解題-控制變量法

解題-控制變量法為了證明蜘蛛的聽覺在腳上，專家做了一個實驗，先是把一只蜘蛛放在實驗臺上，然后沖蜘蛛大吼了一聲，蜘蛛嚇跑了?。。≈蟀堰@只蜘蛛又抓了回來，然后把蜘蛛的腳全部割掉，再沖蜘蛛大吼了一聲，蜘蛛果然不動了！于是專家發(fā)表論文，事實證明了蜘蛛的聽覺在腳上。這個笑話是犯了什么邏輯錯誤？蜘蛛的聽覺在哪里？龜兔賽跑，誰跑的快？控制變量法什么是控制變量法？控制變量法就是在研究或解決問題時，對影響事物變化規(guī)律的因素加以人為控制，只改變某個變量的大小，而保證其他的變量不變，最終解決所研究問題的解決方法。這種方法可以說是初中物理學(xué)習(xí)中最常用的研究方法。適用范圍初中物理實驗探究中，當(dāng)遇到多個因素影響所要研究的物理問題時，若要研究某一因素對所研究問題的影響，就要采用這種研究方法。例如：研究聲音的音調(diào)與哪些因素有關(guān)；研究力的作用效果與哪些因素有關(guān)；研究浮力的大小與哪些因素有關(guān)等。掌握要求1.要求能夠理解控制變量法的思想；2.能夠根據(jù)題目給定的條件，分析出研究對象和影響因素，能夠運用控制變量法解決相關(guān)物理問題；3.能應(yīng)用控制變量法來設(shè)計簡單的探究實驗。應(yīng)用實例探究內(nèi)容：探究浮力大小與哪些因素有關(guān)探究步驟：1.猜想：影響浮力大小的因素可能有哪些？物體形狀、物體體積、物體材質(zhì)（密度）、液體密度、液體體積、物體進入液體中的深度等。2.直接排除：對于一些明顯無關(guān)因素，進行排除。例如：物體的顏色、液體體積等。3.通過實驗排除：對于余下的因素，就要通過實驗來逐一進行排除。例如：某同學(xué)通過排除后，猜想浮力大小可能與物體排開液體的體積、物體浸沒在液體中的深度、液體密度有關(guān)。探究浮力大小與物體排開液體的體積是否有關(guān)；研究對象：

。影響因素：

。需控制變量：

。實驗過程：見視頻。實驗結(jié)論：通過上述實驗可以得出，同一物體浸入同種液體中，排開液體的體積越大，物體所受的浮力越大。探究浮力大小與物體浸沒在液體中的深度是否有關(guān)；探究浮力大小與液體密度是否有關(guān)。浮力大小物體排開液體的體積液體密度題型分類題型一：對控制變量思想的理解例1.物理學(xué)研究中常常用到“控制變量法”、“等效法”、“類比法”等科學(xué)方法。在下列研究實例中，運用了控制變量法的是（）A.研究電流的形成原因時，將電流與水流相比較，從分析水流的形成入手來分析電流的形成B.研究電流的大小時，根據(jù)電流產(chǎn)生的效應(yīng)大小來判斷電流的大小C.研究多個電阻形成的電路時，求出電路的總電阻，用總電阻產(chǎn)生的效果來代替所有電阻產(chǎn)生的總效果

D.研究電流與電壓的大小關(guān)系時，保持電阻大小不變，改變電阻兩端的電壓值，觀察電流如何隨電壓變化而變化題型二：控制變量法在情景題、實驗表格題中的應(yīng)用例2.為了比較做功的快慢，甲、乙兩位同學(xué)比賽搬磚，具體實驗過程如下圖：

（1）比較圖7（a）和（b）兩圖可得：

。（2）比較圖7（a）和（c）、（d）兩圖可得：

。研究對象影響因素做功多少所用時間相同時間內(nèi)，做功多的做功快做相同的功，所用時間少的做功快例3.某同學(xué)通過實驗來研究影響浮力大小的因素，做了如圖所示的一系列實驗。（1）對比分析甲、乙、丙三次實驗，得出的結(jié)論是：

；（2）對比分析甲、丙、丁三次實驗，得出的結(jié)論是：

；（3）對比分析甲、丁、戊三次實驗，得出的結(jié)論是：

。研究對象影響因素同一物體浸入同種液體中的體積越大，物體受到的浮力越大。同一物體，浸沒在同種液體中時，受到的浮力與浸沒后的深度無關(guān)同一物體，浸沒在不同液體中時，液體密度越大，物體所受到的浮力越大例4.逆風(fēng)騎自行車時，彎著身體，會省力些；雨天，撐傘逆風(fēng)行走時，風(fēng)速越大，行走越困難，這是因為受到空氣阻力的作用，物體所受空氣阻力大小與哪些因素有關(guān)呢？小李猜想可能與物體的迎風(fēng)面積和風(fēng)速有關(guān)。為驗證以上猜想，小李選用了如下器材：可調(diào)速電風(fēng)扇（高、中、低三檔）、彈簧測力計、面積不同的塑料擋板三塊、光滑玻璃板、小車。（1）小李設(shè)計了如圖15所示實驗，用電風(fēng)扇向小車及擋板吹風(fēng)，模擬小車運動時受到的空氣阻力。根據(jù)

