控制变量法在电压探究实验中的运用

2019-10-16 19:59:55

  一、关于控制变量法:

  由于自然界中发生的各种物理现象往往是错综复杂的,影响物理学研究对象的因素在许多情况下并不是单一的,而是多种因素相互交错、共同起作用的,为了把握研究对象的各种特性,弄清事物变化的原因和规律,单靠自然条件下整体观察研究对象是远远不够的,还必须对研究对象施加人为的影响,造成特定的便于观察的条件,这就是“控制变量”的方法。

  控制变量法是初中物理实验过程中一种最常用的、非常有效的探索物理规律的科学方法,也是我们应该掌握的一种基本的物理研究方法。下面我们一起来研究一下控制变量法在电压探究实验中的运用。

  二、试题赏析:

  题1:活动课上,小明和小涛将一块铜片和一块锌片插入西红柿,做成一个“西红柿电池”。小明和小涛想探究“西红柿电池的电压大小与哪些因素有关”,小明说:“可能与两金属片之间的距离有关”,小涛想了想说:“也可能与两金属片插入西红柿的深度有关”。为了验证猜想是否正确,他们找来电压表,连成如图的电路。请你选择其中一个猜想,并提出验证方法。

  解析:影响西红柿电池电压大小的因素有许多,为了研究的方便,在研究西红柿电池电压可能与两金属片之间的距离的关系,必须将其他量都控制起来,只使两金属片之间的距离不同;在研究西红柿电池电压可能与两金属片插入的深度的关系,必须将其他量都控制起来,只使两金属片插入西红柿的深度不同;

  答案:选择猜想“可能与两金属片之间的距离有关”,验证方法为:保持两金属片插入的深度相同,改变金属片之间的距离三次,分别读出电压表的示数,比较得出结论。选择猜想“可能与两金属片插入西红柿的深度有关”,验证方法为:保持金属片插入的距离不变,金属片插入的深度改变三次,读出电压表的示数,比较分析得出结论。

  题2:某小组同学探究灯泡的发光时的亮度与哪些因素有关,他们用九只不同规格的灯泡分别接入电路,使它们都正常发光,并用电压表和电流表分别测量灯泡正常发光时的电压和电流。该小组的同学仔细观察灯泡的亮暗程度,把九只灯泡分成三组,每组的亮暗程度相同,且第一组最亮,第二组其次,第三组最暗。实验中记录的有关数据分别如表一、表二、表三所示。

  (1)分析比较实验序号1与4、2与5、3与6的数据及观察到的现象,可得到的初步结论是____________________________________________________。

  (2)分析比较实验序号________的数据及观察到的现象,可得到的初步结论是:当通过灯泡的电流相等时,__________________________________________。

  解析:根据我们生活经验和实验得到的初步结论:影响灯泡发光程度的两个因素是电压和电流,因此在研究灯泡的亮度跟其中一个因素的关系,需要将另一个因素控制起来,即在研究灯泡两端的电压对灯泡亮度的影响时,应该控制通过灯泡的电流,即让通过灯泡的电流相等;在研究通过灯泡的电流对灯泡的亮度影响时,应该把灯泡两端的电压控制起来,使加在灯泡两端的电压相等。

  答案:(1)当灯泡两端电压一定时,通过灯泡的电流越大,灯泡的亮度越大。(2)

  4与7、5与8、6与9;灯泡两端的电压越大,灯泡越亮。

  三、学习对策:

  为了研究某物理量同影响它的几个因素中的一个因素之间的关系,需要将另外几个因素人为地控制起来,使它们保持不变,以便观察和研究该物理量与这一因素之间的关系。

  在应用控制变量法进行实验时,首先要把不变的一些因素控制好,使这些因素保持为一个定值,然后再通过实验观察,当改变研究的这个因素时,被研究的物理量在发生怎样的变化。

  在应用控制变量法解答试题时,关键是要首先说清楚不变的因素有哪些,然后再说清楚当研究的某个因素改变时,被研究的物理量在怎样发生变化。

  在学习过程中,还要注意将这种方法运用到日常生活中去,因为学习知识的目的在于应用,只有能够灵活应用,才能说明我们真正掌握了。