控制变量法专题

初中物理总复习（探究专题）控制变量法物理学对于多因素（多变量）的问题常常采用控制因素（变量）的办法，即把多因素的问题转变为多个单因素的问题，分别加以研究，最后再综和解决，这种方法叫控制变量法。控制变量法在初中物理中应用较为广泛，具体探究如下：【探索研究案例一】匀速直线运动【例题1】如图1所示（a）、（b）两图分别表示比较运动员游泳快慢的两种方法，其中图1（a）表明 ；图1（b）表明 。次数物体质量（g）体积（cm3）质量/体积/（g/cm3）1铝块154202.72铝块2108402.73松木11082164松木210200.5【探索研究案例二】密度【例题2】为研究物质的某种特性，某同学测得4组数据，填在下列表中：（1）将表中空格处填写完整。（2）比较第1、2两次实验数据，可得出结论：同一种物质它的质量跟它的体积成 。（3）比较第2、3两次实验数据，可得出结论：质量相同的不同物质，体积是 。（4）比较第1、4两次实验数据，可得出实验结论是 。14【探索研究案例三】压强、液体内部的压强【例题3】下表是某同学在做“研究液体的压强”实验时得到的实验数据：序号液体深度（cm）橡皮膜方向压强计左液面（mm）右液面（mm）液面高度（mm）1水4朝上1161523624朝下1161523634朝侧面11615236489717174512801881086盐水1270198128根据表中的数据，比较序号为 的3组数据可得出结论：在同一深度，液体向各个方向的压强相等；比较序号3、4、5的3组数据可得出结论 ；比较序号为 的两组数据可得出结论：液体的压强还跟液体的密度有关。【探索研究案例四】决定电阻大小的因素是某校研究性学习小组做“决定电阻大小的因素”探究实验时设计的实验电路，为了便于研究，而采用控制变量的方法研究，即每次挑选两根合适的导线，测出通过它们的电流大小，然后进行比较，最后得出结论下表是研究性学习小组的某次实验探究记录，试根据探究记录的分析，回答下列问题 导线代号ABCDEFG长度/m1.00.51.51.01.21.50.5横截面积/mm23.20.81.20.81.21.21.2材料锰铜丝钨丝镍铬丝锰铜丝钨丝锰铜丝镍铬丝为了研究电阻与导体材料有关，应选用的两根导线；为了研究电阻与导体的长度有关，应选用导线C和导线；为了研究电阻与的关系，应选用导线A和导线在所学过的物理知识中，采用与本题研究方法相同的物理知识有： 【探索研究案例五】欧姆定律【例题5】在“研究电流跟电压、电阻的关系”，同学们设计如图8电路图，其中R为定值电阻，R为滑动变阻器，实验后，数据记录在表一和表二中。R=5电压/V1.02.03.0电流/A0.20.40.6U=3 V电阻/51015电流/A0.60.30.2（1）根据表中实验数据，可得出如下结论：由表一可得：_。由表二可得：_。（2）在研究电流与电阻关系时，先用5欧的定值电阻进行实验，使电压表的示数为3V，再换用10欧的定值电阻时，某同学没有改变滑动变阻器滑片的位置，合上开关后，电压表的示数将_3V（选填“大于”、“小于”或“等于”）。此进就向_（选填“右”或“左”）调节滑片，使电压表的示数仍为3V。【探索研究案例六】音调大小决定因素丽娜同学在观察小提琴、二胡等乐器的弦振动时猜测：即使在弦张紧程度相同的条件下，发声的音调高低还可能与弦的粗细、长短及弦的材料有关。于是丽娜找来了各种不同的琴弦，想通过实验进行探究，琴弦的编号如表。 控制条件编号琴弦的材料琴弦的长度（cm）琴弦的横截面积（cm2）A钢300.3B钢300.6C尼龙丝400.5D铜500.5E尼龙丝500.5（1）丽娜同学想探究弦发声的音调与弦的材料的关系，请你帮她选用表中编号为 的琴弦（只填字母代号）（2）丽娜同学想探究弦发声的音调与弦的粗细的关系，请你帮助她选用表中编号为 的琴弦。（只填字母序号）（3）在上述探究过程中，总要控制某些因素，使它们保持不变，进而寻找出其不意另外一些因素的关系，这种研究方法，叫做“控制变量法”。