例析物理實驗題中“控制變量法”的應用

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯 例析物理實驗題中“控制變量法”的應用 ? ? 真理惟一可靠的標準就是永遠自相符合。土地是以它的肥沃和收獲而被估價的；才能也是土地，不過 它生產的不是糧食，而是真理。假如只能滋生瞑想和空想的話，即使再大的才能也只是砂地或鹽池， 那上面連小草也長不出來的。 人生的磨難是好多的，所以我們不可對于每一件微弱的傷害都過于敏感。在生活磨難面前，精神上的頑強和無動于衷是我們抗爭罪惡和人生意外的最好武器。 1 例析物理試驗題中“操縱變量法的應用 廣元民盟燭光初級中學 王小龍 新課程的實施對學生科學探究能力的培養(yǎng)十分重視，而“操縱變量法是常用的摸索問題、分析和解決問題的最重

2、要的方法，應用特別廣泛。所謂“操縱變量法，就是當影響某一物理量變化的因素較多時，要研究某一個因素的變化對該物理量的影響，務必保持其它因素不變，否則就無法知道該物理量的變化是由哪個因素的變化引起的。例如物理量A 與B 、C 、D 等因素都有關，得出A 與B 之間具體關系的方法是：操縱C 、D 不變，只改變B ，判斷A 的變化，從而得出規(guī)律；再采用類似的步驟分析得出A 與C 、A 與D 之間的聯(lián)系。近幾年各地中考試題中出現(xiàn)了好多需要利用這一方法解答的考題，下面舉例說明操縱變量法在試驗題中的應用。 1、 表達在試驗目的之中 例（上海）在兩塊一致的玻璃片上，小明同學分別滴一滴質量一致的水，如下圖。觀測

3、圖中情景可知，他主要研究蒸發(fā)快 慢是否與 ( ) A 水的溫度有關。 B 水的表面積有關。 C 水上方空氣的流速有關。 D 水的質量有關。 解析:對比題圖可以看出，玻璃片、水的質量相等又在一致的環(huán)境溫度下，意即這些是被操縱的變量，造成蒸發(fā)有快慢的因素只能是水的表面 積，故答案應選B 。 例（吉林）小明同學想要研究電功率大小與電 壓、電流的關系他選用了額定電壓一致、額定功率相差 較大的兩個小燈泡他所設計的電路圖中有一幅如圖所 示，圖中兩個小燈泡的_相等，目的是研究電功率與_的關系 解析:圖中兩個小燈泡的額定電壓相等、額定功率不同，即電阻不同。并聯(lián)在電路中，根據(jù)并聯(lián)電路大特點，它們兩端的實際電壓一

4、定相等，而通過它們的電流不等，使得兩個燈泡實際功率不一樣。試驗的目的應是研究電功率與電流的關系。 2、表達在試驗原理之中 例3（鹽城）小明在兩個易拉罐中分別裝入等質量的沙子和水，用一致的酒精燈對其加熱，以便探究沙子和水吸熱升溫快慢的程度。 （1）對比沙子和水吸熱升溫快慢的方法有兩種： （2）試驗中小明猜想：沙子吸熱升溫比水快。假如他的猜想是正確的，則應當觀測到的現(xiàn)象是 解析:（1）題目中應用的公式是Q 吸=cm t ，沙子和水的質量m 相等，兩者吸收熱量的多少由酒精燈加熱時間的長短來表達，此問題中出現(xiàn)的未被操縱的變量有：升溫快慢程度、物質的特征量c 和加熱時間。從而的出對比沙子和水吸熱升溫快慢

5、的方法有這樣兩種：加熱一致的時間對比溫度升高的快慢；升高一致的溫度對比加熱時間的長短。 （2）答案與（1 ）相對應，分別是：上升的溫度一致時，水的加熱時間長或加熱時間相 ? ? 真理惟一可靠的標準就是永遠自相符合。土地是以它的肥沃和收獲而被估價的；才能也是土地，不過它生產的不是糧食，而是真理。假如只能滋生瞑想和空想的話，即使再大的才能也只是砂地或鹽池， 那上面連小草也長不出來的。 人生的磨難是好多的，所以我們不可對于每一件微弱的傷害都過于敏感。在生活磨難面前，精神上的頑強和無動于衷是我們抗爭罪惡和人生意外的最好武器。 2 同，水的溫度升高的慢。 例4（北京）試驗桌上有如下器材：滿足試驗要求的電

6、源一個、電壓表一個、開關一個、電阻箱（電路圖符號 ）一個、各種阻值已知的定值電阻和導線若干。小敏想利 用試驗桌上的器材，設計一個試驗證明：“當通過電阻的電流保持不變時，電阻兩端的電壓與該電阻的阻值成正比。請你根據(jù)上述要求幫助小敏畫出試驗電路圖，并寫出試驗步驟。 （1）試驗電路圖： （2）試驗步驟： 解析:本試驗的目的是證明電阻兩端的電壓與該電阻阻值成正比，由U=IR 可知，務必使通過各個不同阻值電阻的電流相等，而使電流相等，將電阻串聯(lián)即可。試驗電路如下圖。 (2)試驗步驟： 按電路圖將六個阻值不同的電阻R 1、 R 2、R 3、R 4、R 5和R 6和電壓表接入電路中。 閉合開關s ，測量R1

