什么是控制變量法及練習題

1、.什么是控制變量法及練習題一、擺的故事當我們欣喜地開場科學之旅時，看到的第一個故事就是意大利科學家伽利略研究擺動的故事：伽利略在著名的比薩斜塔旁的一個教堂內做彌撒，看到教堂頂端的吊燈有節(jié)律的擺動，且發(fā)現(xiàn)吊燈來回擺動一次的時間似乎相等？科學家的敏銳使他對此發(fā)生了濃重的興趣，于是他用脈搏當時沒有鐘表這種“隨身攜帶的簡單儀器來證實這個猜測。為了進一步證實他的猜測是否正確的，回到實驗室，他選擇了鐵塊、繩子、脈搏繼續(xù)做實驗。首先保持擺球質量、擺動幅度不變，只改變擺線長度，發(fā)現(xiàn)擺線長時，擺動周期也長，擺線短時，周期也短。通過分析，他得出第一個結論：當擺球質量、擺動幅度不變時，擺動周期和擺線長度有關，擺線長

2、度越長、周期越長，擺線長度越短、周期越短。接著，保持擺線長度和擺動幅度不變，只改變擺球質量。發(fā)現(xiàn)無論質量大小，擺球擺動的周期一樣。他得出第二個結論：當擺線長度和擺動幅度不變時，改變擺球質量，擺的擺動周期和擺球質量無關。第三次，保持擺線長度和擺球質量不變，只改變擺動幅度，發(fā)現(xiàn)擺的周期和擺動幅度無關。得出第三個結論：當擺線長度和擺球質量不變時，擺的周期和擺動幅度無關他通過綜合分析得出：當單擺來回擺動時，擺動周期只和擺線長度有關，和擺球質量、擺動幅度無關，且擺線越長、周期越長；擺線越短、周期越短。伽利略通過上述方法提出了擺的“等時性原理：“不管擺動的幅度大些還是小些，擺球完成一次擺動的時間是一樣的。

3、這種“每次只讓一個因素改變，保持其他因素不變的研究擺動的周期與哪些因素有關、且有什么關系的研究方法就是控制變量法二、關于控制變量法：大家知道，一個同學的學習成績的好壞，除了跟智力因素有關，還跟學習方法、學習環(huán)境等諸多因素有關。同樣，影響物理學研究對象的因素在許多情況下不是單一的，而是多種因素互相交織、共同起作用的。要想準確地把握研究對象的各種特性，弄清事物變化的原因和規(guī)律，單靠自然條件下整體觀察研究對象是遠遠不夠的。為了弄清物理變化的原因和規(guī)律，必須設法把其中的一個和幾個因素用人為的方法控制起來，假定這些因素不變，造成特定的、便于觀察的條件，把多因素的問題轉變?yōu)槎鄠€單因素的問題，分別加以研究，

4、最后綜合解決，這類方法叫控制變量法，是物理學中一種常用的、科學的研究方法，其實任何物理實驗，都要按照實驗目的、原理和方法控制某些條件來研究。這種方法在學校生活中時常遇見。在學校田徑運動會上，我們常常為自己班的同學跑在最前面而歡呼：從運發(fā)動起跑，到我們歡呼時，運發(fā)動們跑步的時間是一樣的，跑在最前面的運發(fā)動跑得路程長，我們說他跑得快，這是比較一樣時間內通過的路程，即將時間控制相等，誰跑得路程長，誰就跑得快。而裁判只看記錄的時間。運發(fā)動跑一樣的路程，誰花的時間少，誰就跑得快。即比較通過一樣路程所用時間，將路程控制相等，跑步時間短的跑得快。三、例題選講：在應用控制變量法實驗和解題時，關鍵是首先要說清楚

5、不變的因素有哪些，然后再說清楚當研究的因素改變時，被研究的物理量在怎樣發(fā)生變化。例1. 學習吉它時，小華發(fā)現(xiàn)琴弦發(fā)出聲音的音調上下受各種因素影響，他決定對此進展探究。經過和同學們討論，提出了以下猜測：猜測1：琴弦發(fā)出聲音的音調上下，可能與琴弦的橫截面積有關；猜測2：琴弦發(fā)出聲音的音調上下，可能與琴弦的長短有關；猜測3：琴弦發(fā)出聲音的音調上下，可能與琴弦的材料有關。為了驗證上述猜測是否正確，他們找到了下表所列9種規(guī)格的琴弦。因為音調的上下取決于聲源振動的頻率，于是他們又借來一個可以測量振動頻率的儀器進展實驗。1為了驗證猜測1，應選用編號為_、_、_的琴弦進展實驗。為了驗證猜測2，應選用編號為_、

6、_、_的琴弦進展實驗。表中有的材料規(guī)格還沒有填全，為了驗證猜測3，必須知道該項內容。請你在表中填上所缺數(shù)據(jù)。2隨著實驗的進展，小華又覺得琴弦音調的上下，可能還與琴弦的松緊有關？為了驗證這一猜測，必須進展的操作是：_。解析與答：影響琴弦發(fā)出聲音音調的因素有很多，為了研究琴弦發(fā)出聲音的音調是否與琴弦的橫截面積有關系，應該將其他因素都控制起來，讓琴弦的材料和長度一樣，選擇橫截面積不同的琴弦進展研究，應選ABC；為了研究琴弦發(fā)出聲音的音調是否與琴弦長短有關，需要控制起來保持不變的是材料和橫截面積，選擇長度不等的琴弦進展研究，應選ADF；為了研究琴弦發(fā)出聲音的音調是否與琴弦的材料有關，其他兩個因素-材料

