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1 專題 控制變量法的初步認識 概念 1 控制變量法的定義 當物理量與多個因素有關(guān)時 如果只研究物理量與其中一個因素 變量 的關(guān)系 那么我 們將其他因素控制不變 這個變量改變 觀察這個物理量的情況 2 精髓 前結(jié)果 后變量 其他不變 3 結(jié)論的格式 當 一定時 越 越 案例 物體只在重力作用下由靜止開始下落的運動 叫做自由落體運動 這種運動只在沒 有空氣的空間才能發(fā)生 在有空氣的空間 如果空氣阻力的作用比較小 可以忽略 物體 的下落也可以近似地看作自由落體運動 為了探究自由落體運動快慢與哪些因素有關(guān) 小 明做了如下猜想 猜想一 物體下落的快慢與物體的材料有關(guān) 猜想二 物體下落的快慢與物體下落的高度有關(guān) 猜想三 物體下落的快慢與物體的質(zhì)量有關(guān) 為驗證猜想的正確性 他們用三個金屬球做了一系列的實驗 實驗數(shù)據(jù)記錄如下表 實驗序號 材料 下落高度 m 下落時間 s 1 鐵球 20 1 96 2 鐵球 30 2 47 3 鉛球 20 1 96 1 本題所提出的問題是 2 小明提出猜想中 反映了物體下落快慢可能與 和 3 結(jié)果 物體下落快慢是通過 體現(xiàn)出來的 這種方法叫 法 4 為了驗證猜想一 小明需要控制 不變 改變 測量 5 為了驗證猜想一 應比較實驗序號 和 結(jié)論是 6 為了驗證猜想三 小明需要控制 不變 改變 測量 實驗器材 2 實驗步驟 結(jié)論 例 1 聲現(xiàn)象中控制變量法的應用 在學習吉他演奏的過程中 小明發(fā)現(xiàn)琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低是受各種因素影響的 他決定對此進行研究 經(jīng)過和同學們討論 提出了以下猜想 猜想一 琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低 可能與琴弦的橫截面積有關(guān) 猜想二 琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低 可能與琴弦的長短有關(guān) 為了驗證上述猜想是否正確 他找到了下表所列 9 種規(guī)格的琴弦 因為音調(diào)高低取決 于聲源振動的頻率 于是借來一個能夠測量振動頻率的儀器進行實驗 編號 材料 長度 cm 橫截面積 mm 2 A 銅 60 0 76 B 銅 60 0 89 C 銅 60 1 02 D 銅 80 0 76 E 銅 80 1 02 F 銅 100 0 76 G 鐵 80 1 02 H 尼龍 80 1 02 I 尼龍 100 1 02 1 為了驗證猜想一 應選用編號為 的琴弦進行實驗 2 為了驗證猜想二 應選用編號為 的琴弦進行實驗 3 除上述兩個猜想外 請你對此實驗再提出一個猜想 猜想三 例 2 熱現(xiàn)象中控制變量法的應用 液體蒸發(fā)的快慢可能與 和 1 水蒸發(fā)的快慢和它的溫度有關(guān) 溫度越高 水蒸發(fā)越快 試設計一個小實驗來證明這個 結(jié)論 要求寫出所需的實驗器材和實驗操作方法 實驗器材 實驗方法 1 2 3 實驗結(jié)論 2 探究 影響蒸發(fā)快慢的因素 的實驗過程中 同學作出如下猜想 影響蒸發(fā)快慢的因素 除了與液體的溫度 液體的表面積和液體表面空氣的流通有關(guān)之外 可能還與液體的種類 有關(guān) 請你從以下器材中選出部分器材 設計一個實驗對此猜想進行檢驗 實驗器材 實驗方法 1 2 3 3 實驗結(jié)論 3 大樹底下好乘涼 是一個眾人皆知的俗語 小峰卻不以為然 為此與小芳發(fā)生激烈的 爭辯 小峰認為 現(xiàn)在生活水平提高了 有了遮陽傘 人在遮陽傘下與大樹下同樣沒有陽 光直接照射 所以一樣涼 小芳認為 遮陽傘比樹下炎熱 