【“控制变量法”和“转化法”在探究实验题中的应用】控制变量法实验探究

时间：2018-12-24 03:25:36　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　在07年中考物理试卷中，注重物理方法考查的内容较多，本文通过例题介绍“控制变量法”和”转化法”在物理探究实验中的具体应用，供大家参考。　　例1（2007年广东省韶关市中考题）我们知道：“电流通过导体时产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。”这就是焦耳定律，用公式可表达为：Q=I2Rt.爱动脑筋的小明在探究这个问题时，设计了图1所示的实验，只连接一次电路就完成了实验探究．他的方法是用电阻丝（其中R甲≠R乙）给烧瓶中的煤油（煤油质量相同）加热，然后观察煤油在插入密封烧瓶里的玻璃管中上升的高度，就可以对比电阻丝放热的多少．请你仔细观察小明设计的实验电路，并应用所学知识分析回答下列问题：
　　(1)探究，应该对比两个烧瓶中煤油柱上升的高度，而这两个烧瓶中电阻丝阻值应该。
　　(2)探究电热的多少与电阻的关系，应该对比两个烧瓶中煤油柱上升的高度。
　　(3)有许多家用电器的工作原理即为焦耳定律，请举两个例子。
　　分析和解小明所设计的实验采用了转化法和控制变量法。
　　电阻丝产生电热的多少无法直接测量和比较，利用电流产生的热量加热煤油，观察煤油在插入密封烧瓶里的玻璃管中上升的高度，这样就将电阻丝放热的多少的比较转化成了煤油上升高度的比较。
　　在图中，甲、乙两个电阻丝串联在同一支路中，通过它们的电流大小不同，二者电阻不同，可以探究电热的多少与电阻的关系；欲探究电热的多少与电流的关系，需要在电阻相同的情况下，电流不同，丙电阻丝位于另一支路中，能满足电流与甲或乙不同这一条件，取甲、丙（或者乙丙）为研究对象，使它们电阻相等即可。
　　参考答案(1)甲丙或乙丙，相等；(2)甲、乙；(3)电饭锅，电热毯，电暖炉等。
　　点评控制变量法和转化法都是在探究实验中常用的科学方法.控制变量法是指当研究多个因素之间的关系时，往往先控制住其它几个因素不变，集中研究其中一个因素变化所产生的影响的方法.将看不见、摸不到的东西或不易直接观测的问题（如本题中产生热的多少）可以通过它对其他物体的作用而转化成可以直接观测的现象（如煤油在玻璃管内上升的高度），这种方法叫转化法。
　　例2（2007年山东省济宁市中考题）小明要用图2所示的实验器材探究电压一定时，电流热效应与电阻的关系。其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同。
　　(1)请你用笔画线代替导线，帮他把电路连接完整。
　　(2)电流产生热量的多少不易直接测量。因此，在这个实验中是通过显示电流产生热量的多少的。象这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法叫“转换法”。这种方法在物理学的研究中经常用到，请你列举一例：。
　　(3)在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制的量有。
　　(4)在这个实验中，若两个电阻丝的通电时间相同，则瓶内温度计的示数升高的多。
　　分析和解（1）电路连接如图3所示。
　　（2）在这个实验中是通过温度计示数升高的多少来显示电流产生热量的多少的。物理学这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法叫“转换法”。这种方法在物理学的研究中经常用到，如：
　　①研究声音是由振动产生的时，用乒乓球的振动显示音叉的振动；
　　②研究分子运动时，用固体、液体、气体的扩散（或生活、自然中的热现象）推测分子的热运动；
　　③探究平面镜成像时，用相同的蜡烛找像的位置。
　　（3）在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制的量有两瓶内煤油的质量，通电时间等。
　　(4)若两个电阻丝的通电时间相同，因在长度、粗细都相同的情况下铜丝的电阻小，根据可知甲瓶内的水吸收的热量较多，所以甲瓶内温度计的示数升高的多。
　　参考答案（1）如图3所示。⑵ 温度计示数升高的多少。研究声音是由振动产生的时，用乒乓球的振动显示音叉的振动；或研究分子运动时，用固体、液体、气体的扩散推测分子的热运动；探究平面镜成像时，用相同的蜡烛找像的位置等。只要符合转换法即可。 (3) 两瓶内煤油的质量，通电时间等。只要答出这两个量即可。（4）甲。
　　点评本题重点考查了“转换法”和“控制变量法”，这两种方法在各地中考试卷中经常出现，同学在复习过程中要通过具体问题的解决来逐步提高对这两种方法的认识与理解。
　　“转换法”是指通过转换研究对象、物理规律、物理模型、思维角度、物理过程、物理状态等达到化繁为简，化难为易，间接获取问题解决的一种解题方法。这种方法能充分展示人的想象设计能力和创造性思维品质，充分体现解题人分析问题的能力，同时达到巧解，进而实现速解之目的。灵活地转换物理模型是一种重要的物理思想方法。学会这种方法，就会使我们在解决物理问题时变得从容自如，巧解速解物理问题，从而提高复习的效率。
　　（责任编辑覃敬川）
　　
　　注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”

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