物理中控制变量法 控制变量法在物理中的应用.docx

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1、物理中控制变量法 控制变量法在物理中的应用 依据探讨目的、运用肯定手段（试验仪器、设备等）主动干预或限制自然事物、自然现象发展的过程，在特定的视察条件下探究客观规律的一种探讨方法。自然界发生的各种现象往往是错综困难的，并且被探讨对象往往不是孤立的，总是处于与其他事物和现象的相互联系之中，因此影响探讨对象的因素在很多状况下并不是单一的，而是多种因素相互交织、共同起作用的。要想精确地把握探讨对象的各种特性，弄清事物改变的缘由和规律，单靠自然条件下整体视察探讨对象是远远不够的，还必需对探讨对象施加人为的影响，造成特定的便于视察的条件，这就是限制变量的方法。例如在探讨气体的温度、体积、压强这3个状态变

2、量之间的关系时，必需设法把确定气体状态的一个量或两个量用人为的方法限制起来，使它保持不变，然后来比较、探讨其他两个变量之间的关系。在进行视察时，首先把探讨对象限定为肯定质量的气体，然后探讨在温度恒定的条件下，它的体积跟压强的关系，得出了玻意耳定律。假如使肯定质量气体的体积（或压强）保持不变，探讨它的压强跟温度的关系（或体积跟温度的关系），便得出了查理定律了（或盖吕萨克定律）。这三个定律都是用限制变量的方法得出的描述肯定质量的气体的状态量之间的关系的试验定律，为建立志向气体模型、推导志向气体状态方程供应了牢靠的试验依据。在探讨物体的加速度跟所受的外力和物体质量的关系时，也采纳了限制变量的方法。如

3、先探讨物体质量不变时，在大小不同的外力作用下，物体的加速度跟外力的关系；再探讨在相同大小的外力作用下，物体的加速度跟质量的关系。这就是闻名的牛顿其次定律。 自然界发生的各种现象，往往是错综困难的。确定某一个现象的产生和改变的因素经常也许多。为了弄清事物改变的缘由和规律，必需设法把其中的一个或几个因素用人为的方法限制起来，使它保持不变，然后来比较、探讨其他两个变量之间的关系，这是一种探讨问题的科学方法。例如物体汲取热量温度会上升，温度上升多少是由多个因素确定的，跟汲取的热量、物体的质量以及组成物体的物质性质有关。在探讨时，可以先使一些因素保持不变，如在物质相同、质量相同的状况下，视察物体温度上升

4、跟所汲取热量的关系；接着再探讨同种物质，不同质量的物体汲取相等热量时，温度上升跟质量的关系等等，从而得出物体温度上升跟所汲取的热量、物体的质量和组成物体的物质性质的关系。限制变量的科学方法在物理学的探讨中是常常运用的。这个试验是按以下步骤进行的：先把容器A浸没在冰水混和物中，这时容器A中的空气温度为0，调整压强计右臂的位置，使两臂内水银面位于同一高度，这时容器A中的空气压强就等于大气压强，登记压强计左臂内水银面的位置B，这就是0时容器A内空气体积V0的一个标记图28(a)。然后将烧杯中的冰水混和物倒去，换成热水，经搅拌器搅拌后，读取热水温度，即为容器A中空气的温度。容器A中的空气受热后压强增大，体积也变大，这时压强计两臂内的水银面的高度差并不表示气体体积不变时的压强增加量，必需提起压强计的可动臂(右臂)，使左臂内水银面回到位置B，增大容器A内空气的压强，以保持原来的空气体积V0，这时，压强计两臂内的水银面的高度差将变大，读出这一高度差h，如图28(b)所示，就可依据p=p0+gh，算出这一温度下容器A中空气的压强。试验时每一次变更热水温度后，都必需重新调整压强计可动臂的高度，使容器A中的空气体积保持不变，并应记录每一次变更温度后，容器中空气的温度值和相应的压强值。查理用各种气体进行试验，结果表明，肯定质量的各种气体在体积不变时，温度上升(或降低)1，压强的增加量(或减小量)等于