请你回忆一下，你在初中物理学习中，用这种方法研究过哪些问题？（举2个问题）问题1： ；问题2： 。【探索研究案例七】探究电磁铁磁性强弱如图所示，是某学习小组同学设计的研究电磁铁磁性强弱的实验电路图。、要改变电磁铁线圈中的电流大小，可通过 来实现；要判断电磁铁的磁性强弱，可观察 来确定。、下表是该组同学所做实验的记录：电磁铁(线圈)50匝100匝实验次数123456电流 / A0.81.21.50.81.21.5吸引铁钉的最多数目 / 枚581071114比较实验中的1、2、3（或4、5、6），可得出的结论是：电磁铁的匝数一定时，通过电磁铁线圈中的电流 ；比较实验中的1和4（或2和5或3和6），可得出的结论是：电磁铁线圈中的电流一定时，线圈匝数 ；、在与同学们交流讨论时，另一组的一个同学提出一个问题：当线圈中的电流和匝数一定时，电磁铁的磁性强弱会不会还与线圈内的铁芯大小有关？你对此猜想是： ；现有大小不同的两根铁芯，利用本题电路说出你验证猜想的方法： 。：PRAS【探索研究案例八】28某校初一年级研究性学习小组在探究“液体蒸发的快慢与哪些因素有关”的过程中，根据生活经验提出了以下两种猜想：猜想一：液体蒸发的快慢和物质的种类有关。猜想二：液体蒸发的快慢和液体表面空气的流动快慢有关。针对猜想一，同学们设计的实验及观察到的现象如下：在玻璃板上，同时用酒精和水涂一个同样大的圆斑，观察发现酒精圆斑先干了。请你认真思考下列几个问题，并回答：（1）同学们通过实验得出的结论是： ；（2）实验中“涂同样大的圆斑”其目的是： ；（3）设计出研究猜想二的实验方案：【探索研究案例九】下表是某实验小组所做的“探究摩擦力大小跟哪些因素有关”的实验记录：(1)分析比较序号与的实验数据，可得出的结论是 。(2)分析比较序号 的实验数据，可得出的结论是：压力相同时，接触面越粗糙， 摩擦力越大。(3)上述研究方法叫“控制变量法”，下列实验中用到此方法的有 (填序号) 探究电压、电流与电阻的关系 探究动能FE哪些因素有关； 探究固体熔化时温度的变化规律；研究影响电磁铁磁性强弱的因素。【探索研究案例十】.如图为小珊同学“研究影响浮力大小的因素”实验的若干操作，根据此图（1）若选用的操作是_（填序号），可研究浮力的大小与密度的关系。（2）若研究浮力的大小与_的关系，可选用的操作是或。（3）若研究浮力的大小与深度的关系，可选用的操作是_。【探索研究案例十一】1. 有四位同学，为了研究物体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关，做了如下实验：在四个相同的烧杯中分别盛有水和煤油，用同样的加热器加热，下表是他们的实验记录，根据实验记录，回答下列问题。烧杯号液体质量（g）初温（C）末温（C）加热时间（min）1水200202882水100202843煤油200202844煤油20020242（1）比较1、2两烧杯的实验记录，得出的结论是 。（2）比较3、4两烧杯的实验记录，得出的结论是 。（3）比较1、3两烧杯的实验记录，得出的结论是 。（4）综合上述结论，物体温度升高时吸收的热量的多少与 有关。【探索研究案例十二】在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中，小明和小华利用所提供的器材（小桌、海棉、砝码、木板）设计了图16中的（a）、（b）两个实验，通过观察图（a）、（b）后得出“压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显”的结论.此后小华把小桌挪放到一块木板上，发现小桌对木板的压力效果不够明显，如图（c）所示.通过对图（a）、（c）的比较又得图16出“压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越不明显”的结论.请你根据已学过的压强知识分析：（1）小明和小华是根据 的现象来比较压力的作用效果的。（2）造成前后两个结论不一致的原因是 。