1 根據(jù)你所學的物理知識 對上述兩人的觀點 你支持 的觀點 2 你支持一方看法的原因 3 請幫助他倆設計一個實驗 以解決他們之間的爭辯 實驗器材 實驗方法 1 2 3 例 3 光現(xiàn)象中控制變量法的應用 在 小孔成像 實驗中 1 光屏上所成的像的特點是 像的形狀與 的形狀有關(guān) 與 形狀無關(guān) 像的大小可能與 有關(guān) 2 實驗猜想 像的大小與物體到小孔的距離有關(guān) 畫出兩幅圖證明本猜想 實驗結(jié)論 課后檢測 習 1 在某校的綜合活動課上 小軍對甲 乙兩只保溫瓶進行保溫性能的比較 兩保溫瓶 內(nèi) 倒?jié)M初溫度都是 60 的水 每隔半小時 小軍打開杯蓋 用溫度計測量一次水溫并記錄在 下表中 1 在坐標軸上描出甲杯的水溫的變化曲線 2 由測量數(shù)據(jù)可知 杯的保溫性能好 3 此時周圍環(huán)境的室溫是 甲杯水溫 乙杯水溫 0h 0 5h 1h 1 5h 2h 2 5h 3h 60 48 40 35 32 30 30 60 51 44 39 35 32 31 3 5h 30 30 4h 30 30 4 水 溫 時 間 h 0 2 0 4 0 6 0 1 3 5 2 4 6習 2 兩個相同的炊壺內(nèi)裝有同樣多的水 此時都已沸騰 已知爐火的強度和房間內(nèi)空氣 的 濕度都相同 因此 可以判斷出 房間甲的氣溫 填 高于 低于 或 等于 房間乙的氣溫 習 3 在 研究充水玻璃管中氣泡的運動規(guī)律 實驗中 1 氣泡上升過程中 若以氣泡為參照物 玻璃口的塞子 填 運動 或 靜止 的 2 若測得氣泡從管子的底端運動到頂端的路程為 56cm 所用的時間為 7s 則在這個過程 中氣泡的平均速度為 注意單位 3 為了判斷氣泡是否做勻速直線運動 需要測量氣泡運動的路程和時間 為便于測量 應使氣泡在管內(nèi)運動得較 選填 快 或 慢 玻璃管較 習 4 積雪對公路行車的危害主要表現(xiàn)在路況的改變 路面積雪經(jīng)車輛壓實后 車輪與路 面間的磨擦力減小 汽車易左右滑擺 同時 汽車的制動距離也難以控制 一旦車速過快 轉(zhuǎn)彎太急 都可能發(fā)生交通事故 專家研究表明 氣溫不同 積雪的厚薄不同 對汽車的 危害也不一樣 當積雪厚度在 5 15 氣溫在 左右時 汽車最容易發(fā)生事故 因 為在這種條件下 路面上的冰雪常會呈 夜凍晝化 狀態(tài) 此時 護路工人常在路面上撒 大量的鹽 以避免 夜凍晝化 現(xiàn)象 即在相同氣溫條件下 融化了的冰雪不再結(jié)冰 從 而減少交通事故的發(fā)生 提出問題 在相同氣溫條件下 為什么水不再結(jié)冰了 猜想與假設 請你用學過的物理知識 針對這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因提出一個合理的猜想 并 說出你猜想的理由 猜想 理由 設計實驗方案 針對你的猜想 設計一個實驗方案 驗證猜想的正確性 實驗方案及主要步驟 乙甲 圖 8 5 習 5 小軍同學通過高倍望遠鏡觀察月亮 發(fā)現(xiàn)月面是凸凹不平的 如圖所示 這是由于 流星在太空中運行到靠近月球時 在月球的引力作用下墜落到月面 與月面發(fā)生碰撞而形 成的坑洞 叫做月坑 小軍同學猜想月坑的深度可能與流星的質(zhì)量 體積及下落的高度有關(guān) 于是 他設計了一個用一只鋪滿厚厚的細沙的盤子和幾個不同的小球及刻度尺進行探 究月坑深度的模擬實驗 如圖 13 所示 經(jīng)過實驗 數(shù)據(jù)記錄如下表 實驗序號 質(zhì)量 m g 體積 V cm3 下落高度 h cm 坑的深度 d mm 1 20 7 5 50 2 6 2 20 7 5 60 3 5 3 20 7 5 70 5 0 4 20 2 5 70 11 3 5 20 1 8 70 12 4 6 60 7 5 70 14 6 7 85 7 5 70 15 9 請你分析實驗數(shù)據(jù) 并回答下列問題 1 由 