熱點(diǎn)01控制變量法解析版

1、熱點(diǎn)01控制變量法【熱點(diǎn)解讀】物理學(xué)中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制其他因素（變量）不變只改變其中的 一個(gè)因素，來單獨(dú)研究這個(gè)因素對事物的影響，依次對每一個(gè)因素加以研究，最后再綜合解決，這 種方法叫控制變量法。一般來說，自然界發(fā)生的各種物理現(xiàn)象往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的，我們所研究的物體對象往往也不 是孤立存在的，總是處于與其他事物和現(xiàn)象的相互聯(lián)系之中，這就決定了影響對象的因素不可能是 單一的，而是多種因素相互交錯(cuò)，共同起作用的。我們在對這些物理現(xiàn)象進(jìn)行研究的時(shí)候，應(yīng)該考 慮到影響物理現(xiàn)象的各種因素。采用控制變量法其實(shí)就是把多因素的問題變成多個(gè)單因素的問題是 分析的問題簡化明了，最后再綜合解決

2、，找到多個(gè)因素和所研究現(xiàn)象的關(guān)系。利用控制變量法探究 問題的一般程序?yàn)椋? 對可能影響研究問題的因素（物理量）進(jìn)行分析，作出假設(shè)。2 利用控制變量法控制其他因素不變，對每個(gè)因素依次進(jìn)行研究，找到該因素和所研究問題間 的關(guān)系。3 綜合判斷所有因素和所研究問題之間的關(guān)系。比如在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，我們研究的方法是：先保持物體的質(zhì)量一定，研究加 速度與力的關(guān)系，再保持力不變，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后綜合得出物體的加速度與它受到 的合外力及物體的質(zhì)量之間的關(guān)系；類似的還有：探究影響力的作用效果的因素；探究滑動(dòng)摩擦力 與哪些因素有關(guān)；探究影響電阻大小的因素；探究通電導(dǎo)體在磁場中的受力方向與

3、哪些因素有關(guān)； 探究單擺的周期與哪些因素有關(guān)?！鞠迺r(shí)檢測】（建議用時(shí)：30分鐘）1在 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 ”實(shí)驗(yàn)中，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置.小車打點(diǎn)訃附罌（1）本實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)方法是 。A .控制變量法B 理想實(shí)驗(yàn)法C .等效替代法 D .實(shí)驗(yàn)推理法（2 ）把長木板的一端墊高的目的是 （3）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用低壓 （填交”或直”）流電源的計(jì)時(shí)儀器，其打點(diǎn)頻率13Hz。周期【答案】(1) A (2)平衡摩擦力(3)交流電50Hz 0.02秒【解析】(1 )探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中要保持其中一個(gè)量不變，探究加速度與另外50Hz，故其打點(diǎn)頻率也為 50Hz，周A為固定橡皮條的

4、圖釘，O為橡皮條與乙一個(gè)量的關(guān)系，故用到了控制變量法，故選(2) 把長木板的一端墊高的目的是為了平衡摩擦力，使小車受到的合力為繩的拉力;(3) 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓交流電源，交流電的頻率為期為 T -0.02s。2某同學(xué) 探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖.(填 F”(1) 如果沒有操作失誤，圖乙中的F與F兩力中，方向一定沿 AO方向的是(2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是A 理想實(shí)驗(yàn)法B 等效替代法 C 控制變量法D 建立物理模型法(3)本實(shí)驗(yàn)中以下說法正確的是 A 兩根細(xì)繩必須等長B 橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上C

5、 .在使用彈簧測力計(jì)時(shí)要注意使彈簧測力計(jì)與木板平面平行D 實(shí)驗(yàn)中，把橡皮條的另一端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩個(gè)彈簧測力計(jì)之間夾角必須取90°【答案】(1) F(2) B( 3) C【解析】(1)F為平行四邊形法則作出的合力，可能存在誤差，而F為實(shí)驗(yàn)時(shí)將橡皮條拉到 AO時(shí)所用的力，其方向必和 AO 一致；(2) 本實(shí)驗(yàn)中用一個(gè)力的效果代替兩個(gè)力的效果，其思路為等效替代法；故選B.(3) A 細(xì)線僅起傳遞力的作用，其長度與實(shí)驗(yàn)無關(guān)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。B橡皮條所在直線應(yīng)為平行四邊形法則中的對角線，不一定是角平分線，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。C實(shí)驗(yàn)時(shí)務(wù)必使細(xì)線、橡皮條、彈簧秤等都與木板平面平行，使幾個(gè)力都在同一平面內(nèi)，故C

6、項(xiàng)正確。D 實(shí)驗(yàn)對力的方向沒有要求，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選C.3 在探究 加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中：(1) 某組同學(xué)用如圖所示裝置，來研究小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與小車受到的力的關(guān)系。下列措施中不需要和不正確的是。 首先要平衡摩擦力，使小車受到的合力就是細(xì)繩對小車的拉力 平衡摩擦力的 方法就是，在塑料小桶中添加砝碼，使小車能勻速滑動(dòng) 每次改變拉小車的拉力后都需要重新平衡摩擦力 實(shí)驗(yàn)中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先放小車，然后再開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源A .B.C .D .(2) 本實(shí)驗(yàn)所采用的科學(xué)方法是： 。A .理想實(shí)驗(yàn)法B.等效替代法C.控制變量法D .建立物

