解题-控制变量法

解题-控制变量法为了证明蜘蛛的听觉在脚上，专家做了一个实验，先是把一只蜘蛛放在实验台上，然后冲蜘蛛大吼了一声，蜘蛛吓跑了！！！之后把这只蜘蛛又抓了回来，然后把蜘蛛的脚全部割掉，再冲蜘蛛大吼了一声，蜘蛛果然不动了！于是专家发表论文，事实证明了蜘蛛的听觉在脚上。这个笑话是犯了什么逻辑错误？蜘蛛的听觉在哪里？龟兔赛跑，谁跑的快？控制变量法什么是控制变量法？控制变量法就是在研究或解决问题时，对影响事物变化规律的因素加以人为控制，只改变某个变量的大小，而保证其他的变量不变，最终解决所研究问题的解决方法。这种方法可以说是初中物理学习中最常用的研究方法。适用范围初中物理实验探究中，当遇到多个因素影响所要研究的物理问题时，若要研究某一因素对所研究问题的影响，就要采用这种研究方法。例如：研究声音的音调与哪些因素有关；研究力的作用效果与哪些因素有关；研究浮力的大小与哪些因素有关等。掌握要求1.要求能够理解控制变量法的思想；2.能够根据题目给定的条件，分析出研究对象和影响因素，能够运用控制变量法解决相关物理问题；3.能应用控制变量法来设计简单的探究实验。应用实例探究内容：探究浮力大小与哪些因素有关探究步骤：1.猜想：影响浮力大小的因素可能有哪些？物体形状、物体体积、物体材质（密度）、液体密度、液体体积、物体进入液体中的深度等。2.直接排除：对于一些明显无关因素，进行排除。例如：物体的颜色、液体体积等。3.通过实验排除：对于余下的因素，就要通过实验来逐一进行排除。例如：某同学通过排除后，猜想浮力大小可能与物体排开液体的体积、物体浸没在液体中的深度、液体密度有关。探究浮力大小与物体排开液体的体积是否有关；研究对象：

。影响因素：

。需控制变量：

。实验过程：见视频。实验结论：通过上述实验可以得出，同一物体浸入同种液体中，排开液体的体积越大，物体所受的浮力越大。探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度是否有关；探究浮力大小与液体密度是否有关。浮力大小物体排开液体的体积液体密度题型分类题型一：对控制变量思想的理解例1.物理学研究中常常用到“控制变量法”、“等效法”、“类比法”等科学方法。在下列研究实例中，运用了控制变量法的是（）A.研究电流的形成原因时，将电流与水流相比较，从分析水流的形成入手来分析电流的形成B.研究电流的大小时，根据电流产生的效应大小来判断电流的大小C.研究多个电阻形成的电路时，求出电路的总电阻，用总电阻产生的效果来代替所有电阻产生的总效果

D.研究电流与电压的大小关系时，保持电阻大小不变，改变电阻两端的电压值，观察电流如何随电压变化而变化题型二：控制变量法在情景题、实验表格题中的应用例2.为了比较做功的快慢，甲、乙两位同学比赛搬砖，具体实验过程如下图：

（1）比较图7（a）和（b）两图可得：

。（2）比较图7（a）和（c）、（d）两图可得：

。研究对象影响因素做功多少所用时间相同时间内，做功多的做功快做相同的功，所用时间少的做功快例3.某同学通过实验来研究影响浮力大小的因素，做了如图所示的一系列实验。（1）对比分析甲、乙、丙三次实验，得出的结论是：

；（2）对比分析甲、丙、丁三次实验，得出的结论是：

；（3）对比分析甲、丁、戊三次实验，得出的结论是：

。研究对象影响因素同一物体浸入同种液体中的体积越大，物体受到的浮力越大。同一物体，浸没在同种液体中时，受到的浮力与浸没后的深度无关同一物体，浸没在不同液体中时，液体密度越大，物体所受到的浮力越大例4.逆风骑自行车时，弯着身体，会省力些；雨天，撑伞逆风行走时，风速越大，行走越困难，这是因为受到空气阻力的作用，物体所受空气阻力大小与哪些因素有关呢？小李猜想可能与物体的迎风面积和风速有关。为验证以上猜想，小李选用了如下器材：可调速电风扇（高、中、低三档）、弹簧测力计、面积不同的塑料挡板三块、光滑玻璃板、小车。（1）小李设计了如图15所示实验，用电风扇向小车及挡板吹风，模拟小车运动时受到的空气阻力。根据

