探究实验中控制变量法的应用(江永二中 伍先明)

1、初中物理探究实验专题复习 初中物理探究实验初中物理探究实验中中常用常用到到的实验的实验方法方法：1、控制变量法2、转换法3、类比法4、模型法5、等效替代法6、实验推理法 什么叫什么叫“控制变量法控制变量法 ”？ 对于多个因素（多变量）的问题，常对于多个因素（多变量）的问题，常常可以采用控制变量的办法，把多因素的常可以采用控制变量的办法，把多因素的问题变成多个单因素的问题，分别加以研问题变成多个单因素的问题，分别加以研究，最后再综合解决。究，最后再综合解决。 具体做法： 所谓所谓“控制变量控制变量”，就是指恰当地控制，就是指恰当地控制对我们所要研究的物理量有影响的因素、条对我们所要研究的物理量有

2、影响的因素、条件，件，只让要研究的因素只让要研究的因素(物理量物理量)发生改变发生改变，看我们的物理量会如何随着这个因素的改变看我们的物理量会如何随着这个因素的改变而改变，而改变，而让其它的暂时不研究的因素保持而让其它的暂时不研究的因素保持不变、保持相同不变、保持相同（定值）（定值）。例：探究影响导体电阻大小的因素。提出问题：影响导体电阻大小的因素有哪些？猜想猜想：影响导体电阻大小的因素有：影响导体电阻大小的因素有：导体的导体的材料材料、长度长度、横截面积。横截面积。控制变量进行探究控制变量进行探究实验实验： 总结规律总结规律，得出结论，得出结论：（1）导体的电阻与导体的长度有关，长度越长，电

3、阻越大；）导体的电阻与导体的长度有关，长度越长，电阻越大；（2）导体的电阻与导体的横截面积有关，横截面积越）导体的电阻与导体的横截面积有关，横截面积越大大，电阻越小；，电阻越小；（3）导体的电阻与导体的材料有关。）导体的电阻与导体的材料有关。2、探究导体电阻与探究导体电阻与其其横截面积横截面积的关系的关系，就要就要控制导体的控制导体的材料材料、长度长度不变不变（ 与与 ）；3、探究导体电阻与探究导体电阻与其其材料材料的关系的关系，就要就要控制导体的控制导体的长度长度、横截面积横截面积不变不变（ 与与 ）1、探究导体电阻与探究导体电阻与其其长度长度的关系的关系，就要就要控制导体的控制导体的 _、

4、_不变不变（ 与与 ）；A BC DA D材料材料横截面积横截面积一、教材实例一、教材实例1.1.探究音调跟琴弦的长短、粗细、材料、探究音调跟琴弦的长短、粗细、材料、松紧的关系；松紧的关系；2.2.探究影响蒸发快慢探究影响蒸发快慢的因素；的因素；3.3.探究力的作用效果与什么因素有关探究力的作用效果与什么因素有关；4.4.探究力与运动的关系探究力与运动的关系；5.5.探究影响滑动摩擦力大小的因素探究影响滑动摩擦力大小的因素；6.6.探究影响压力的作用效果的因素探究影响压力的作用效果的因素；7.7.探究影响液体压强大小因素探究影响液体压强大小因素；8.8.探究影响浮力大小的因素探究影响浮力大小的

5、因素；9.9.探究影响动能大小的因素探究影响动能大小的因素；10.10.探究重力势能大小的因素探究重力势能大小的因素；11.斜面机械效率与斜面的倾斜程度和粗斜面机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度的关系实验糙程度的关系实验；12.探究影响滑轮组的机械效率的因素探究影响滑轮组的机械效率的因素；13.探究影响电阻大小的因素探究影响电阻大小的因素；14.探究电流跟电压电阻的关系探究电流跟电压电阻的关系；15.探究影响电流做功多少的因素探究影响电流做功多少的因素；16.探究影响电流热效应的因素探究影响电流热效应的因素；17.探究影响电磁铁磁性强弱的因探究影响电磁铁磁性强弱的因素素；18.探究通电导体受力

6、的方向与探究通电导体受力的方向与哪哪些因素有关些因素有关；19.探究感应电流的方向与哪些因探究感应电流的方向与哪些因素有关；素有关；初中物理主要用到控制变量法的初中物理主要用到控制变量法的实验实验中考物理中对控制变量法的考查主要体现在以下几个方面 1 1、体现在、体现在实验目的实验目的之中之中 2 2、体现在、体现在实验原理实验原理之中之中 3 3、体现在、体现在实验设计实验设计之中之中 4 4、体现在、体现在实验器材实验器材之中之中 5 5、体现在、体现在实验结论实验结论之中之中 6 6、体现在、体现在实验实验评估评估之中之中例例1、（永州、（永州2011第第32题）题）.小静和小燕同学在电