7、的長度和橫截面積應該保持一定，應選擇長度和橫截面積一樣而僅僅是材料不同的琴弦進展研究，而表中只有H與I為尼龍材料，兩者必選一根，而表中與此對應的長度和橫截面積都一樣的琴弦沒有，所以在表中空白處選填與H或I一樣的數(shù)據(jù)，任選一組都可以，填80，1.02或100，1.02均可。為了研究琴弦音調是否與琴弦的松緊有關系，需要控制材料、長度和橫截面積，只能讓琴弦的松緊程度不同，因此：選取一根琴弦，使它繃緊的程度不同，然后使它在振幅一樣的條件下?lián)軇訋状危謩e測出它的振動頻率，傾聽發(fā)聲的上下，比較得出結論。例2某實驗小組通過實驗驗證，得知影響液體蒸發(fā)快慢的因素有：液體的溫度；液體的外表積；液體上方氣流的快慢。

8、小組成員姜來同學提出進一步的猜測：液體蒸發(fā)的快慢是否與液體的種類有關？請你幫助設計一個實驗來驗證這一猜測是否正確。要求寫出簡要的實驗方法。解析與答：影響液體蒸發(fā)的因素很多，比方液體的溫度、液體的外表積、液體上方氣流的快慢等，為了探究影響蒸發(fā)快慢的因素是否與液體的種類有關，那么必須將液體種類以外的其他因素都控制起來保持不變，因此應該選取兩種不同種類的液體，讓這兩種液體的質量、溫度、外表積以及上方空氣的流動情況等因素都保持一致，通過觀察剩下液體的多少即可。故：1選取一樣的兩個小燒杯，分別裝入適量質量相等的不同液體，放在一樣的溫度和一樣的氣流環(huán)境里；2隔一段時間觀察所剩液體的多少，比較得出結論。例題

9、3：下面的表格是實驗中記錄的數(shù)據(jù)。請對數(shù)據(jù)進展分析，答復下面的問題。1為了研究電阻與導體的材料有關，應選用的兩根導線是_。2為了研究導體的電阻與長度有關應選用的兩根導線是_。3為了研究導體的電阻與橫截面積有關應選用的導線是_。解析與答：影響電阻大小的因素有四個，討論電阻與其中任何一個的關系時應控制另外三個量不變，這是解決這一問題的思維方法。在研究導體的電阻與長度的關系時，應控制導體的橫截面積、材料、溫度不變化；當討論電阻的大小與橫截面積的關系時，控制長度、材料、溫度不變化；在研究電阻與材料的關系時，導體的長度、橫截面積、溫度不變化。通過對表格的比較可以知道：1選3、6；2選3、7；3選1、4。

10、五、練習題選1學校綜合理論活動小組的同學根據(jù)搜集的信息發(fā)布一條消息：太陽島人工湖水面擴大后，夏季的平均氣溫較去年降低了0.8，請你運用所學的物理知識，針對產生這一變化的原因，提出一個猜測，并設計一個實驗方案驗證你的猜測。1你的猜測：_。2驗證猜測的實驗方法：_。2鉛筆芯的主要成分是石墨。軟硬程度不同的鉛筆其用處是不同的，例如作畫用6B軟鉛筆，寫字用軟硬道中的HB鉛筆，制圖用6H硬鉛筆。鉛筆芯是導體，那么鉛筆芯的電阻大小與其軟硬度有什么關系呢？請你設計一個實驗方案對這個問題進展探究。1寫出主要實驗步驟及所要測量的物理量用字母表示。2分析測得的物理量，說明鉛筆芯電阻大小與鉛筆芯軟硬度的對應關系。3

11、現(xiàn)有兩種規(guī)格的不銹鋼絲和銅絲。請你設計實驗研究方案，比較不銹鋼絲和銅絲這兩種材料的導電性能1實驗研究中對不銹鋼絲和銅絲的選取有什么要求？2你用什么方法顯示材料的導電性能？可畫出相應電路圖加以說明參考答案：1. 猜測1：水面增大，水蒸發(fā)加快，水從空氣吸熱增多；方法：取質量、溫度一樣的甲、乙兩盆水，分別放在兩個完全一樣的房間內，把甲盆水潑在地面上，一樣時間后用溫度計分別測量兩個房間內的溫度并加以比較。假如潑了水的房間溫度低，那么猜測正確，反之猜測錯誤。 猜測2：水面增大，水質量增加，水升高一樣溫度時從空氣中吸熱增多；方法：用2個完全一樣的燒杯，分別裝入質量不等的水，用一樣的熱源加熱升高一樣的溫度比較加熱時間。假如質量多的水加熱時間長那么吸熱多，猜測正確，反之那么錯誤。2.1a.用導線將電源、開關和電流表依次與長度和橫截面積都一樣的軟鉛筆芯、軟硬適中的鉛筆芯和硬鉛筆芯連成串聯(lián)電路；b.閉合開關，分別讀出電流表的示數(shù)I1、I2、I3。2