控制变量法在物理实验探究中的应用

控制变量法在物理实验探究中的应用

作者：陈洪江

来源：《中学生数理化·学习研究》2017年第07期

学习物理，需要培养正确的物理思想，掌握科學的研究问题的方法。各种实验题中涉及的物理研究方法很多，其中控制变量法（一个量随其他量的变化而变化时，可先只研究这个量与其他量中一个量的变化关系，且控制其他量中剩余的量不变）是最为常见的一种。 现举例说明其在实验探究中的具体运用。

例1 在温度一定的条件下，做“研究決定导体电阻大小因素”的实验，采用控制变量的方法。表1给出了实验中所用到的导体的情况。选择C、F两根导体进行对此，是为了研究导体电阻大小与是否有关；选择C和两根导体进行对比，是为了研究导体电阻与长度的关系；为了研究导体电阻与横截面积的关系，应选择的两根导体是（填写导体的代号）。 答案：材料 G A、D

说明：决定导体电阻大小的因素有四个：材料、长度、横截面积和温度，因此在探究导体电阻与材料间的具体变化关系时，必须控制其他三个量（长度、横截面积和温度）相等；在探究导体电阻与长度间的具体变化关系时，则必须控制其材料、横截面积、温度相等，依此类推。

例2 为了探究实心圆柱对水平地面压力的作用效果与哪些因素有关，某同学用若干个不同的圆柱体竖直放置在同一水平沙面上，进行了三组实验，并记录有关数据分别如表2、表3、表4所示，实验时，他仔细观察沙面的凹陷程度，并通过比较，发现每一组沙面的凹陷程度一样大，而各组却不同，第一组最大，第二组其次，第三组最小。

（1）分析比较实验序号1、2、3（或4、5、6或7、8、9）的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：当圆柱体材料的密度和高度相同时，压力的作用效果与底面积（填“有关”或“无关”）。

（2）分析比较实验序号的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：当圆柱体的高度相同时，材料的密度越大，压力的作用效果越显著。

（3）分析比较实验序号1与7（或2与8、或3与9）的数据及观察到的现象，可得出的结论是。

（4）请进一步综合分析比较表2、表3中的数据及观察到的现象，可初步得出。 答案：（1）无关 （2）1、4或2、5或3、6 （3）同种材料的圆柱体受力面积相同时，高度越高对水平地面压力作用越明显 （4）实心圆柱体高度、底面积相同时，密度越大对水平地面压力的作用效果越明显。

作者单位：贵州省铜仁市民族中学