1、.什么是控制變量法及練習(xí)題一、擺的故事當(dāng)我們欣喜地開場(chǎng)科學(xué)之旅時(shí)，看到的第一個(gè)故事就是意大利科學(xué)家伽利略研究擺動(dòng)的故事：伽利略在著名的比薩斜塔旁的一個(gè)教堂內(nèi)做彌撒，看到教堂頂端的吊燈有節(jié)律的擺動(dòng)，且發(fā)現(xiàn)吊燈來回?cái)[動(dòng)一次的時(shí)間似乎相等？科學(xué)家的敏銳使他對(duì)此發(fā)生了濃重的興趣，于是他用脈搏當(dāng)時(shí)沒有鐘表這種“隨身攜帶的簡(jiǎn)單儀器來證實(shí)這個(gè)猜測(cè)。為了進(jìn)一步證實(shí)他的猜測(cè)是否正確的，回到實(shí)驗(yàn)室，他選擇了鐵塊、繩子、脈搏繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)。首先保持?jǐn)[球質(zhì)量、擺動(dòng)幅度不變，只改變擺線長(zhǎng)度，發(fā)現(xiàn)擺線長(zhǎng)時(shí)，擺動(dòng)周期也長(zhǎng)，擺線短時(shí)，周期也短。通過分析，他得出第一個(gè)結(jié)論：當(dāng)擺球質(zhì)量、擺動(dòng)幅度不變時(shí)，擺動(dòng)周期和擺線長(zhǎng)度有關(guān)，擺線長(zhǎng)

2、度越長(zhǎng)、周期越長(zhǎng)，擺線長(zhǎng)度越短、周期越短。接著，保持?jǐn)[線長(zhǎng)度和擺動(dòng)幅度不變，只改變擺球質(zhì)量。發(fā)現(xiàn)無論質(zhì)量大小，擺球擺動(dòng)的周期一樣。他得出第二個(gè)結(jié)論：當(dāng)擺線長(zhǎng)度和擺動(dòng)幅度不變時(shí)，改變擺球質(zhì)量，擺的擺動(dòng)周期和擺球質(zhì)量無關(guān)。第三次，保持?jǐn)[線長(zhǎng)度和擺球質(zhì)量不變，只改變擺動(dòng)幅度，發(fā)現(xiàn)擺的周期和擺動(dòng)幅度無關(guān)。得出第三個(gè)結(jié)論：當(dāng)擺線長(zhǎng)度和擺球質(zhì)量不變時(shí)，擺的周期和擺動(dòng)幅度無關(guān)他通過綜合分析得出：當(dāng)單擺來回?cái)[動(dòng)時(shí)，擺動(dòng)周期只和擺線長(zhǎng)度有關(guān)，和擺球質(zhì)量、擺動(dòng)幅度無關(guān)，且擺線越長(zhǎng)、周期越長(zhǎng)；擺線越短、周期越短。伽利略通過上述方法提出了擺的“等時(shí)性原理：“不管擺動(dòng)的幅度大些還是小些，擺球完成一次擺動(dòng)的時(shí)間是一樣的。

3、這種“每次只讓一個(gè)因素改變，保持其他因素不變的研究擺動(dòng)的周期與哪些因素有關(guān)、且有什么關(guān)系的研究方法就是控制變量法二、關(guān)于控制變量法：大家知道，一個(gè)同學(xué)的學(xué)習(xí)成績(jī)的好壞，除了跟智力因素有關(guān)，還跟學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)環(huán)境等諸多因素有關(guān)。同樣，影響物理學(xué)研究對(duì)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(zhǔn)確地把握研究對(duì)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(duì)象是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為了弄清物理變化的原因和規(guī)律，必須設(shè)法把其中的一個(gè)和幾個(gè)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(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)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(xué)中一種常用的、科學(xué)的研究方法，其實(shí)任何物理實(shí)驗(yàn)，都要按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃砗头椒刂颇承l件來研究。這種方法在學(xué)校生活中時(shí)常遇見。在學(xué)校田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)上，我們常常為自己班的同學(xué)跑在最前面而歡呼：從運(yùn)發(fā)動(dòng)起跑，到我們歡呼時(shí)，運(yùn)發(fā)動(dòng)們跑步的時(shí)間是一樣的，跑在最前面的運(yùn)發(fā)動(dòng)跑得路程長(zhǎng)，我們說他跑得快，這是比較一樣時(shí)間內(nèi)通過的路程，即將時(shí)間控制相等，誰跑得路程長(zhǎng)，誰就跑得快。而裁判只看記錄的時(shí)間。運(yùn)發(fā)動(dòng)跑一樣的路程，誰花的時(shí)間少，誰就跑得快。即比較通過一樣路程所用時(shí)間，將路程控制相等，跑步時(shí)間短的跑得快。三、例題選講：在應(yīng)用控制變量法實(shí)驗(yàn)和解題時(shí)，關(guān)鍵是首先要說清楚

