(完整版)“控制變量法”在物理實驗中的運用

1、1控制變量法”在物理實驗中的運用在初中物理學(xué)中，有許多探究性實驗，常常要用到一種科學(xué)的研究方法“控制變量法”。此法不僅能較好地化解教學(xué)中的有些難點，而且對培養(yǎng)學(xué)生的探究意識和創(chuàng)新精神也具有積極的意義。因此筆者撰此文，通過實例分析此法，以供參考。一、“控制變量法”的應(yīng)用方法分析如：探究電流與電壓、電阻的關(guān)系時，如圖 1所示，可先控制電阻 R 不研究電流與電壓的關(guān)系。實驗中，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電 L阻兩端的電壓依次發(fā)生變化， 根據(jù)對應(yīng)的電壓表和電流表的示數(shù)關(guān)系得出：在電阻一定時，導(dǎo)體中的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比。然后再控制導(dǎo)體兩端的電壓不變， 研究電流跟電阻的關(guān)系中通過調(diào)節(jié)滑變的滑

2、片，使電阻兩端的電壓始終圖 1保持一個定值，改變電阻的阻值，根據(jù)對應(yīng)電流表的示數(shù)得出：在電壓一定時，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。從而總結(jié)出歐姆定律。又如：探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)時，可先控制電流與通電時間不變，研究電熱與電阻的關(guān)系。然后控制電阻與通電時間不變，研究電熱與電流的關(guān)系。最后再控制電流與電阻不變，研究電熱與通電時間的關(guān)系。歸納總結(jié)出焦耳定律。實驗中，取 R2=R3=R4=2R1；并將 R1R2分別置于兩個一端開口的密閉的有機玻璃盒內(nèi)，將開口端用橡膠管與壓強計相連，R1與 R2串聯(lián)如圖 2。接通電路后，電阻絲將盒內(nèi)空氣加熱，通過壓強計的液面差，可得出：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)

3、生的熱量與電阻的關(guān)系。再將 R1改換成 R3，同時將 R4與 R2并聯(lián)仍接入電路中如圖 3。因通過 R3的電流是通過 R2電流的 2倍，通過壓強計的液面差，可得出：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系。P”丄士實驗RR2圖 2圖 3二、控制變量法”在題目中的應(yīng)用訓(xùn)練。3例 1、如圖 4 所示，在探究物理的動能與哪些因素有關(guān)的實驗中，分別讓 A、B、C 三個小鋼球（1）要研究動能與速度的關(guān)系時，可選擇_兩圖來進行比較，這里控制了不變，該實驗讓同一小球從同一斜面的不同高度處滾下，其目的是：。（2）要研究動能與質(zhì)量的關(guān)系時，可選擇兩圖來進行比較，這里控制了不變,根據(jù)木塊被推距離的遠(yuǎn)近，得出動能與和.有

4、關(guān)。分析：該題中，可先控制小球質(zhì)量不變（mA=mB），讓它們從同一斜面的不同高度處（hAhB）滾下，由于到達(dá)斜面底端時的速度不同（vAvB）從而由木塊運動的距離遠(yuǎn)近（sASB）可知，小球?qū)δ緣K做的功不同，小球的速度越大,做的功越多，具有的動能越大（EAEB）。故選 ab圖進行研究。當(dāng)研究動能與質(zhì)量的關(guān)系時，可控制速度不變（a、c圖）。即讓不同質(zhì)量（mAmC）的小球從同一斜面的同一高度處（hA=hC）滾下，由于小球到達(dá)斜面底端的速度相同（vA=vC），從而由木塊運動的距離遠(yuǎn)近（sAvsB）可知，小球?qū)δ緣K做的功不同，小球的質(zhì)量越大，具有的動能越大（ECEA）。答案：a、b；質(zhì)量；小球在斜面底端時

5、速度不同。a、c；速度；質(zhì)量；速度例 2、在探究電阻的大小與哪些因素有關(guān)時，如圖 5（圖中 AB 為錳銅，CD、EF、GH 為鎳鉻，其中 LAB=LCD=LEF=2LGH，SAB=SCD=SGH=1/2SEF）1若要研究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體材料的關(guān)系時應(yīng)將 M、N 分別與和連接。2若將圖中的 CD 和 GH 接入電路中，則可得出3實驗時如果控制導(dǎo)體的材料、長度及溫度不變時，可探究電阻與的關(guān)系，應(yīng)將_接入電路中。4實驗中，若將 AB改換成日光燈的燈絲，接入電路后，用酒精燈緩慢加熱燈絲時觀察到電流表的示數(shù)逐漸變小，于是可猜測出：金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而（答案。AB、CD;導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度成正

6、比;橫截面積，CD 和 EF；增大。）三、“控制變量法”在實際生活中的應(yīng)用舉例。由于相關(guān)訓(xùn)練中的科學(xué)探究活動與許多物理知識相關(guān)聯(lián)，只有全方培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，才能使學(xué)生的探究意識和創(chuàng)新能力得到提高。如：某同學(xué)在投擲標(biāo)槍時雖然用力很大，投的很高，但成績很不理想，此時可用玩具水槍讓該同學(xué)做如下探究?？上瓤刂仆婢咚畼尦鏊诘慕嵌炔蛔?，分別用不同的力壓開關(guān)以改變水噴出的速度，如圖 6。然后再控制水噴出的速度不變，從同一斜面的 hA、hB、hC高度處滾下，（hA=hChB,mA=mBmC）推動水平面上的小木塊。Aac4改變噴水角度，如圖 7。通過實驗探究，該同學(xué)恍然大悟，他認(rèn)真總結(jié)了上述探究過程，明確了斜拋的物體的水平方向運動的距離與和有關(guān)，這次探究過程中較好地運用了法。（答案：拋射速度、拋射角度；控制變量法）另外諸如：滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)、液體的壓強與哪些因素有關(guān)、影響液體蒸發(fā)快慢與哪些因素有關(guān)、電功的大小與哪些因素有關(guān)等問題的研究中都要用到控制變量法。這對培養(yǎng)學(xué)生的抽象概括能力和運用知識分析解決具體問題的能力有著重要