1 2 3 三組數(shù)據(jù)可得 月坑 的深度與流星的 有關(guān) 2 由 三組數(shù)據(jù)可得 月坑 的深度與流星的質(zhì)量有 關(guān) 3 月坑 的深度還與流星的體積有關(guān) 體積越大 月坑 的深度 4 請你結(jié)合小軍的研究過程就 影響月坑深度的因素 問題提出另外一個猜想 習 6 一部科幻電影中有這樣的場面 一艘飛船在太空中遇險 另一艘飛船前去營救的途 中 突然聽到了遇險飛船的巨大爆炸聲 然后看到了爆炸的火光 請你給導演指出這個場 景中的兩處科學性的錯誤 1 2 習 7 小明 小華和小強一起做了幾個實驗 小明把手放在喉嚨處 大聲講話 感覺喉頭 振動了 小華把發(fā)聲的音叉放在水中 可以激起水花 小強在彈吉他 1 他們探究的問題 2 對上面的實驗現(xiàn)象的分析 你能得出的結(jié)論 3 小華同學為了研究聲音產(chǎn)生的原因 用手使勁敲桌子 發(fā)出很大的響聲 但是他看到 桌子幾乎沒有振動 為了使看到的實驗現(xiàn)象更明顯 你的改進方法是 4 小明 小華等同學在探究出上述問題之后 又提出這樣一個問題 聲音是怎樣從發(fā)聲 物體傳播到遠處的 針對這一問題 他們經(jīng)過認真地思考 提出了兩種猜想 聲音要傳播出去 需要東西做介質(zhì) 聲音要傳播出去 不需要什么東西做介質(zhì) 究竟哪一種猜想是正確的呢 小明他們進行了如下的兩個實驗 A 兩張課桌緊緊挨在一起 小麗輕敲桌面 小冬把耳朵貼在另一張桌子上 B 兩張桌子拉開 又進行了一次實驗 小明 小華發(fā)現(xiàn)兩個小實驗的結(jié)果不同 其不同的地方是 得出的實驗結(jié) 6 論驗證了其中猜想 是正確的 5 探究問題的過程通常有下列步驟 A 猜想假設 B 分析歸納 C 得出結(jié)論 D 實 驗研究 E 提出問題 你認為小明他們的后一次探究活動依次采取的步驟是 填步驟前的英文字母 習 8 閱讀下面的短文 然后回答問題 人為什么長兩只耳朵呢 人長兩只耳朵可以幫助我們確定聲源的位置 聲音從聲源處 傳到我們耳朵時 并不是同時到達我們兩只耳朵的 若聲源在人的左邊 聲音就會先到達 左耳 再到達右耳 所以兩只耳朵收到聲音的先后 強弱都不會完全相同 靠這種差別我 們就能確定聲源的位置了 這叫雙耳效應 小明等同學做了一個實驗 當小明被蒙上眼睛 時 另一個同學在他的正前方拍手 他卻指向正后方 另外的同學被蒙上眼睛時 也很容 易出現(xiàn)這樣的錯誤 兩只耳朵都沒有堵住 難道這說明雙耳效應是錯誤的嗎 小明與同學 們百思不得其解 小明在 Internet 網(wǎng)上 查閱鳥類資料的時候找到一張貓頭鷹的圖片 如圖 3 所示 細心的他發(fā)現(xiàn)貓頭鷹的兩只耳朵不是和人一樣對稱地長在頭的兩側(cè) 而是 一只耳朵比另一只耳朵低 這樣它高居在樹上就可以很準確地判斷低處的某種聲音的位置 1 所以兩只耳朵收到聲音的先后 強弱都不會完全相同 其中的 強弱 特指聲音 的 雙耳效應是利用聲源發(fā)出的聲音到達兩只耳朵的 不相同來確定聲源 的位置 2 當小明被蒙上眼睛時 另一個同學在他的正前方拍手 他卻指向正后方 請你告 訴小明其中的奧秘 3 高居在樹上的貓頭鷹 若它的正前方有只小老鼠活動 貓頭鷹 選填 會 或 不會 出小明那樣的錯誤 請你陳述理由 習 9 地震波的傳播形式有橫渡和縱波 地震時從震源同時傳出橫波和縱波 橫波和縱波 的傳播速度分別約為 3 7 10 3m s 和 9 1 10 3m s 某地發(fā)生地震 一地震觀測站距震 源 4 55 10 4m 則先傳到觀測站的地震波形式是 選填 橫波 或 縱波 此 波從震源傳播到觀測站的時間約為 s 習 10 為了探究蘋果下落時的運動 某物理小組的同學用照相機每隔相等的時間曝光一次 記錄下蘋果下落時的運動情況 如圖甲所示 圖甲 圖乙 由此看出蘋果在做 直線運動 選填 勻速 或 變速 其理由是 圖乙是圖甲的四個速度隨時間的關(guān)系圖像 能反映蘋果下落運動的是 選填圖中的 選項字母 7 乙甲 圖 8