5、不變的因素有哪些，然后再說清楚當(dāng)研究的因素改變時(shí)，被研究的物理量在怎樣發(fā)生變化。例1. 學(xué)習(xí)吉它時(shí)，小華發(fā)現(xiàn)琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)上下受各種因素影響，他決定對(duì)此進(jìn)展探究。經(jīng)過和同學(xué)們討論，提出了以下猜測(cè)：猜測(cè)1：琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)上下，可能與琴弦的橫截面積有關(guān)；猜測(cè)2：琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)上下，可能與琴弦的長(zhǎng)短有關(guān)；猜測(cè)3：琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)上下，可能與琴弦的材料有關(guān)。為了驗(yàn)證上述猜測(cè)是否正確，他們找到了下表所列9種規(guī)格的琴弦。因?yàn)橐粽{(diào)的上下取決于聲源振動(dòng)的頻率，于是他們又借來一個(gè)可以測(cè)量振動(dòng)頻率的儀器進(jìn)展實(shí)驗(yàn)。1為了驗(yàn)證猜測(cè)1，應(yīng)選用編號(hào)為_、_、_的琴弦進(jìn)展實(shí)驗(yàn)。為了驗(yàn)證猜測(cè)2，應(yīng)選用編號(hào)為_、

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

7、的長(zhǎng)度和橫截面積應(yīng)該保持一定，應(yīng)選擇長(zhǎng)度和橫截面積一樣而僅僅是材料不同的琴弦進(jìn)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(duì)應(yīng)的長(zhǎng)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(diào)是否與琴弦的松緊有關(guān)系，需要控制材料、長(zhǎng)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?dòng)幾次，分別測(cè)出它的振動(dòng)頻率，傾聽發(fā)聲的上下，比較得出結(jié)論。例2某實(shí)驗(yàn)小組通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(xué)提出進(jìn)一步的猜測(cè)：液體蒸發(fā)的快慢是否與液體的種類有關(guān)？請(qǐng)你幫助設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這一猜測(cè)是否正確。要求寫出簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)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(guān)，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(yīng)該選取兩種不同種類的液體，讓這兩種液體的質(zhì)量、溫度、外表積以及上方空氣的流動(dòng)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(gè)小燒杯，分別裝入適量質(zhì)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(shí)間觀察所剩液體的多少，比較得出結(jié)論。例題

9、3：下面的表格是實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù)。請(qǐng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展分析，答復(fù)下面的問題。1為了研究電阻與導(dǎo)體的材料有關(guān)，應(yīng)選用的兩根導(dǎo)線是_。2為了研究導(dǎo)體的電阻與長(zhǎng)度有關(guān)應(yīng)選用的兩根導(dǎo)線是_。3為了研究導(dǎo)體的電阻與橫截面積有關(guān)應(yīng)選用的導(dǎo)線是_。解析與答：影響電阻大小的因素有四個(gè)，討論電阻與其中任何一個(gè)的關(guān)系時(shí)應(yīng)控制另外三個(gè)量不變，這是解決這一問題的思維方法。在研究導(dǎo)體的電阻與長(zhǎng)度的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制導(dǎo)體的橫截面積、材料、溫度不變化；當(dāng)討論電阻的大小與橫截面積的關(guān)系時(shí)，控制長(zhǎng)度、材料、溫度不變化；在研究電阻與材料的關(guān)系時(shí)，導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、溫度不變化。通過對(duì)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(xí)題選1學(xué)校綜合理論活動(dòng)小組的同學(xué)根據(jù)搜集的信息發(fā)布一條消息：太陽島人工湖水面擴(kuò)大后，夏季的平均氣溫較去年降低了0.8，請(qǐng)你運(yùn)用所學(xué)的物理知識(shí)，針對(duì)產(chǎn)生這一變化的原因，提出一個(gè)猜測(cè)，并設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證你的猜測(cè)。1你的猜測(cè)：_。2驗(yàn)證猜測(cè)的實(shí)驗(yàn)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(dǎo)體，那么鉛筆芯的電阻大小與其軟硬度有什么關(guān)系呢？請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案對(duì)這個(gè)問題進(jìn)展探究。1寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟及所要測(cè)量的物理量用字母表示。2分析測(cè)得的物理量，說明鉛筆芯電阻大小與鉛筆芯軟硬度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。3

11、現(xiàn)有兩種規(guī)格的不銹鋼絲和銅絲。請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究方案，比較不銹鋼絲和銅絲這兩種材料的導(dǎo)電性能1實(shí)驗(yàn)研究中對(duì)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(dǎo)電性能？可畫出相應(yīng)電路圖加以說明參考答案：1. 猜測(cè)1：水面增大，水蒸發(fā)加快，水從空氣吸熱增多；方法：取質(zhì)量、溫度一樣的甲、乙兩盆水，分別放在兩個(gè)完全一樣的房間內(nèi)，把甲盆水潑在地面上，一樣時(shí)間后用溫度計(jì)分別測(cè)量?jī)蓚€(gè)房間內(nèi)的溫度并加以比較。假如潑了水的房間溫度低，那么猜測(cè)正確，反之猜測(cè)錯(cuò)誤。 猜測(cè)2：水面增大，水質(zhì)量增加，水升高一樣溫度時(shí)從空氣中吸熱增多；方法：用2個(gè)完全一樣的燒杯，分別裝入質(zhì)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(shí)間。假如質(zhì)量多的水加熱時(shí)間長(zhǎng)那么吸熱多，猜測(cè)正確，反之那么錯(cuò)誤。2.1a.用導(dǎo)線將電源、開關(guān)和電流表依次與長(zhǎng)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(guān)，分別讀出電流表的示數(shù)I1、I2、I3。2