7、理模型法某組同學(xué)實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù)，畫出 a- F圖象如圖所示，那么該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題可能是A .實(shí)驗(yàn)中摩擦力沒有平衡B .實(shí)驗(yàn)中摩擦力平衡過度C .實(shí)驗(yàn)中繩子拉力方向沒有跟平板平行D .實(shí)驗(yàn)中小車質(zhì)量發(fā)生變化實(shí)驗(yàn)中，得到一條打點(diǎn)的紙帶，如圖所示，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，其相鄰點(diǎn)間的距離如圖所示，每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.10 S。則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下F點(diǎn)時(shí)小 車的瞬時(shí)速度vf =m/s，小車加速度a=m/s2.(計(jì)算結(jié)果保留 rwj6f<'J.U rDE17.f>2nrii兩位有效數(shù)字）（5）實(shí)際上，在砝碼的重力越來越大時(shí)，小車的加速

8、度不能無限制地增大，將趨近于某一極限值，此極限值為m/s2.【答案】（1）B （ 2）C （ 3）B （ 4） 0.710.80（ 5）9.8【解析】（1）只有平衡摩擦力后小車受到的合力才是細(xì)繩對小車的拉力，故不符合題意； 平衡摩擦力時(shí)不應(yīng)掛塑料小桶，使小車拖動(dòng)紙帶勻速滑動(dòng)即可，故符合題意； 改變拉小車的拉力后不需要重新平衡摩擦力，故符合題意； 實(shí)驗(yàn)中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力，故不符合題意； 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)接通電源，打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車，故符合題意。符合題意，故選擇 B選項(xiàng)。（2）本實(shí)驗(yàn)所采用的科學(xué)方法是控制變量法，探究F與a關(guān)系時(shí)，要保持小車的總質(zhì)理一定,探究F與m關(guān)系時(shí)，要保持

9、小車受到的合力一定。當(dāng)小車受到的拉力為零時(shí)，加速度不為零，說明實(shí)驗(yàn)中摩擦力平衡過度。 Vf EG2T26.807.62100.2m/s=7.21m/s，DGaAD"23T5.996.80 7.623.624.38 5.2010 222m/s 0.80m/s20.1 3mgm M對小車由牛頓第二定律可得 F Ma，對小桶由牛頓第二定律可得 mg F ma，聯(lián)立可得gM，當(dāng)m趨于無窮大時(shí)，加速度 a g 9.8m/s2。m4. （一）如圖所示是某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)得到的一條紙帶。圖中A、B、C、D、E是按打點(diǎn)先后順序依次選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.

10、1s。由圖中的數(shù)據(jù)可計(jì)算得出，打C點(diǎn)時(shí)小車的速度大小是 m/s，小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小是 m/s2.（保留兩位有效數(shù)字）（二）在驗(yàn)證 互成角度的兩個(gè)力的合成”的實(shí)驗(yàn)中，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩。實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧秤互成角度地拉橡皮條，另一次是通過細(xì)繩用一個(gè)彈簧秤拉橡皮條。（1）本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是 A 理想實(shí)驗(yàn)法B 等效替代C.控制變量法D 建立物理模型法（2）如圖，實(shí)驗(yàn)中需用兩個(gè)彈簧秤分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條。某同學(xué)認(rèn)為在此過程中必須注意以下幾項(xiàng)，其中正確的是 。（填入相應(yīng)的字母）A 兩根細(xì)繩必須等長B 橡皮

11、條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上C 在使用彈簧秤時(shí)要注意使彈簧秤與木板平面平行。（3）某次實(shí)驗(yàn)中，拉 0C細(xì)繩的彈簧秤指針位置如圖所示，其讀數(shù)為 N ;圖中的F與F'兩力中，方向一定沿 A0方向的是?！敬鸢浮?一)0.240.80(二)(1)B(2)C(3)2.60【解析】（一）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中某段時(shí)間內(nèi)，平均速度等于中間時(shí)刻速度:VcXbd2T0.028 0.02m/s0.24m/s2 0.1XceXaca 24T20.80m/s根據(jù)逐差法求解加速度:0.028 0.036 0.02 0.01222m/s4 0.1(二) (1)實(shí)驗(yàn)中兩次拉動(dòng)橡皮筋時(shí)，要求橡皮筋的形變大小和位置

12、相同，以保證合力是不變的， 采用了等效替代法，B正確；(2)A 為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，兩根細(xì)繩可適當(dāng)長一些，不一定等長，A錯(cuò)誤；B.為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，兩根細(xì)繩的夾角適當(dāng)大些，橡皮條不一定與兩繩夾角的角平分線在同一直線上，B錯(cuò)誤；C 為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，在使用彈簧秤時(shí)要注意使彈簧秤與木板平面平行，盡量使力在同一平面內(nèi)，C正確。故選C。(2)彈簧測力計(jì)的分度值為 0.1N，所以讀數(shù)為2.60N ； F是通過平行四邊形法則合成的理論值， 與實(shí)驗(yàn)通過等效替代法得到的F存在一定的誤差，所以 F的方向一定沿著 AO方向。5某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行探究加速度與合外力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，已知小車質(zhì)量為M,重力