（3）设图（b）中小桌对海绵的压强是pb， 图（c）中小桌对木板的压强是pc，则pb pc（选填“小于”、“等于”或“大于”）（4）比较图（b）和图（c）可知，根据压力的作用效果比较压强大小需要满足的条件是 .图12【探索研究案例十三】在探究“测滑轮组的机械效率”的实验中，马刚同学用图12所示的同一滑轮组进行了三次实验，实验记录如下表：序号速度（m/s）钩码总重G(N)钩码上升高度h(m)测力计拉力F(N)测力计移动距离s(m)机械效率(%)10.220.10.80.383.3 20.230.11.10.330.420.20.80.6 （1）将实验序号2、3所对应的机械效率填入相应表格中的空白处： （2）根据以上实验可得到的结论是：在滑轮组的串绕绳子的方式不变时，机械效率与 有关，与 无关。 【探索研究案例十四】1. 如图1所示，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三小球先后从同一装置的hA、hB、hC高处滚下(mA=mBhB)，推动纸盒运动一段距离后静止。 (1) 研究动能与速度的关系，我们应选择 两图来进行比较。(2) 从图中可以看出，A、B、C三个小球刚到达水平面时， 球的动能最小. （4）该实验得到的结论是 。【探索研究案例十五】在探究电流做功与哪些因素有关的实验中（如图26-2所示），二个相同的瓶中装了质量相同的煤油，这样就可以利用煤油升高的温度来间接表示有多少电能转化为_能。二个瓶子中的电阻丝是_（选填“串联”或“并联”）电路，这样做可以保持二瓶的_一致。这是用来研究电流所做的功跟_（选填“电流”或“电压”）的关系的，这种研究方法通常叫做_。实验的结果表明，相同时间内电压大的那瓶煤油温度升高的多，说明电流做功跟_有关。【探索研究案例十六】下面是小宇同学在实验室中研究电流产生的热量和哪些因素有关的实验过程记录，有不完整的地方，请你帮他填写完整。课题：研究电流产生的热量与哪些因素有关装置及原理：我们组的同学组装了如图所示的实验装置。在两个相同的烧杯中装满煤油，瓶中各放一根电阻丝。甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大。通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高，体积膨胀，煤油在玻璃管里上升。电流产生的热量越多，煤油上升的高度越 。实验过程：接通电路一段时间，比较两瓶中煤油哪个上升得高。实验结果是： 瓶中的煤油上升得高。这说明，电阻越大，产生的热量越多。在两玻璃管中的液柱降回原来的高度后，调节滑动变阻器，加大电流，重做上述实验，通电时间与前次相同。在两次实验中，比较甲瓶（或乙瓶）中的煤油哪次上升得高。实验结果：在第二次实验中，瓶中煤油上升得较 。这表明，电流越大，电流产生的热量越多。实验表明，通电时间越长，瓶中煤油上升得越高，电流产生的热量越 。我们小组的同学一起对实验现象进行归纳分析，找到了电流产生热量的多少和哪些因素有关。【探索研究案例十七】某小组同学在做“验证凸透镜成像规律”实验的过程中发现：当发光物体与光屏之间的距离L确定时，将凸透镜从发光物体处缓慢向光屏移动的过程中，有时能在光屏上成两次清晰的像，有时只能成一次清晰的像，有时不能在光屏上成像。为了研究产生这些现象的条件，该小组同学进行实验，并将每次实验中的相关数据及现象记录在下表中。凸透镜焦距 f(cm)实验序号物屏距离L (cm)第一次成像第二次成像物距u(cm)像距v(cm)像的大小物距u(cm)像距v (cm)像的大小101491435放大3514缩小2451530放大3015缩小3402020等大不能在光屏上第二次成像435不能在光屏上成像155802060放大6020缩小6642440放大4024缩小7603030等大不能在光屏上第二次成像855不能在光屏上成像(1)分析比较实验序号1、2、3(或5、6、7)的第一次成像数据中像距v物距u的变化关系及相关条件，可得出的结论：_； (2)分析比较实验序号1(或2、或5、或6)的第一和第二次成像数据中物距与像距的关系及相关条件，可得出的结论：同一凸透镜，当_一定，移动凸透镜能在光屏上成两次像时，_； (3)继续分析比较表格是物屏距离L与凸透镜焦距f的数据及观察到的现象，可得出的结论：在_条件下，移动凸透镜，可以在光屏上得到一次放大的像和一次缩小的像。