这两变量中哪个变量对矿泉水瓶旋转快慢的影响更大，请说明推测依据。 。
5．为了研究管道中水流动快慢与管道倾角的关系，某科学兴趣小组按下图进行实验。
①将软管A端与水龙头连接，但软管B端与管道接触处放置泡沫粒，调节管道倾角为10°。调节水龙头使水流速最大时，让水流冲击B端泡沫粒，记录泡沫粒经过长度为60厘米管道到达水槽所用的时间。重复3次实验并计算平均值；
②改变管道倾角，使其分别为20°、30°，重复步骤①；
③记录数据如下表。
组别 管道倾角 流经时间（s）
第1次 第2次 第3次 平均
1 10° 4.0 4.1 3.9 4.0
2 20° 2.5 2.4 2.4 2.43
3 30° 1.3 1.4 1.4 1.37
（1）该实验是通过 来比较水流的快慢：
（2）本实验得出的结论是： ；
（3）据研究发现，水流速度越大，对土壤的侵蚀力度就越大。请结合实验数据判断下列图中哪个地区土壤侵蚀最严重 。
6．为探究影响蜡烛燃烧时间长短的因素，小明进行如图实验，步骤如下：
①测量A、B、C三个烧杯的容积。
②将A烧杯倒扣在点燃的蜡烛上方，立即用橡皮泥密封住烧杯尖嘴口。
③记录蜡烛燃烧的时间。
④换用B、C烧杯重复步骤②和③，实验结果如表。
组别 烧杯容积 /毫升 蜡烛燃烧的时间/秒
第一次 第二次 第三次 平均时间
A 240 16 18 14 16
B 460 27 28 40
C 1020 68 73 69 70

（1）本实验研究的问题是蜡烛燃烧时间长短是否受 影响。
（2）本实验需要用到的测量工具有 。
（3）小明发现B组第三次实验时，橡皮泥未完全封住烧杯尖嘴口。为此，增做了第四次实验，测得蜡烛燃烧的时间为29秒。则B组蜡烛燃烧的平均时间为 秒。
7．小明发现建筑物中的柱子有大有小且形状各异，承重大小也不相同。他猜想：柱子的承重效率与横截面的形状、周长等因素有关。查阅资料获知，柱子的承重效率可以用承重比（柱子能承受的最大质量与柱子质量的比值）表示，承重比越大，承重效率越高。为研究柱子承重效率与横截面的形状、周长的关系，他开展如下探究：
①用纸板制成高度相同的各种实验所需的空心模型（如图）。
②测出模型的横截面周长、质量。
③测量模型的最大承重质量。多次重复实验，整理相关数据如表。

组别 横截面形状 周长/厘米 承重比
1 18 3509
2 24 3307
3 30 3116
4 30 3319
5 30 3514
6 30 3766
（1）研究模型承重效率与横截面形状关系时，除横截面周长、高度相同外，还要控制相同的因素有 （写出一个）
（2）根据1、2、3组实验结果，可得出的结论是 。
（3）根据实验结果，小明推测柱子高度、横截面周长一定时，圆柱承重效率最大。写出其推测过程： 。
参考答案：
1． 品种、大小、饱满程度 防止对高锰酸钾溶液浸泡种子产生影响 在一定的范围内高锰酸钾能够促进小叶黑柴胡种子的萌发，高锰酸钾溶液浓度为0.4%时，小叶黑柴胡种子的萌发率最高 在20℃的条件下，用浓度为0.4%的高锰酸钾溶液浸泡种子
【分析】对照实验是在研究一种条件对研究对象的影响时，所进行的除了这种条件不同外，其他条件都相同的实验，这个不同的条件，就是唯一变量。一般的对实验变量进行处理的，就是实验组，没有对实验变量进行处理的就是对照组。为确保实验组、对照组实验结果的合理性，对影响实验的其他相关因素应设置均处于相同且理想状态，这样做的目的是控制单一变量，便于排除其它因素对实验结果的影响和干扰。
【详解】（1）本实验目的是探究不同浓度高锰酸钾对小叶黑柴胡种子萌发率的影响，变量是不同浓度的高锰酸钾溶液，除了这种条件不同外，其他条件都相同。所以，实验步骤一中，应挑选品种、大小、饱满程度相同的小叶黑柴胡种子进行实验。
（2）为了探究高锰酸钾对种子发芽率的影响，需要设置以不同高锰酸钾溶液浓度为变量的对照实验，则步骤一中需要用滤纸吸干种子表面水分，以防止对高锰酸钾溶液浸泡种子产生影响。
（3）对照组种子发芽率接近于浸泡0.2%高锰酸钾溶液的种子。折线图如图：
（4）根据图甲的实验结果可知，在一定的范围内高锰酸钾能够促进小叶黑柴胡种子的萌发，高锰酸钾溶液浓度为0.4%时，小叶黑柴胡种子的萌发率最高。
（5）根据图乙信息可知，在20℃时小叶黑柴胡种子的萌发率最高。所以结合图甲、图乙信息可知，要使小叶黑柴胡种子萌发率最高，应采用的方法有：在20℃的条件下，用浓度为0.4%的高锰酸钾溶液浸泡种子。
2． 25℃是适于细菌生长繁殖的温度 70℃时随着时间的增加细菌百分比不断减少；140℃时随着时间的增加细菌百分比不断减少；在70℃和140℃时，相同的灭菌时间内温度高细菌百分比少 牛奶杀菌应选择巴氏灭菌，因为在相同的灭菌时间内，巴氏灭菌能够刚好的保持牛奶的营养物质。