7、兩端的電壓，記錄R 1的阻值和電壓表示數(shù)。 斷開開關s ，把電壓表連接在R 2兩端。閉合開關s ，測量R 2兩端的電壓，記錄R 2的阻值和電壓表示數(shù)。 仿照步驟，分別測量電阻R 3、R 4、R 5和R 6兩端的電壓，記錄R 3、R 4、R 5和R 6的阻值和相應的電壓表示數(shù)。 3、表達在試驗器材之中 例5（宜昌）為了探究重力勢能與哪些因素有關，現(xiàn)有大小不同的實心鐵球各一個、大小一致的實心鐵球和實心玻璃球各一個、橡皮泥等。在探究重力勢能與高度的關系時，應選用_，分別從不同的高度自由落下；在探究重力勢能與質量的關系時，應選用_，分別從一致的高度自由落下。 解析:重力勢能的大小跟物體的質量和被舉的高

8、度有關。在探究重力勢能的大小跟高度的關系時，只能讓高度不同，質量務必相等，滿足此條件的器材為同一個鐵球或同一個玻璃球；在探究重力勢能的大小跟質量的關系時，只能是質量不同，被舉的高度務必相等，滿足此條件的器材為大小一致的實心鐵球和實心玻璃球。 例6（黃石）在研究“水果電池電壓與哪些因素有關的試驗中（如下圖） （1） 小星作出如下猜想： 猜想一：水果電池電壓與水果種類有關 猜想二：水果電池電壓與兩電極間距離有關 猜想三：水果電池電壓與兩電極插入水果的深度有關 為了驗證上述猜想是否正確，小星設計了如下準備試驗和記錄的表格。 為驗證猜想一，應做編號為_的試驗； 為驗證猜想二，應做編號為_的試驗； ?

9、? 真理惟一可靠的標準就是永遠自相符合。土地是以它的肥沃和收獲而被估價的；才能也是土地，不過它生產的不是糧食，而是真理。假如只能滋生瞑想和空想的話，即使再大的才能也只是砂地或鹽池， 那上面連小草也長不出來的。 人生的磨難是好多的，所以我們不可對于每一件微弱的傷害都過于敏感。在生活磨難面前，精神上的頑強和無動于衷是我們抗爭罪惡和人生意外的最好武器。 3 m 1 2 0 為驗證猜想三，應做編號為_的試驗。（2）（3）略 解析:題中已知水果電池電壓可能與水果種類、兩電極間距離、兩電極插入水果的深度有關。為了驗證猜想一，務必使兩電極間距離和兩電極插入水果的深度相等，而水果種類不同，則應做編號為2、5的

10、試驗；為了驗證猜想二，只能是兩電極間距離不等， 應做編號為4、5的試驗；為了驗證猜想三，只能是電極插入水果的深度不等， 應做編號為1、3的試驗。 4、表達在試驗圖像之中 例7（7茂名）甲、乙兩種物質的質量和體積關系如下圖，由圖像可知 A 乙甲 B 乙甲m D 若乙甲m =m ，則乙甲V V 解析:利用圖像對比物理量的大小實際上也應用到操縱變量法。如下圖，可使甲和乙的體積相等，顯然甲的質量大于乙，由=m/V 可得答案應為A 、C 、D 。 例8（7遼寧）為了探究冰熔化時溫度的變化規(guī)律，小麗設計了如下圖的試驗裝置，并 (1)請你根據(jù)表中數(shù)據(jù)在坐標上畫出冰熔化的圖象。 (2)通過對數(shù)據(jù)和圖象的分析，

11、你能獲得的信息有： _； _。 (3)小麗與同學交流時發(fā)現(xiàn)，在開始2min 升溫快，結果2min 升溫慢，請你做出合理的解釋：_。 解析:（1）如右圖所示。（2）略。（3）分析開始2min 和結果2min 這兩個階段中一致的量有：質量、相等時間內吸收的熱量；不同的量有：物質的種類（特征量是比熱容）、上升的溫度，根據(jù)物體的吸熱公式可得出升溫有快慢的理由是水的比熱容比冰大。 5、表達在試驗結論之中 例9（河北）小明在體育課上打排球時，發(fā)現(xiàn)每次排球落地的遠近不同。于是，他沿水平方向擊打排球，對球落地的狀況做了統(tǒng)計，統(tǒng)計結果如下表： ? ? 真理惟一可靠的標準就是永遠自相符合。土地是以它的肥沃和收獲而

12、被估價的；才能也是土地，不過 它生產的不是糧食，而是真理。假如只能滋生瞑想和空想的話，即使再大的才能也只是砂地或鹽池， 那上面連小草也長不出來的。 人生的磨難是好多的，所以我們不可對于每一件微弱的傷害都過于敏感。在生活磨難面前，精神上的頑強和無動于衷是我們抗爭罪惡和人生意外的最好武器。 4 分析表格可得出結論： （1） ； （2） 。 解析:對于利用操縱變量法進行探究的試驗，結論中不僅要得出物理量之間的關系，特別重要的是務必說明關系成立的前提條件是被操縱得相等的變量。此題的答案應是（1）擊球點高度相等時，擊球力度越重，排球落地就越遠；（2）擊球力度相等時，擊球點高度越高，排球落地就越遠。 例10（福州）日常生活中發(fā)生的火災事故，大多是短路導致的。小明同學猜想：通電導體發(fā)熱多少可能與電流大小有關。于是他和 同學用完全一致的器材組成兩個電路進行探究。開 關同時