控制變量法教案

1、物理探究方法之控制變量法 甘鄭浩教學(xué)目標(biāo)：1、進(jìn)一步熟悉控制變量法及其應(yīng)用2、培養(yǎng)學(xué)生勇于探索科學(xué)的精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度教學(xué)重點(diǎn)：控制變量法的一般步驟和方法教學(xué)難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)和結(jié)論書寫的規(guī)范一、 考點(diǎn)介紹二、 控制變量法適用條件和探究方法三、 典例分類解析例題1、小明同學(xué)猜想物體重力勢能的大小可能與以下兩個(gè)因素有關(guān)：A、物體的高度；B、物體的質(zhì)量。為了證明自己的猜想，他把橡皮泥平鋪在水平面上，讓同一小球從不同高度自由下落，記錄結(jié)果如下表。實(shí)驗(yàn)次數(shù)球離橡皮泥的高度m球在橡皮泥中的凹陷程度11.0較淺22.0較深33.0很深（1）小明可以通過 判斷重力勢能大?。?）由記錄結(jié)果可以得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是

2、： （3）若想對另一個(gè)因素進(jìn)行驗(yàn)證，你認(rèn)為小明應(yīng)該怎么做？例題2、王倩同學(xué)在做探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，她設(shè)計(jì)連接了如圖所示的實(shí)驗(yàn)連接圖。（1）實(shí)驗(yàn)中，王倩同學(xué)先將5的電阻R接入電路，電路連接正確，將滑動(dòng)變阻器調(diào)至最大處，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓為某一值，讀出電流表的示數(shù)，并把數(shù)據(jù)記錄在表格中；再分別用10和20的電阻替換5電阻，然后直接讀出電流的值重復(fù)上述操作。討論：王倩在實(shí)驗(yàn)過程中的錯(cuò)誤是什么？（2）王倩同學(xué)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤改正后重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到的數(shù)據(jù)如下表所示。根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的結(jié)論是： 物理量實(shí)驗(yàn)次數(shù)電阻R()電流I（A）150.482100.243200.12（3）王

3、倩同學(xué)發(fā)現(xiàn)有一個(gè)小燈泡，于是用這個(gè)小燈炮替換20的電阻后，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。電表測得示數(shù)如右圖所示，可知小燈泡的阻值是 。例題3、小明同學(xué)用一個(gè)彈簧測力計(jì)、一個(gè)金屬塊、兩個(gè)相同的燒杯（分別裝有一定量的水和煤油），對浸在液體中的物體所受的浮力進(jìn)行了探究，如圖表示探究過程及有關(guān)數(shù)據(jù)。（1）分析圖B、C、D，說明浮力大小跟 有關(guān)。（2）物體完全浸沒在煤油中所受的浮力是 N。（3）分析圖C、E能否說明浮力大小跟液體密度有關(guān)？為什么？（4）小明還想探究當(dāng)物體浸沒時(shí)所受的浮力大小是否與深度有關(guān)，請你簡述實(shí)驗(yàn)方法和可能出現(xiàn)的結(jié)論。四、針對性訓(xùn)練在探究“滑動(dòng)摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)”的過程中，一些同學(xué)作出了以下

4、猜想：猜想A. 滑動(dòng)摩擦力的大小可能與接觸面的粗糙度有關(guān)； 猜想B. 滑動(dòng)摩擦力的大小可能與接觸面間的壓力大小有關(guān)； 猜想C. 滑動(dòng)摩擦力的大小可能與產(chǎn)生摩擦力的兩物體間接觸面積的大小有關(guān)； 為了檢驗(yàn)上述有關(guān)猜想是否正確，該同學(xué)選用了一塊底面與各個(gè)側(cè)面粗糙程度均相同的長方體木塊，并設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案。步驟1：把長方體木塊平放在水平的長木板上，用彈簧測力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)，讀出這時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)（圖甲）。步驟2：在長方體木板上放上砝碼（圖乙）用彈簧測力計(jì)水平拉木塊，使砝碼與木塊一起沿直線勻速運(yùn)動(dòng)，比較“步驟2”與“步驟1”中彈簧測力計(jì)示數(shù)的大小。（1）“步驟2”的設(shè)計(jì)目的，是為了檢驗(yàn)上

5、述猜想（A.B.C）中哪一個(gè)？(2) 為了檢驗(yàn)“猜想C”是否正確，某同學(xué)在“步驟1”的基礎(chǔ)上，將木塊沿著豎直方向截去一半后，測得木塊所受的滑動(dòng)摩擦力變?yōu)樵瓉淼囊话?，由此得出：滑?dòng)摩擦力的大小隨面積的減小而減小。你認(rèn)為他的探究過程中存在的問題是什么？如何改進(jìn)？可在上述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上在增加一個(gè)步驟，寫出你所設(shè)計(jì)的這一實(shí)驗(yàn)步驟和可能出現(xiàn)的結(jié)果。五、課堂達(dá)標(biāo)檢測1、為了探究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱跟哪些因素有關(guān)，小勤所在的實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：他們首先找了兩顆大鐵釘，用漆包線在上面繞制若干圈，做成簡易電磁鐵，然后分別按圖接入電路，探究前，小勤他們還作了以下的猜想：猜想A：電磁鐵，顧名思義，通電時(shí)有磁性，斷電時(shí)沒