【分析】对照实验是在研究一种条件对研究对象的影响时，所进行的除了这种条件不同外，其他条件都相同的实验，这个不同的条件，就是惟一变量。设置一组对照实验，使实验结果具有说服力。一般的对实验变量进行处理的，就是实验组，没有处理是的就是对照组。
【详解】（1）细菌生长需要的基本条件包括丰富的有机物、充足的水分、适宜的温度和一定的生存空间。表1数据中25℃的细菌百分比增加的原因是：25℃是适于细菌生长繁殖的温度。
（2）从表中可以看出：70℃时随着时间的增加细菌百分比不断减少；140℃时随着时间的增加细菌百分比不断减少；在70℃和140℃时，相同的灭菌时间内温度高细菌百分比少。所以温度越高，灭菌效果越好。
（3）根据表格中的数据可知，牛奶杀菌应选择巴氏灭菌，因为在相同的灭菌时间内，巴氏灭菌能够刚好的保持牛奶的营养物质。
3． 见解析 见解析 见解析
【详解】（1）[1]5个猜想中猜想5不正确，因为拨动琴弦的力大小只会影响琴弦的振动幅度，即声音的响度，并不会影响其音调。
（2）[2]对比表中1、2、3组数据可知，材料相同，横截面积等不变的情况下，长度变为原来的2倍，振动频率降为原来的；对比2、4、5组数据可知，材料相同、长度等不变的情况下，横截面积变为原来的2倍，振动频率降为原来的；故横截面积对音调的影响更大。
（3）[3]要想探究猜想3：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关，需要保持材料的长度、横截面积相同，换用不同材料琴弦进行测量；具体方案如下：取长度均为80cm、横截面积均为的铁丝、纤维和尼龙，保持松紧程度不变，拨动琴弦测量振动频率。重复实验取平均值，记录实验数据在下表格，比较记录的数据，得出结论。
编号 材料 长度（cm） 横截面积（） 振动频率（Hz）
1 铜 80 0.8
2 铁丝 80 0.8
3 纤维 80 0.8
4 尼龙 80 0.8
4． 逆 3.1 见解析
【详解】（1）[1]由乙图可知，水从吸管中喷出，在水的反冲作用下，会使矿泉水瓶沿逆时针方向旋转。
（2）[2]三次实验中1号矿泉水瓶旋转5周所需时间分别为：15.1s、15.3、16.1s，则矿泉水瓶旋转5周所需的平均时间
则矿泉水瓶旋转1周所需的时间
（3）[3]分析表中的数据可知，水位深度对矿泉水瓶旋转快慢的影响大于吸管数量对矿泉水瓶旋转快慢的影响；较1号和2号（4号和5号）可知水位深度相同时，吸管数量增大一倍，瓶子旋转5周所需时间约为原来；比较1号和4号（2号和5）可知吸管数量相同时，水位深度降为原来的，瓶子旋转5周所需时间约为原来的。
5． 流经时间 见解析 A
【详解】（1）[1]水流的流经距离相同时，用的时间不同，故该实验是通过测量水的流经时间来比较水流快慢的。
（2）[2]由表中数据可知，水流的流经距离相同，倾角越大，流经时间约小，由可知，水流速度越大，水流的越快。
（3）[3]由图可知，AD图水平倾角最大，水流速度最大，A图降水量大于D图降水量，冲刷时间更长，土壤侵蚀最严重，故选A。
6． 空气体积/氧气体积 量筒（量杯）、秒表 28
【分析】运用探究实验的思路：提出问题、做出猜想或假设、设计实验验证猜想或假设、进行实验、得出结论的基本步骤再结合影响燃烧现象的因素：氧气的浓度、可燃物的状态等解答。
【详解】（1）根据实验步骤：①测量A、B、C三个烧杯的容积。②将A烧杯倒扣在点燃的蜡烛上方，立即用橡皮泥密封住烧杯尖嘴口。③记录蜡烛燃烧的时间。可知本实验研究的问题是蜡烛燃烧时间长短是否受空气体积（氧气体积）影响。
（2）量筒和量杯都是用来测量液体体积的仪器。秒表可以用来测量时间。本实验需要用到的测量工具有量筒（量杯）、秒表。
（3）小明发现B组第三次实验时，橡皮泥未完全封住烧杯尖嘴口。所以第三次实验测得的数据不能作为实验的依据，应该去掉。所以增做了第四次实验，测得蜡烛燃烧的时间为29秒。则B组蜡烛燃烧的平均时间为（27+28+29）÷3=28秒。
7． 纸板种类 材料、高度、横截面形状等相同时，周长越长，柱子的承重效率越小 见解析
【详解】（1）[1]实验中要探究模型承重效率与横截面形状关系，需要运用控制变量法，只改变横截面的形状，横截面周长、高度相同、模型纸板种类相同。
（2）[2]1、2、3组实验，模型材料、高度、横截面形状相同而横截面周长不同，且当横截面周长越长时，承重比越小，承重效率越小，因此可得结论为：材料、高度、横截面形状等相同时，周长越长，柱子的承重效率越小。
（3）[3]柱子横截面周长一定时，随棱数增加柱子的承重效率增大，横截面为圆形的柱子，其棱数可视为无数条，因此其承重效率最大。