1【解答】时间相等时，游泳人通过的路程越长，运动越快。通过的路程相等时，游泳人所用时间越少，运动越快。2【解答】（1）0.5g/cm；（2）正比；（3）不同；（4）不同物质的密度一般是不同的。3【解答】比较第1、2、3次实验，压强计在同种液体（水）中同一深度（4cm）处，压强计液柱的高度差相等（都是36cm），可见，在同一深度。液体向各个方向压强相等。比较第3、4、5次实验，压强计在同种液体（水）中，但深度在不断增加（4cm、8cm、12cm），压强计液柱的高度差也不断增加，可见，同种液体中，压强随深度的增加而增大，比较5、6次实验压强计在同一深度的不同液体（水、盐水）中，压强计液柱的高度差大小不同，可见，液体的压强还与液体的密度有关。4电阻是导体本身的一种性质,它的大小是与构成导体的材料、长度、横截面积有关，与温度也有关系，为了便于研究，必须运用控制变量法：研究导体材料与电阻关系，应控制长度、横截面积不变，通过测量电流的大小探究它的关系；中要控制导体的材料和横截面积不变，探究导体的长度与电阻的关系；中研究导体横截面积与电阻的关系，要控制导体的材料和长度不变；本题采用的是控制变量法来研究决定电阻大小的因素，所学过的知识中，采用相同研究方法的有：比较物体运动快慢、影响滑动摩擦力的因素、影响压力作用效果的因素等本题的正确答案是：.C、FG 横截面积、D 比较物体运动快慢、影响滑动摩擦力的因素、影响压力作用效果的因素等5、（1）表一，导体电阻一定，通过导体的电流与导体的两端电压成正比；表二，导体两端电压一定，导体中的电流与导体电阻成反比。（2） 大于，向右移动6（1）DE (2)AB（3）a研究影响蒸发快慢的因素b研究滑动摩擦力的大小跟哪 些因素有关c研究压力的作用效果跟哪些因素有关d研究动能的大小跟哪些因素有关e研究电流强度的大小跟哪些因素有关f研究电功的大小跟哪些因素有关g研究焦耳定律 ；7. 调节滑动变阻器的滑片位置（改变连入电路的电阻）（改变电阻）等（1分） 电磁铁吸引铁钉（大头针）的多少（1分）； 越大，磁性越强（越小，磁性越弱）（2分）； 越多，磁性越强（越少，磁性越弱）（2分）；针对主题提出猜想（1分）将大小不同的铁芯分别插入通电螺线管中，观察铁芯吸引铁钉（大头针）的多少（2分）8(1)蒸发的快慢与液体种类有关（或回答：猜想一正确；酒精比水蒸发快等均得分）(2)控制变量 (3)只要学生回答出在控制对两个表面积相同的同种液体条件下，比较不同空气流动快慢时的蒸发情况均可得分9 (1)当粗糙程度一定时，压力越大，摩擦力越大 (2) (3)10略11（1）同种物质升高相同的温度时，质量大的吸收的热量多（2）相同质量的同种物质，升高的温度越多吸收的热量也越多（3）相同质量的不同物质，升高相同的温度时吸收的热量也不相同（4）物质的种类、物体的质量、温度的变化量12 （1）海棉凹陷程度（或海绵形变程度或物理受力后发生形变）。（2）实验条件不同 。（3）等于（4） 受力物体应相同13答案： 90.9 83.3 提起的物重 提升的速度14、（1）A、B （2） B（3）物体的质量越大、速度越快，物体的动能就越大15略16略17(1)同一个凸透镜，成实像时，像距v随着物距u的增大而减小 (2)物屏距离L；第一次成像的物距是第二次成像的像距 (3) 物屏距离L大于凸透镜的4倍焦距1在“探究摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中，同学们提出了以下几种猜想：A与物体的重力大小有关 B与物体运动的速度大小有关C与物体间的接触面积大小有关 D与物体间接触面的粗糙程度有关实验室有一个较长且光滑程度一致的木板、一个带钩的长方体木块和一只弹簧测力计可供使用。