9. 小明在探究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数是否有关的实验中，设计了如图所示的电路。实验步骤如下：

①将电磁铁的接线柱1、2接入a、b之间，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P到某位置。用电磁铁下端吸引大头针，记录电磁铁接入电路的线圈匝数$n$和吸引大头针的个数$N$，断开开关S；
②将电磁铁的接线柱1、3接入a、b之间，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P到另一位置。用电磁铁下端吸引大头针，记录电磁铁接入电路的线圈匝数$n'$和吸引大头针的个数$N'$，断开开关S。
根据以上内容，回答下列问题。
（1）小明的实验设计不能实现探究目的的原因是。
（2）实现探究目的所需要的实验器材是，操作方法是

。

(1)没有控制电流大小相同。
(2)实验器材：电流表；操作方法：将电磁铁的接线柱1、2接入a、b之间，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表示数为I，用电磁铁下端吸引大头针，记录线圈匝数n和吸引大头针的个数N，断开开关S；将电磁铁的接线柱1、3接入a、b之间，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表示数仍为I，用电磁铁下端吸引大头针，记录线圈匝数n'和吸引大头针的个数N'，断开开关S。

【分析】
探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，需遵循控制变量法，即保持通过电磁铁的电流大小相同，仅改变线圈匝数。小明的实验中，两次接入不同匝数线圈时，未控制电路电流大小一致，变量不唯一，无法得出正确结论，需添加电流表来控制电流相同，保证每次实验电流不变，仅改变线圈匝数，通过吸引大头针数量判断磁性强弱。
【解析】
（1）探究电磁铁磁性与线圈匝数的关系时，应控制电流大小相同，改变线圈匝数。小明的实验中，将接线柱1、2和1、3分别接入电路时，调节滑动变阻器未保证电流大小不变，导致变量不唯一，因此不能实现探究目的，原因是没有控制电流大小相同。
（2）要实现探究目的，需测量电流，故添加电流表作为实验器材；操作方法：①将电磁铁接线柱1、2接入a、b之间，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数为I，用电磁铁下端吸引大头针，记录线圈匝数n和吸引大头针的个数N，断开开关S；②将电磁铁接线柱1、3接入a、b之间，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数仍为I，用电磁铁下端吸引大头针，记录线圈匝数n'和吸引大头针的个数N'，断开开关S。
【答案】
（1）没有控制电流大小相同；（2）电流表；将电磁铁的接线柱1、2接入a、b之间，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表示数为I，用电磁铁下端吸引大头针，记录线圈匝数n和吸引大头针的个数N，断开开关S；将电磁铁的接线柱1、3接入a、b之间，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表示数仍为I，用电磁铁下端吸引大头针，记录线圈匝数n'和吸引大头针的个数N'，断开开关S。
【知识点】
电磁铁磁性、控制变量法
【点评】
本题考查探究电磁铁磁性强弱的实验，核心是控制变量法的应用，需明确实验中需控制的变量和改变的变量，理解实验设计的严谨性对结论的影响。
【难度系数】
0.5