物理学科例谈“控制变量法”的应用.doc

物理论文之例谈“操纵变量法”的应用 在物理学习中，我们应用到多种研究征询题的方法如：建模法、类比法、等效替代法等。其中有一种应用最为广泛的方法：如在“探究阻碍导体电阻大小的要素”实验中，阻碍要素（称为变量）可能有许多。如何样才能确定哪些要素没有阻碍，那些要素有阻碍以及阻碍的程度如何？在实验中，我们采取如此的方法：在研究某个要素的阻碍时，只改变这个量的大小，而保持其他量不变，从而确定这个要素是否阻碍导体的电阻，以此类推，对有关变量逐一地加以推断，就能找出阻碍电阻大小的所有要素，这种方法称为操纵变量法。操纵变量法是处理复杂征询题的一种有效方法，在我们的物理学习中有广泛的应用。例如：研究阻碍液体内部压强大小的要素、研究阻碍物体动能大小的要素、研究阻碍物体重力势能大小的要素、研究阻碍物体滑动摩擦力大小的要素、研究弦乐器音调高低的要素、研究阻碍电磁铁磁性强弱的要素等等。不仅如此，在中考题的设计求解过程中亦有特别多应用，现举几例，共同讨论。1、实验征询题中操纵变量法的应用1.1、（海淀区2006）物体只在重力作用下由静止开场下落的运动，叫做自由落体运动。这种运动只在没有空气的空间才能发生，在有空气的空间，假设空气阻力的作用比拟小，能够忽略，物体的下落也能够近似地看作自由落体运动。为了探究自由落体运动快慢与哪些要素有关，小明作如下猜测： 实验序号 材料 下落高度 （m） 下落时间 （s） 1 铁球 20 1.96 2 铁球 30 2.47 3 铅球 20 1.96 猜测一：物体下落的快慢与物体的材料有关；猜测二：物体下落的快慢与物体下落的高度有关；猜测三：物体下落的快慢与物体的质量有关。为验证猜测的正确性，几位同学用三个金属球做了一系列的实验，实验数据记录如下：为验证猜测一，应比拟实验序号     和     ，结论是：                                  ；请你协助小明验证猜测三：器材：0.5kg的铁球A、1kg的铁球B和皮尺，还需要的器材是                ；实验步骤：                                                                结论：                                                                    小敏同学也对这个征询题进展了研究，她让两片完全一样的纸（一张平展，另一张对折）同时从三楼由静止开场下落，她觉察两片纸          （填“同时”或“不同时”）着地，此下落过程中两片纸作的           （填“是”或“不是”）自由落体运动，由于     。分析：此题调查学生操纵变量法的应用才能、分析征询题、设计实验处理征询题的才能。要完成是否与物体材料的探究应中选择不同材料的小球，但是要操纵下落的高度一样，从而选择1、3；而要想完成猜测3的探究，势必要操纵小球的材料、落地的高度，通过比拟落地的时间是否一样进而得出结论。附参考答案：1  3  在下落高度一样时，物体下落的快慢与材料无关 秒表（计时器）、让A球从某一高度由静止下落，用秒表测出A球下落的时间为tA、让B球从同一高度由静止下落，用秒表测出B球下落的时间为tB假设tA = tB，则物体下落快慢与物体质量无关假设tA tB，则物体下落快慢与物体质量有关不同时  不是  纸所受的阻力太大，相关于纸的重力不能忽略不计1.2、 (2006河北)小明做“研究液体的压强”实验时得到的几组数据如下表：        序号 液体 深度cm 橡皮膜方向 压强计左右液面高度差cm 1 水 5 朝上 4.8 2 水 5 朝下 4.8 3 水 5 朝侧面 4.8 4 水 10 朝埘面 9.5 5 水 15 朝侧面 14.2 6 酒精 15 朝侧面 11.4 按照表中的数据请答复以下征询题：(1)比拟序号为1、2、3的三组数据，可得出的结论是   (2)比拟序号为3、4、5的三组数据，可得出的结论是     (3)比拟序号为5、6的两组数据，可得出的结论是  分析：此题调查液体内部压强的规律：液体内部各个方向都有压强，且同种液体内部同一深度各个方向压强相等；深度增加压强增大；不同液体同一深度，液体密度越大，压强越大。