小娟同学用弹簧测力计匀速拉动木块在水平放置的木板上进行三次实验，如图所示。实验数据如下表所示： (1)表中数据可以验证猜想 (填序号)的正确或者错误。(2)实验中要匀速拉动木块的原因是 。(3)就利用现有器材且保持木板水平，还可以验证猜想(填序号)正确或者错误，请你把验证这个猜想的实验操作过程叙述出来： 。2在探究滑动摩擦力与哪些因素有关的实验中，小明的实验过程如图所示(1)实验操作的关键是什么？(2)由甲、乙两图得到的结论是 。(3)图乙和图丙探究的问题是 。(4)在此实验的基础上，小明又猜想：滑动摩擦力的大小可能与物体的接触面积有关请你利用图中已有的器材，设计探究方案验证小明的猜想。3小林同学做“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验，如图所示。(1)实验中采取的办法是用弹簧测力计水平拉动木块，使其在长木快上做 运动。(2)甲、乙两图所示的实验说明：接触面粗糙程度相同时， ，滑动摩擦力越大。(3)甲、丙靓图所示的实验说明：压力一定时， ，滑动摩擦力越大。(4)由实验可得出的结论是：。4(2008贵阳)在探究“滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关“的问题时，兴趣小组的同学们作了如下的猜想： 猜想A：滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关； 猜想B：滑动摩擦力的大小可能与压力大小有关。 为了验证上述猜想是否正确，同学们设计了如图所示的实验 (1)步骤(a)和(b)是为了验证猜想 (选填“A”或“B”) (2)步骤(a)和(c)是为了验证猜想(选填“A”或“B”) (3)本实验采用的科学探究方法是 。 (4)实验中应使木块做匀速直线运动。这样做的目的是 。5为探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关，长沙市某中学的小刚和小明同学分别设计了如图甲和图乙所示的实验。按图甲实验时，小刚用手通过弹簧测力计匀速拉动木块A，读出弹簧铡力计的示数即可测出木块和木板之问的滑动摩擦力：小明将弹簧测力计一端固定，另一端钩住木块B，木块B下面是长木板实验时小明拖动长木扳，然后读出弹簧测力计的示数，即可测出木块B和木板之间的摩擦力。(1)请你画出木块A所受滑动摩擦力的示意图。(2)你认为谁的实验设计更好，为什么？某实验小组在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关的实验中，用几个滑轮，分别组成“一定一动”滑轮组和“两定两动”滑轮组做实验，并把实验数据记录在表格中。假设实验中滑轮轴的摩擦、绳重都可忽略不计。请你根据表格中的数据回答下面的问题：分析比较表中的数据，可以初步得到滑轮组机械效率与所提升的物体所受重力之间的定性关系是项目次数钩码重N钩码上升高度/m绳端拉力N绳端上移的距离m机械效率140.11.60.3833%260.12.20.3909%380.12.90.3912440.11.10.5727%560.11.40.5857%680.11.80.5（1）88.9%同一滑轮组，机械效率随物重的增大而增大将表中数据补充完整1B；使摩擦力与拉力成为平衡力；C；分别平放、侧放改变接触面积2(1)使小车匀速直线运动 (2)当压力一定时，表面越粗糙，摩擦力越大 (3)当粗糙程度一定时，压力越大，摩擦力越大 (4)分别平放、侧放改变接触面积3(1)匀速或者匀速直线 (2)压力越大 (3)接触面越粗糙 (4)滑动摩擦力大小与压力大小及接触面粗糙程度有关4A；B；控制变量法；木块做匀速直线运动时，水平方向而力平衡，则摩擦力与弹簧测力计的拉力大小等5(1) (2)小明同学的设计更好；因为按甲图实验时，很难控制术块匀速运动。而乙图中的木板不需要做匀速运动。