初中物理专题 方法题(法控制变量)

“控制变量法”在实验探究中的应用

杨仕明

“控制变量法”是初中物理中最常见的一种科学研究方法。解决实验探究题时，运用“控制变量法”可以快速而准确地解决。

一、在实验设计题中的应用

例1.请你设计一个探究“滑动摩擦力与物体运动的速度是否有关”的实验。要求写出实验器材和实验步骤。

评析：当探究的问题为“一个因素与几个因素的关系”时，同时研究是非常复杂的，必须利用“控制变量法”。这种方法在实验设计题中经常用到。

滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关。要探究是否与速度有关，需要控制压力和接触面的粗糙程度不变，改变物体运动的速度，观察滑动摩擦力变化的情况，从而探究出滑动摩擦力与物体运动的速度是否有关。物体运动速度可以通过拉物体的快慢解决，物体选用木块，滑动摩擦力可以用弹簧测力计测得。

设计方案：

实验器材：弹簧测力计、细线、木块、木板。

实验步骤：（1）将木板水平放置，木块置于其上，通过细线用弹簧测力计水平拉木块以某一速度做匀速直线运动，读出弹簧测力计的示数F1；（2）以再大、更大的速度重复上述实验过程，读出弹簧测力计的示数F2、F3；（3）分析实验数据F1、F2、F3，得出结论。

二、在实验分析题中的应用

例2. 在学习吉它演奏的过程中，小华发现琴弦发出的声音的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行探究。经过和同学们讨论，提出了以下猜想：

猜想1：琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关；

猜想2：琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关；

猜想3：琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关。

为了验证上述猜想是否正确，他们找到了下表所列9种规格的琴弦。

因为音调的高低取决于声源振动的频率，于是他们又借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验。

（1）为了验证猜想1，应选用编号为___________、___________、___________的琴弦进行实验。

为了验证猜想2，应选用编号为___________、___________、___________的琴弦进行实验。

表中有的材料规格还没有填全，为了验证猜想3，必须知道该项内容。请你在表中填上所缺数据。

（2）随着实验的进行，小华又觉得琴弦音调的高低，可能还与琴弦的松紧有关，为了

评析：首先要从给定的文字信息上，明确影响声音的几个可能因素：材料、弦的长短、弦的横截面积、拔弦用力大小、弦的松紧程度，然后根据表格中的信息解决本题。对于猜想1的验证，需要控制“材料、弦的长短、拨弦用力大小、弦的松紧程度”相同，改变“弦的横截面积”；对于猜想2的验证，需要控制“材料、弦的横截面积、拨弦用力大小、弦的松紧程度”相同，改变“弦的长短”；对于猜想3的验证，需要控制“弦的长短、弦的横截面积、拨弦用力大小、弦的松紧程度”相同，改变“材料”；对于（2）问，同样是这样思考。因此，掌握“控制变量法”是解答本题的关键。

参考答案：（1）A、B、C；A、D、F；80、1.02。

（2）取上述任意编号的一种琴弦，调整其松紧程度，用同样的力分别拨动琴弦，比较其音调的高低，然后分析得出结论。

三、在实验图像题中的应用

例3. 如图1是阻值不同的两个电阻的电流随电压变化的图线（I—U图线）。从图中得到的下列结论中正确的是：

图1

A.

B. I－U图线在区域II

C. I－U图线在区域III

D. I－U图线在区域I

评析：首先要明确I－U图线的物理意义，实际上该图线就是根据姆定律I

R图线。要比较R1与R2的大小，由I U1与U2的关系，从而判断R1与R2I1与I2的大小关系，从而判断R1与R2的相对大小。

参考答案：控制电流不变，如图2所示，过纵轴某一点I0作横轴的平行线，交R1、R2于a、b两点，由图线可以看出：U1＜U2。

图2

I一定时，R与U

R串为两电阻串联后的总电阻，R并为两电阻并联后的总

电阻，并联后的总电阻比其中最小的电阻还要小。）所以R串线在区域III内，R并线在区域I内。故答案为D。