(完整版)“控制变量法”在物理实验中的运用

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“控制变量法”在物理实验中的运用





在初中物理学中，有许多探究性实验，常常要用到一种科学的研究方法----“控制变量法”。此法不仅能较好地化解教学中的有些难点，而且对培养学生的探究意识和创新精神也具有积极的意义。因此笔者撰此文，通过实例分析此法，以供参考。

一、“控制变量法”的应用方法分析

如：探究电流与电压、电阻的关系时，如图1所示，可先控制电阻R不研究电流与电压的关系。实验中，通过调节滑动变阻器的滑片，使电阻两端的电压依次发生变化，根据对应的电压表和电流表的示数关系得出：在电阻一定时，导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。然后再控制导体两端的电压不变，研究电流跟 电阻的关系。中通过调节滑变的滑片，使电阻两端的电压始终 图1 保持一个定值，改变电阻的阻值，根据对应电流表的示数得出：在 电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比。从而总结出欧姆定律。

又如：探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时，可先控制电流与通电时间不变，研究电热与电阻的关系。然后控制电阻与通电时间不变，研究电热与电流的关系。最后再控制电流与电阻不变，研究电热与通电时间的关系。归纳总结出焦耳定律。

实验中，取R2=R3=R4=2R1,并将R1R2分别置于两个一端开口的密闭的有机玻璃盒内，将开口端用橡胶管与压强计相连，R1与R2串联如图2。接通电路后，电阻丝将盒内空气加热，通过压强计的液面差，可得出：电流通过导体产生的热量与电阻的关系。再将R1改换成R3，同时将R4与R2并联仍接入电路中如图3。因通过R3的电流是通过R2电流的2倍，通过压强计的液面差，可得出：电流通过导体产生的热量与电流的关系。





图2 图3



二、控制变量法”在题目中的应用训练。

R

P

S

变，

R

实验

1








例1、如图4所示，在探究物理的动能与哪些因素有关的实验中，分别让A、B、C三个小钢球从同一斜面的hA、hB、hC高度处滚下，（hA=hC>hB,mA=mBC)推动水平面上的小木块。



A



hA

hB

C



S A



（1）要研究动能与速度的关系时，可选择 两图来进行比较，这里控制了 不变，

B

a该实验让同一小球从同一斜面的不同高度处滚

S B

下，其目的是： 。

（2）要研究动能与质量的关系时，可选择

b两图来进行比较，这里控制了 不变，



根据木块被推距离的远近，得出动能与 和

hC



S C

c

有关。



分析：该题中，可先控制小球质量不变

（mA=mB)，让它们从同一斜面的不同高度处（hA>hB)滚下，由于到达斜面底端时的速度不同（vA>vB)从而由木块运动的距离远近（sA>SB）可知，小球对木块做的功不同，小球的速度越大，做的功越多，具有的动能越大（EA>EB）。故选ab图进行研究。当研究动能与质量的关系时，可控制速度不变（a、c图）。即让不同质量（mA>mC）的小球从同一斜面的同一高度处（hA=hC）滚下，由于小球到达斜面底端的速度相同（vA=vC)，从而由木块运动的距离远近（sAB)可知，小球对木块做的功不同，小球的质量越大，具有的动能越大（EC>EA）。

[答案：①a、b；质量；小球在斜面底端时速度不同。②a、c；速度；质量；速度] 例2、在探究电阻的大小与哪些因素有关时，如图5（图中AB为锰铜，CD、EF、GH为镍铬，其中LAB=LCD=LEF=2LGH，SAB=SCD=SGH= 1/2SEF）

①若要研究导体的电阻与导体材料的关系时应将M、N分别与 和 连接。 ②若将图中的CD和GH接入电路中，则可得出

③实验时如果控制导体的材料、长度及温度不变时，可探究电阻与 的关系，应将 接入电路中。

④实验中，若将AB改换成日光灯的灯丝，接入电路后，用酒精灯缓慢加热灯丝时观察到电流

表的示数逐渐变小，于是可猜测出：金属导体的电阻随温度的升高而 （答案。①AB、CD; ②导体的电阻与导体的长度成正比；③横截面积，CD和EF；④增大。）

三、“控制变量法”在实际生活中的应用举例。 由于相关训练中的科学探究活动与许多物理知识相关联，只有全方培养学生的科学探究能力，才能使学生的探究意识和创新能力得到提高。

如：某同学在投掷标枪时虽然用力很大，投的很

高，但成绩很不理想，此时可用玩具水枪让该同学做如下探究。可先控制玩具水枪出水口的角度不变，分别用不同的力压开关以改变水喷出的速度，如图6。然后再控制水喷出的速度不变，

2

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