7、视上看到水平飞行的飞小静和小燕同学在电视上看到水平飞行的飞机需提前准确并掌握提前时间，才能将扔下的炸弹投中正前方的地面目标机需提前准确并掌握提前时间，才能将扔下的炸弹投中正前方的地面目标.由此提出了：由此提出了：“炸弹离开飞机后水平飞行的距离与什么因素有关炸弹离开飞机后水平飞行的距离与什么因素有关”的问题的问题.两人根据自己的生活学习经验，讨论后作出了下列三个猜想：两人根据自己的生活学习经验，讨论后作出了下列三个猜想：猜想一：物体水平飞行的距离与猜想一：物体水平飞行的距离与物体水平飞行的速度物体水平飞行的速度有关有关；猜想二：物体水平飞行的距离与猜想二：物体水平飞行的距离与物体的质量物体的质量

8、有关；有关；猜想三：物体水平飞行的距离与猜想三：物体水平飞行的距离与物体离地的高度有关物体离地的高度有关. 两同学用图两同学用图17所示实验装置采用所示实验装置采用控制变量法控制变量法设计了以下实验来验证设计了以下实验来验证以上三个猜想以上三个猜想:让钢球从斜面上沿虚线所示轨迹由静止滚下后让钢球从斜面上沿虚线所示轨迹由静止滚下后,从桌边水平飞出从桌边水平飞出,落在落在水平桌面下方的水平木板上水平桌面下方的水平木板上.木板上放一张白纸，白纸上放一张复写木板上放一张白纸，白纸上放一张复写纸，这样来记录钢球在白纸上的落点纸，这样来记录钢球在白纸上的落点.落点到小球飞出桌面点的重垂落点到小球飞出桌面点

9、的重垂线的距离就是钢球在空中飞行的水平距离线的距离就是钢球在空中飞行的水平距离 s. （1）让一钢球先从）让一钢球先从 A 点由静止滑下，落在水平木板上；点由静止滑下，落在水平木板上；改变水平木改变水平木板高度板高度后，后，让同一钢球仍从让同一钢球仍从 A 点由静止滑下点由静止滑下，落在水平木板上，比，落在水平木板上，比较两次较两次 s 大小，验证猜想大小，验证猜想_（ -体现在实验目的之中体现在实验目的之中）三二、中考真题二、中考真题（2）让 _的钢球先后从光滑斜面上的A、B两点由静止滑下，钢球到达桌边时以_的速度水平飞出，落在高度不变的水平木板上，比较两次 s 大小，验证猜想一； （3）让

10、质量不同的钢球先后从 A 点由静止滑下，两次钢球到达桌边时以相同的速度水平飞出，落在高度不变的水平木板上，两次实验测得钢球在空中飞行的水平距离 s 大小相等.由此可得结论：物体水平飞行的距离与物体的_.质量相同质量相同不同不同（-体现在实验设计之中）体现在实验设计之中）质量大小无关质量大小无关（-体现在实验结论之中）体现在实验结论之中）例2、（2011-33）近日我国长江中下游地区发生特大旱情，人畜饮水困难，农作物大面积受灾，许多菜农为防止水分蒸发过快，在菜地上覆盖塑料薄膜小明同学了解到这些情况，深感节约用水的重要性，对影响液体蒸发快慢的因素做了如下探究： 提出问题】液体蒸发的快慢与哪些因素有

11、关？ 【猜想与假设】 小明根据衣服晾在通风处比无风处干得快，作出猜想：液体蒸发快慢与液体表面的空气流速有关；请你根据“衣服晾在阳光下比树荫下干得快”和“衣服摊比不摊开干得快”作出猜想：液体蒸发的快慢与液体的 和液体的 有关【设计与进行实验】 小明在四块相同的玻璃板上各滴上质量相同的水，A、C、D图中的水滴形状相同；B图中将水滴摊开；C图在玻璃板下方用酒精灯微热；D图用风扇吹，加快水滴表面空气流速温度温度表面积表面积【分析与论证】 探究中发现B、C、D三图中的水滴均比A图中的水滴蒸发得快，由此可得出结论： _ 【评估】 请你从实验设计、实验的可操作性或影响液体蒸发快慢的其它因素等方面写一条评估意

12、见：_.液体温度越高、液体的表面积越大、液体温度越高、液体的表面积越大、液体表面的空气流速越快，液体蒸发越快液体表面的空气流速越快，液体蒸发越快 D图中风扇吹易改变水滴的表面积，图中风扇吹易改变水滴的表面积，ACD液体表面积很难做到相等，液体表面积很难做到相等，液体蒸发快慢与液体种类有关等液体蒸发快慢与液体种类有关等 【交流与合作】交流与合作】 菜农在菜地上覆盖塑料薄膜，主要是通过菜农在菜地上覆盖塑料薄膜，主要是通过_来减慢蒸发的来减慢蒸发的 减慢液体表面的空气流速减慢液体表面的空气流速 -体现在实验结论之中-体现在实验评估之中体现在实验评估之中例3（2013）如图1所示，容器中间用隔板分成大