的知識，通過彈簧測力計即可測出小車靜止時受到的空氣阻力。圖15可調(diào)速電風(fēng)扇彈簧測力計塑料擋板光滑玻璃板二力平衡（2）小李在探究風(fēng)速對小車所受空氣阻力的影響時，保持迎風(fēng)面積一定，測得數(shù)據(jù)如下：通過對表中數(shù)據(jù)分析，可得出的結(jié)論是：

。（3）小李還想探究迎風(fēng)面積對小車所受空氣阻力的影響，請你幫他設(shè)計出主要的實驗步驟：

。（4）小李在此研究過程中所采用的科學(xué)方法是

。迎風(fēng)面積相同時，風(fēng)速越大，小車所受到的空氣阻力越大使風(fēng)速保持不變，改變迎風(fēng)面積的大小控制變量法例5.在研究電阻的大小與哪些因素有關(guān)時，小明猜想電阻與電壓、電流有關(guān)，小李猜想電阻與導(dǎo)體的長度、橫截面積有關(guān)。他們設(shè)計了如圖18所示的電路，選用同種材料制成的不同導(dǎo)體、若干節(jié)干電池及其他必要器材進行實驗。(1)在設(shè)計電路時，小明認(rèn)為還需在M、N兩端并聯(lián)一個電壓表才能正確測出導(dǎo)體兩端的電壓；小李認(rèn)為干電池的電壓是已知的，所以實驗中不需要電壓表；經(jīng)討論后他們達成了共識并完成了實驗。你認(rèn)為

(選填“小明”或“小李”)的觀點是正確的。圖18ASMN接導(dǎo)體(2)兩位同學(xué)正確連接電路，并將實驗測得數(shù)據(jù)記錄在表一、表二和表三中。分析比較表一、表二、表三中的數(shù)據(jù)，可判斷

(選填“小明”或“小李”)的猜想是錯誤的。分析比較表一和表二和表三中的數(shù)據(jù)，可初步得出：

________________________________________________。(3)為了在表三的基礎(chǔ)上繼續(xù)研究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系，請你在表四中填寫需選用這種材料制成的導(dǎo)體還需滿足的條件。小明認(rèn)為在后續(xù)實驗中，D、E兩端的電壓必須與表三中的電壓值相同；小李認(rèn)為在后續(xù)實驗中，通過D、E的電流必須與表三中的電流值相同。請你判斷：小明的觀點是

的，小李的觀點是

的。(均選填“正確”或“錯誤”)材料和橫截面積相同的導(dǎo)體，長度越長，電阻越大小明錯誤錯誤題型三：控制變量法在圖像題中的應(yīng)用例6.如圖是甲、乙兩種物質(zhì)的質(zhì)量m與體積V的關(guān)系圖像。由圖像可知，甲、乙兩種物質(zhì)的密度ρ甲、ρ乙之間的關(guān)系是（）A.ρ甲>ρ乙B.ρ乙>ρ甲C.ρ甲=ρ乙D.無法判定m(kg)V(m3)甲乙例7.如圖是阻值不同的兩個電阻的電流隨電壓變化的圖線（I—U圖線）。從圖中得到的下列結(jié)論中正確的是：A.R1>R2B.R1、R2串聯(lián)后的總電阻的I－U圖線在區(qū)域IIC.R1、R2并聯(lián)后的總電阻的I－U圖線在區(qū)域IIID.R1、R2并聯(lián)后的總電阻的I－U圖線在區(qū)域I題型四：通過控制變量來設(shè)計實驗例8.某同學(xué)利用圖中的裝置探究“水的內(nèi)部壓強的大小”的特點，得出的結(jié)論是：“影響水內(nèi)部壓強大小的因素有兩個，一個是水深度（即圖中h值），另一個是離水底的距離（即圖中d值），h越大壓強越大，d越大則壓強越小”。（1）本探究活動是通過觀察

的變化而知道壓強大小變化的。（2）根據(jù)已有的壓強知識，你認(rèn)為水內(nèi)部壓強的大小與到水底的距離d之間

（填“無關(guān)系”或“有關(guān)系”）。若相要通過實驗來證明這個結(jié)論，則應(yīng)控制

不變，而不斷改變

。例9.請你設(shè)計一個探究“滑動摩擦力與物體運動的速度是否有關(guān)”的實驗。要求寫出實驗器材和實驗步驟。實驗設(shè)計依據(jù)的方法：控制變量法研究對象：滑動摩擦力已知影響因素：壓力、接觸面粗糙程度可能影響因素：速度總結(jié)控制變量是初中物理常用的解題思想之一。通過以上的講解和訓(xùn)練，我們可以總結(jié)出運用控制變量方法的步驟：1.明確研究對象；2.找出影響因素有哪些；3.探究某一影響因素與研究對象的關(guān)系時，控制其他所有因素不變。掌握這個方法，相應(yīng)的物理問題也就迎刃而解了。