13、加速度為g (1)實(shí)驗(yàn)中平衡摩擦力后，必須采用控制變量法，保持小車質(zhì)量不變，若想用鉤碼的重力作為小車所受合外力，需滿足 ；(2)某次實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖乙所示，圖中1、2、3、4、5為相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)，且相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1s，由該紙帶可求得小車的加速度a m/s2 ；(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)(3)改變鉤碼的個(gè)數(shù)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到加速度a與合外力F的關(guān)系如圖丙所示，由圖象直線部分OA,可得出的結(jié)論是 .直線部分OA的斜率k (用M表示)，圖像后面出現(xiàn)彎曲的原因是?！敬鸢浮?1)小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量(2)1.15(3)小車質(zhì)量不變時(shí)，加速度與合外力成正lt 1 一比破壞了小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼

14、質(zhì)量的條件M(2)【解析】(1 )當(dāng)小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量時(shí)可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼的重力.由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論 x=at2可知，加速度：X35X134t(4.873.712.56 1.44) 104 0.122-m/s21.15m/s2(3)由圖丙所示圖象可知，圖象OA部分是直線，由此可知：小車質(zhì)量不變時(shí)，加速度與合外力成正比.由牛頓第二定律得：a 1 F，則a-F圖象直線部分OA的斜率：k 1 ；.隨著MM力F的增大，即隨所掛鉤碼質(zhì)量 m的增大，不能滿足M >> m,因此破壞了小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼 質(zhì)量的條件，從而曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。6在 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

15、”的實(shí)驗(yàn)中。(1)在研究物體的 加速度、作用力和質(zhì)量”三個(gè)物理量的關(guān)系時(shí)，我們用實(shí)驗(yàn)研究了小車在質(zhì)量一定的情況下，加速度和作用力的關(guān)系”；又研究了 在作用力一定的情況下，加速度和質(zhì)量之間的關(guān)系”這種研究物理問題的科學(xué)方法是 A .建立理想模型的方法B.控制變量法C .等效替代法D .類比法(2) 研究作用力一定時(shí)加速度與質(zhì)量成反比的結(jié)論時(shí)，下列說法中正確的是A .平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將裝砂的小桶用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B .每次改變小車質(zhì)量時(shí)，要重新平衡摩擦力C .實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D .在小車中增減砝碼，應(yīng)使小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和小桶的總質(zhì)量(3) 某次實(shí)驗(yàn)中得到一

16、條紙帶，如圖所示，從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)明0、1、2、3、4，量得0與1兩點(diǎn)間距離 * = 30 mm,1與2兩點(diǎn)間距離X2= 36 mm,2 與3兩點(diǎn)間距離x3 = 42 mm,3與4兩點(diǎn)間的距離X4= 48 mm,則小車在打計(jì)數(shù)點(diǎn) 2時(shí)的瞬時(shí)速 度為m/s，小車的加速度為 m/s2。（4）某同學(xué)測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示：（小車質(zhì)量保持不變）F：NOJ20030(U00.500.60a/niS -OAO0.200.28D.400.52 根據(jù)表中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖上作出 a-F圖象。 圖線不過原點(diǎn)的原因可能是 。 圖中的力F理論上指 ，而實(shí)驗(yàn)中卻用 表示

17、。（選填字母符號）A .砂和砂桶的重力B .繩對小車的拉力 另一名同學(xué)重復(fù)此實(shí)驗(yàn)，保持小車質(zhì)量一定改變砂和砂桶質(zhì)量，多次重復(fù)測量，在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)畫出a-F關(guān)系圖線，他發(fā)現(xiàn)此圖線雖然經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)，但后段階明顯偏離直線向下彎曲，造成此誤差的主要原因是 【答案】（1） B(2) D(3) 0.390.6(4)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠B A砂和砂桶的質(zhì)量沒有遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量?！窘馕觥浚?）在研究物體的 加速度、作用力和質(zhì)量”三個(gè)物理量的關(guān)系時(shí)，由于變量較多，因此采用了 控制變量法”進(jìn)行研究，分別控制一個(gè)物理量不變，看另外兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，故ACD錯(cuò)誤，B正確.(2) A、平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將繩從小車上拿去，輕輕推動(dòng)小車，使小車沿木板運(yùn)動(dòng)，通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B、每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故B錯(cuò)誤；C、實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，由于小車運(yùn)動(dòng)較快，可能會(huì)使打出來的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故C錯(cuò)誤；D、當(dāng)mvv M時(shí)，即當(dāng)砝碼和小桶的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和小桶的總重力，故D正確.故選D .(3)小車在打計(jì)數(shù)點(diǎn) 2時(shí)的瞬時(shí)速度v2X2 X30.036 0.042 ,=m/s2T0.20.39m