13、小相同且互不相通的A，B两部分，隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭橡皮膜两侧压强不相等时，会向压强小的一侧凸起小芸同学用该装置做“探究液体压强是否跟液体密度、液体深度有关”的实验（1）探究）探究“液体压强与液体密度的关系液体压强与液体密度的关系”时，应保持容器中时，应保持容器中A，B两侧液体的两侧液体的_相同相同深度深度-体现在实验设计之中体现在实验设计之中（2）探究）探究“液体压强与液体深度的关系液体压强与液体深度的关系”时，小芸同学在时，小芸同学在A，B两两侧倒入深度不同的水后，实验现象如图侧倒入深度不同的水后，实验现象如图2所示由该实验现象得所示由该实验现象得出结论：在液体密度相同时，液体深

14、度出结论：在液体密度相同时，液体深度_，液体压强越大，液体压强越大越大越大-体现在实验结论之中体现在实验结论之中（3）请从实验设计的合理性、实验过程的可操作性、实验结果的）请从实验设计的合理性、实验过程的可操作性、实验结果的可靠性等方面写出一条评估意见：可靠性等方面写出一条评估意见：对不透明液体体积，不便观对不透明液体体积，不便观察（或由于容器壁、隔板既不透明又无刻度，不易测准察（或由于容器壁、隔板既不透明又无刻度，不易测准A、B两侧两侧液体的深度或橡皮膜的弹性好坏，影响实验效果等）液体的深度或橡皮膜的弹性好坏，影响实验效果等）探究实验中控制变量法的应用控制变量法应用于实验目的之中应用于实验原

15、理之中应用于实验器材之中应用于实验结论之中应用于交流评估之中应用精髓控 制应用于实验设计之中设计实验时设计实验时-将非主要研究的量控制为定量，使要研究的量为变量；将非主要研究的量控制为定量，使要研究的量为变量；小结结论时小结结论时-以定量为前提，说清要研究的物理量与变量之间的关系。以定量为前提，说清要研究的物理量与变量之间的关系。 1、在研究在研究“水果电池电压与哪些因素有关水果电池电压与哪些因素有关”的的实验中（如图所示）小星作出如下猜想：实验中（如图所示）小星作出如下猜想：猜想一：水果电池电压与猜想一：水果电池电压与水果种类水果种类有关有关猜想二：水果电池电压与猜想二：水果电池电压与两电极

16、间距离两电极间距离有关有关猜想三：水果电池电压与猜想三：水果电池电压与两电极插入水果的深度两电极插入水果的深度有关有关为了验证上述猜想是否正确，小星设计了如下准备实验和为了验证上述猜想是否正确，小星设计了如下准备实验和记录的表格。记录的表格。为验证猜想一，应做为验证猜想一，应做编号为编号为_的实验；的实验；为验证猜想二，应做为验证猜想二，应做编号为编号为_的实验；的实验；为验证猜想三，应做为验证猜想三，应做编号为编号为_的实验。的实验。2、54、51、3三、大胆尝试三、大胆尝试2、 图甲是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块

17、上。图乙是研究“牛顿第一定律”的实验装置，实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的平面上运动。请回答以下问题：设计甲实验的目的是研究钢球动能的大小与 的关系，你判断的理由是 ；设计乙实验的目的是研究运动的小车与 的关系，在这个实验中必须保证小车到达斜面底端的 相同，具体措施是 ，此实验应用到的主要实验方法有 。 速度速度用一个钢球质量不变，而改变了下滑的高度，从而改变了用一个钢球质量不变，而改变了下滑的高度，从而改变了到达斜面底端的速度到达斜面底端的速度阻力阻力同一斜面同一高度自由滚同一斜面同一高度自由滚下下控制变量法控制变量法、实验推理法实验推理法速度速度1、张华同学在

18、探究通过导体的电流与其两端电压的关系时，将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图象，根据图象，下列说法错误的是（ ） A、通过导体a的电流与其两端的电压成正比 B、导体a的电阻大于导体b的电阻 C、当在导体b的两端加上1V的电压时，通过导体b的电流为0.1A D、将a、b两导体串联后接到电压为3V的电源上时，通过导体的电流为0.2A B.四、控制变量法在其他方面的应用四、控制变量法在其他方面的应用1、给你如图甲所示器材，其中A和B是由同种材料制成的均匀圆柱体，C是海绵。请你根据如图乙所示的场景，设计一个实验，探究压力的作用效果与受力面积的关系。要求写出实验步骤、现象和结论。 实验现象：实验现象： 比较两次海