6、有磁性；猜想B：通過的電流越大，磁性越強(qiáng)；猜想C：外形相同時(shí)，線圈的匝數(shù)越多，磁性越強(qiáng)。他們通過觀察簡易電磁鐵 的情況來判斷磁性的有無和強(qiáng)弱，探究過程如下圖所示，請你仔細(xì)觀察這四幅圖，然后完成下列填空。（1）比較圖 可以驗(yàn)證猜想A是正確的；（2）比較圖 可以驗(yàn)證猜想B是正確的；（3）比較圖 可以驗(yàn)證猜想C是正確的；但仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，猜想C的表述還不完整，還應(yīng)補(bǔ)充條件 。2、小凡同學(xué)在4塊相同的玻璃板上各滴一滴質(zhì)量相同的水，進(jìn)行如下圖所示的實(shí)驗(yàn)探究，得出水蒸發(fā)快慢與水的溫度、水的表面積和水面上方空氣流動(dòng)快慢有關(guān)。（1）通過A、B兩圖的對比，可以得出水蒸發(fā)快慢與水的 有關(guān)。（2）通過 兩圖的對比，可

7、以得出水蒸發(fā)快慢與水的溫度有關(guān)。（3）小凡同學(xué)猜想水蒸發(fā)快慢還可能與水的質(zhì)量有關(guān)，于是繼續(xù)進(jìn)行了如下探究；在相同環(huán)境下的兩塊相同的玻璃板上分別滴上一滴和兩滴水（如右圖），結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲圖中水先蒸發(fā)完，于是他得出結(jié)論：水蒸發(fā)快慢與水的質(zhì)量有關(guān)，水的質(zhì)量越小蒸發(fā)越快，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)看，他沒有控制水的 （填“質(zhì)量”或“表面積”）相同。從得出結(jié)論環(huán)節(jié)看，“根據(jù)誰先蒸發(fā)完，判斷誰蒸發(fā)快”是否正確？ （填“正確”或“不正確”），理由是 3、學(xué)校要開運(yùn)動(dòng)會(huì)，幾個(gè)同學(xué)討論怎樣才能把鉛球擲得更遠(yuǎn)，小莉認(rèn)為：鉛球擲出的距離，可能與擲出鉛球時(shí)的速度大小有關(guān)；小強(qiáng)認(rèn)為：鉛球擲出的距離，可能與擲出鉛球時(shí)的射出仰角（投擲方向

8、與水平方向的夾角）有關(guān)；李紅說：“我們還是通過實(shí)驗(yàn)來探究吧?！庇谑?，他們制作了一個(gè)小球彈射器（右圖所示），它能使小球以不同速度大小和方向射出，彈射方向與水平的仰角，可由固定在鐵架臺(tái)上的量角器讀出，他們通過5次實(shí)驗(yàn)得到一表中的數(shù)據(jù)： 實(shí)驗(yàn)序號射出速度（m/s）射出仰角射出距離(水平距離)s/m1530o2.921030o9.531045o10.841060o9.151530o20.7請你根據(jù)上述所收集的信息和相關(guān)證據(jù)回答下列問題：（1）為了驗(yàn)證小莉的猜想，應(yīng)選用序號為 、 、 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是：在 一定時(shí)，物體擲出 越大，擲出的距離越遠(yuǎn)。（2）為了驗(yàn)證小強(qiáng)的猜想，應(yīng)選用序號為 、 、 的

9、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（3）當(dāng)射出速度相同時(shí)，射出仰角為 時(shí)，物體擲出的距離最遠(yuǎn)。六、小結(jié)適用條件：在探究一個(gè)問題時(shí)，有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的因素影響到我們所研究的對象時(shí)，通常要采用控制變量法。方法：研究誰，改變誰例題1答案當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，被舉得越高，重力勢能越大。1、 讓兩個(gè)質(zhì)量不同的小球分別從同一高度處自由落在橡皮泥上2、比較兩個(gè)小球在橡皮泥中的凹陷程度例題2答案1、兩端的電壓 2、當(dāng)電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比 3、8例題3答案1、排開液體體積2、DE3、不能。因?yàn)闆]有控制排開液體體積相等4、步驟：用彈簧測力計(jì)吊著同一金屬塊分別浸沒在水中的不同深度，對比兩次彈簧測力計(jì)示數(shù)F1和F2的大小

10、可能的結(jié)論：如果F1和F2的大小相等，則當(dāng)物體全浸時(shí)，所受浮力大小與深度無關(guān)如果F1和F2的大小不相等，則當(dāng)物體全浸時(shí)，所受浮力大小與深度有關(guān)針對性訓(xùn)練答案：（1）猜想B（2）沒有控制兩次壓力大小相同；把長方體木塊側(cè)放（或立放）在水平的長木板上，用彈簧測力計(jì)水平拉木塊沿直線勻速滑動(dòng)，讀出這時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)，和步驟1比較兩次彈簧測力計(jì)示數(shù)大小結(jié)論：如果兩次彈簧測力計(jì)示數(shù)大小相等，則滑動(dòng)摩擦力大小與物體間接觸面積的大小無關(guān)；如果彈簧測力計(jì)示數(shù)大小不相等，則滑動(dòng)摩擦力大小與物體間接觸面積的大小有關(guān)；實(shí)驗(yàn)步驟書寫注意事項(xiàng)：1、明確實(shí)驗(yàn)中的研究對象和影響研究對象的各個(gè)因素。2、要清楚交代控制了哪些因素，改變了哪個(gè)因素，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3、最后一步通常是比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)論書寫注意事項(xiàng)和格式：1、 認(rèn)真理解題意2、 結(jié)論中不能漏掉實(shí)驗(yàn)條件（即控制了哪些因素）3、 當(dāng)題目問“研究對象和某因素是