第一小征询比拟序号为1、2、3的三组数据，从三组数据中不难觉察操纵了液体的深度、液体的品种一样，想要研究的是同一深度处不同方向的压强关系，结合表格数据特别快就能够写出正确结论。以此类推同样能够处理二、三两征询。1.3、(2006淮安)种植花木是小芳同学爸爸的爱好放学回家后，小芳经常协助爸爸给花草浇水、施肥爸爸绐小芳讲了许多有关养花的经历：用什么样的土壤、土壤潮湿的程度、施什么样的肥料。施肥的时间，施肥的多少，太阳光照射的时间长短以及光照强度都是阻碍开花质量的主要要素小芳通过考虑后，想探究光照强度对开花质量的阻碍她将本人的方法告诉了爸爸，得到了爸爸确实信与支持    (1)光照强度对开花质量有如何样的阻碍呢?请你按照本人的生括经历和掌握的知识，给出你的猜测：_写出猜测的理由或按照：_(2)请你协助小芳完成探究方案的设计需预备的材料：_   探究步骤：                                                              (3)探究过程中，小芳觉察操纵的变量中，_受光照强度的阻碍较大，缘故是 _分析：此题不仅调查学生的阅读才能、综合应用知识的才能、同时调查学生应用操纵变量法处理征询题的才能，是一道与生活联络极为严密、贴近生活的生活化试题，是近年来中考试题中一大亮色。关于第一征询的猜测学生必须同时考虑到强光和弱光照射时的情况；而关于器材的选取必须说明选取的植株是同种植株三株或三株以上；在实验步骤中一定要表达出变量的操纵以及通过比拟得出结论。附参考答案：1、适当的光照强度有利于提高开花的质量 ；强烈的光照能使植物的叶片发生弯曲(枯萎)，植物的光合作用需要阳光 ；2、天平、量筒等操纵仪器、遮阳设备、研究样品(同种植株三株或三株以上) ；步骤：选择三株或三株以上长势一样的植株置于花房里，保持土壤潮湿的程度，施肥品种、时间、多少、太阳光照射的时间长短不变，让植株所遭到的光照强度各不一样，记录各植株的长势情况，比拟、分析、确定光照强度对开花质量的阻碍 ；   3、土壤的潮湿程度    强光照射使植株的蒸发量增大，土壤的含水量降低 。         2、图形、图像征询题中操纵变量法的应用2.1、（2006大连市）甲、乙两辆汽车都做匀速直线运动，其路程S随时间t变化的图像如图1所示。从图像可知，_车的速度大；5S内乙车通过的路程是_m。分析：处理此类征询题往往会在图形上画一道横线或竖线， U0 I1 I2 如以下图，由公式：S= 在60米处画一道横线取相等的路程，然后比拟运动时间的长短即能够处理、比拟出甲的速度比乙的速度大。2.2、（2005镇江市）图中1、2是用伏安法分别测定两个不同阻值的定值电阻R1、R2所得到的电流与电压的关系图线，则它们阻值的大小关系是         （     ）AR1R2     BR1R2    CR1= R2    D无法推断分析：按照公式R= 可知，要比拟R1、R2的大小，只需要操纵U相等（或者操纵I相等比拟U的大小）比拟I的大小就能够求解出R1、R2的大小。如图取相等的电压U0 比拟I1、I2的大小即能够比拟出结果。3、操纵变量法在选择题中的应用3.1、（2005 芜湖市）用实验研究导体的材料、长度、横截面积对电阻的阻碍时，供选择的导体规格如下表： 材料 编号 长度/m 横截面积/mm2 材料 编号 长度/m 横截面积/mm2 镍铬合金 1 0.5 锰铜 1 0.5 1 1 1 1 1.5 0.5 1.5 0.5 1.5 1 1.5 1