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1 專題 控制變量法的初步認(rèn)識 概念 1 控制變量法的定義 當(dāng)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(dāng) 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(yùn)動 叫做自由落體運(yùn)動 這種運(yùn)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(yùn)動 為了探究自由落體運(yùn)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(yàn)證猜想的正確性 他們用三個金屬球做了一系列的實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表 實(shí)驗(yàn)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(yàn)證猜想一 小明需要控制 不變 改變 測量 5 為了驗(yàn)證猜想一 應(yīng)比較實(shí)驗(yàn)序號 和 結(jié)論是 6 為了驗(yàn)證猜想三 小明需要控制 不變 改變 測量 實(shí)驗(yàn)器材 2 實(shí)驗(yàn)步驟 結(jié)論 例 1 聲現(xiàn)象中控制變量法的應(yīng)用 在學(xué)習(xí)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(jìn)行研究 經(jīng)過和同學(xué)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(yàn)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?yàn)橐粽{(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(jìn)行實(shí)驗(yàn) 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(yàn)證猜想一 應(yīng)選用編號為 的琴弦進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 2 為了驗(yàn)證猜想二 應(yīng)選用編號為 的琴弦進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 3 除上述兩個猜想外 請你對此實(shí)驗(yàn)再提出一個猜想 猜想三 例 2 熱現(xiàn)象中控制變量法的應(yīng)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(shè)計一個小實(shí)驗(yàn)來證明這個 結(jié)論 要求寫出所需的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)操作方法 實(shí)驗(yàn)器材 實(shí)驗(yàn)方法 1 2 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 2 探究 影響蒸發(fā)快慢的因素 的實(shí)驗(yàn)過程中 同學(xué)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(shè)計一個實(shí)驗(yàn)對此猜想進(jìn)行檢驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)器材 實(shí)驗(yàn)方法 1 2 3 3 實(shí)驗(yàn)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(rèn)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(rèn)為 遮陽傘比樹下炎熱 1 根據(jù)你所學(xué)的物理知識 對上述兩人的觀點(diǎn) 你支持 的觀點(diǎn) 2 你支持一方看法的原因 3 請幫助他倆設(shè)計一個實(shí)驗(yàn) 以解決他們之間的爭辯 實(shí)驗(yàn)器材 實(shí)驗(yàn)方法 1 2 3 例 3 光現(xiàn)象中控制變量法的應(yīng)用 在 小孔成像 實(shí)驗(yàn)中 1 光屏上所成的像的特點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)論 課后檢測 習(xí) 1 在某校的綜合活動課上 小軍對甲 乙兩只保溫瓶進(jìn)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(biāo)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(xí) 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(qiáng)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(xí) 3 在 研究充水玻璃管中氣泡的運(yùn)動規(guī)律 實(shí)驗(yàn)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(yùn)動 或 靜止 的 2 若測得氣泡從管子的底端運(yùn)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(yùn)動 需要測量氣泡運(yùn)動的路程和時間 為便于測量 應(yīng)使氣泡在管內(nèi)運(yùn)動得較 選填 快 或 慢 玻璃管較 習(xí) 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(shí)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(dāng)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(hù)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(shè) 請你用學(xué)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(shè)計實(shí)驗(yàn)方案 針對你的猜想 設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)方案 驗(yàn)證猜想的正確性 實(shí)驗(yàn)方案及主要步驟 乙甲 圖 8 5 習(xí) 5 小軍同學(xué)通過高倍望遠(yuǎn)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(yùn)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(xué)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(shè)計了一個用一只鋪滿厚厚的細(xì)沙的盤子和幾個不同的小球及刻度尺進(jìn)行探 究月坑深度的模擬實(shí)驗(yàn) 如圖 13 所示 經(jīng)過實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)記錄如下表 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(xí) 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(dǎo)演指出這個場 景中的兩處科學(xué)性的錯誤 1 2 習(xí) 7 小明 小華和小強(qiáng)一起做了幾個實(shí)驗(yàn) 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(qiáng)在彈吉他 1 他們探究的問題 2 對上面的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析 你能得出的結(jié)論 3 小華同學(xué)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯 你的改進(jìn)方法是 4 小明 小華等同學(xué)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(yuǎn)處的 針對這一問題 他們經(jīng)過認(rèn)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(jìn)行了如下的兩個實(shí)驗(yàn) 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(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn) 小明 小華發(fā)現(xiàn)兩個小實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不同 其不同的地方是 得出的實(shí)驗(yàn)結(jié) 6 論驗(yàn)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(shè) B 分析歸納 C 得出結(jié)論 D 實(shí) 驗(yàn)研究 E 提出問題 你認(rèn)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(xí) 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(dá)我們兩只耳朵的 若聲源在人的左邊 聲音就會先到達(dá) 左耳 再到達(dá)右耳 所以兩只耳朵收到聲音的先后 強(qiáng)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(yīng) 小明等同學(xué)做了一個實(shí)驗(yàn) 當(dāng)小明被蒙上眼睛 時 另一個同學(xué)在他的正前方拍手 他卻指向正后方 另外的同學(xué)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(yīng)是錯誤的嗎 小明與同學(xué) 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(xì)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(zhǔn)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(qiáng)弱都不會完全相同 其中的 強(qiáng)弱 特指聲音 的 雙耳效應(yīng)是利用聲源發(fā)出的聲音到達(dá)兩只耳朵的 不相同來確定聲源 的位置 2 當(dāng)小明被蒙上眼睛時 另一個同學(xué)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(xí) 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(xí) 10 為了探究蘋果下落時的運(yùn)動 某物理小組的同學(xué)用照相機(jī)每隔相等的時間曝光一次 記錄下蘋果下落時的運(yùn)動情況 如圖甲所示 圖甲 圖乙 由此看出蘋果在做 直線運(yùn)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(yùn)動的是 選填圖中的 選項(xiàng)字母 7 乙甲 圖 8