的知识，通过弹簧测力计即可测出小车静止时受到的空气阻力。图15可调速电风扇弹簧测力计塑料挡板光滑玻璃板二力平衡（2）小李在探究风速对小车所受空气阻力的影响时，保持迎风面积一定，测得数据如下：通过对表中数据分析，可得出的结论是：

。（3）小李还想探究迎风面积对小车所受空气阻力的影响，请你帮他设计出主要的实验步骤：

。（4）小李在此研究过程中所采用的科学方法是

。迎风面积相同时，风速越大，小车所受到的空气阻力越大使风速保持不变，改变迎风面积的大小控制变量法例5.在研究电阻的大小与哪些因素有关时，小明猜想电阻与电压、电流有关，小李猜想电阻与导体的长度、横截面积有关。他们设计了如图18所示的电路，选用同种材料制成的不同导体、若干节干电池及其他必要器材进行实验。(1)在设计电路时，小明认为还需在M、N两端并联一个电压表才能正确测出导体两端的电压；小李认为干电池的电压是已知的，所以实验中不需要电压表；经讨论后他们达成了共识并完成了实验。你认为

(选填“小明”或“小李”)的观点是正确的。图18ASMN接导体(2)两位同学正确连接电路，并将实验测得数据记录在表一、表二和表三中。分析比较表一、表二、表三中的数据，可判断

(选填“小明”或“小李”)的猜想是错误的。分析比较表一和表二和表三中的数据，可初步得出：

________________________________________________。(3)为了在表三的基础上继续研究导体的电阻与导体横截面积的关系，请你在表四中填写需选用这种材料制成的导体还需满足的条件。小明认为在后续实验中，D、E两端的电压必须与表三中的电压值相同；小李认为在后续实验中，通过D、E的电流必须与表三中的电流值相同。请你判断：小明的观点是

的，小李的观点是

的。(均选填“正确”或“错误”)材料和横截面积相同的导体，长度越长，电阻越大小明错误错误题型三：控制变量法在图像题中的应用例6.如图是甲、乙两种物质的质量m与体积V的关系图像。由图像可知，甲、乙两种物质的密度ρ甲、ρ乙之间的关系是（）A.ρ甲>ρ乙B.ρ乙>ρ甲C.ρ甲=ρ乙D.无法判定m(kg)V(m3)甲乙例7.如图是阻值不同的两个电阻的电流随电压变化的图线（I—U图线）。从图中得到的下列结论中正确的是：A.R1>R2B.R1、R2串联后的总电阻的I－U图线在区域IIC.R1、R2并联后的总电阻的I－U图线在区域IIID.R1、R2并联后的总电阻的I－U图线在区域I题型四：通过控制变量来设计实验例8.某同学利用图中的装置探究“水的内部压强的大小”的特点，得出的结论是：“影响水内部压强大小的因素有两个，一个是水深度（即图中h值），另一个是离水底的距离（即图中d值），h越大压强越大，d越大则压强越小”。（1）本探究活动是通过观察

的变化而知道压强大小变化的。（2）根据已有的压强知识，你认为水内部压强的大小与到水底的距离d之间

（填“无关系”或“有关系”）。若相要通过实验来证明这个结论，则应控制

不变，而不断改变

。例9.请你设计一个探究“滑动摩擦力与物体运动的速度是否有关”的实验。要求写出实验器材和实验步骤。实验设计依据的方法：控制变量法研究对象：滑动摩擦力已知影响因素：压力、接触面粗糙程度可能影响因素：速度总结控制变量是初中物理常用的解题思想之一。通过以上的讲解和训练，我们可以总结出运用控制变量方法的步骤：1.明确研究对象；2.找出影响因素有哪些；3.探究某一影响因素与研究对象的关系时，控制其他所有因素不变。掌握这个方法，相应的物理问题也就迎刃而解了。