2025年中考物理解題方法復(fù)習(xí)專題7----控制變量法1.方法介紹控制變量法就是把受多個(gè)因素影響的某一物理量的問題，通過控制其中某幾個(gè)因素不變，只讓一個(gè)因素改變，從而轉(zhuǎn)化為多個(gè)單一因素影響某一物理量的問題的研究方法，換一種角度說，就是研究物理量x、y、z之間的關(guān)系時(shí)，保持x不變，研究y與z之間的關(guān)系，它是一種十分重要的物理研究方法，也是初中物理中常見的科學(xué)研究方法。解決實(shí)驗(yàn)探究題時(shí)，運(yùn)用控制變量法快速而準(zhǔn)確。用這種方法可研究的例子如下。(1)影響蒸發(fā)快慢的因素；(2)影響力的作用效果的因素；(3)影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素；(4)影響壓力作用效果的因素；(5)研究液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)；(6)影響滑輪組機(jī)械效率的因素；(7)影響動(dòng)能勢(shì)能大小的因素；(8)物體吸收、放出熱量的多少與哪些因素有關(guān)；(9)決定電阻大小的因素；(10)電流與電壓電阻的關(guān)系；(11)電功大小與哪些因素有關(guān)；(12)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)；(13)通電螺線管的極性與哪些因素有關(guān)；(14)電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)；(15)感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)；(16)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力方向與哪些因素有關(guān)。2.實(shí)例分析我們?cè)谔骄繂栴}時(shí)，經(jīng)常用到“控制變量法”、“轉(zhuǎn)換變量法”、“等效替代法”、“理想模型法”等重要實(shí)驗(yàn)方法。探究“壓力作用效果與哪些因素有關(guān)”的操作過程如圖7-1所示。比較圖(a)和圖(b),可以得出;比較圖(b)和圖(c),可以得出;這里所用的實(shí)驗(yàn)方法是。分析①研究壓力作用效果跟壓力大小的關(guān)系時(shí)，保持受力面積不變，改變壓力的大小，觀察泡沫的凹陷程度和壓力大小的關(guān)系，圖(a)、(b)中的實(shí)驗(yàn)說明：受力面積一定時(shí)，壓力越大，壓力的作用效果越明顯。②研究壓力作用效果跟受力面積大小的關(guān)系時(shí)，保持壓力大小不變，改變受力面積的大小，觀察泡沫的凹陷程度和受力面積大小的關(guān)系，圖(b)、(c)中的實(shí)驗(yàn)說明：壓力一定時(shí)，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。答案受力面積一定時(shí)，壓力越大，壓力的作用效果越明顯；壓力一定時(shí)，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯；控制變量法典例精講例題1小蘭在觀察提琴、吉他、二胡等弦樂器的振動(dòng)時(shí)，猜測(cè)：即使在弦松緊程度相同的條件下，發(fā)聲的音調(diào)高低還可能與弦的粗細(xì)、長(zhǎng)短及弦的材料有關(guān)。她想通過實(shí)驗(yàn)來探究一下自己的猜想是否正確。表7-1是她在實(shí)驗(yàn)時(shí)控制琴弦的條件。表7-1控制條件編號(hào)琴弦的材料琴弦的長(zhǎng)度/cm琴弦的橫截面積/cm2A鋼200.3B鋼200.7C尼龍絲300.5D銅400.5E尼龍絲400.5(1)如果小蘭想探究發(fā)聲的音調(diào)與弦的材料的關(guān)系，你認(rèn)為她應(yīng)該選用表格中編號(hào)為的琴弦(填字母)。(2)探究過程通常采用下列步驟：①實(shí)驗(yàn)研究；②分析歸納；③提出問題(或猜想)；④得出結(jié)論；⑤分析論證等。你認(rèn)為小蘭要完成本探究的過程，所采用步驟合理的順序應(yīng)該是。(3)在上述探究過程中，總要控制某些因素，使它們保持不變，進(jìn)而尋找出另一些因素的關(guān)系，這種研究法叫作。思路提示(1)弦樂音調(diào)可能跟弦的松緊、長(zhǎng)度、材料、粗細(xì)有關(guān)，本實(shí)驗(yàn)弦的松緊程度是一定的，探究弦的音調(diào)跟其中一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，控制其他因素不變，這種方法是控制變量法。(2)小蘭認(rèn)為發(fā)聲的音調(diào)高低還可能與弦的粗細(xì)、長(zhǎng)短、及弦的材料有關(guān)，這是一個(gè)猜想。要熟悉探究實(shí)驗(yàn)的一般思路與方法來分析答題。例題2小明同學(xué)在4塊相同的玻璃板上各滴一滴質(zhì)量相同的水，進(jìn)行如圖7-2所示的實(shí)驗(yàn)探究，得出水蒸發(fā)快慢與水的溫度、水的表面積和水面上方空氣流動(dòng)快慢有關(guān)。(1)通過(a)、(b)兩圖的對(duì)比，可以得出水蒸發(fā)快慢與水的有關(guān)。(2)通過兩圖的對(duì)比，可以得出水蒸發(fā)快慢與水的溫度有關(guān)。(3)通過兩圖的對(duì)比，可以得出水蒸發(fā)快慢與液面上方空氣流動(dòng)有關(guān)，該實(shí)驗(yàn)的研究方法是(選填“轉(zhuǎn)換法”、“控制變量法”)。思路提示(1)影響蒸發(fā)快慢的因素有液體溫度的高低、液體表面積的大小、液體上方空氣流動(dòng)的速度；(2)在探究一個(gè)物理量與多個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，采用控制變量法的思想。例題3物理學(xué)中常用控制變量法研究幾個(gè)物理量之間的關(guān)系。如圖7-3所示的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，將同一個(gè)小桌先后放在同一個(gè)沙盒中，這樣做的目的是研究壓力作用效果與的關(guān)系。思路提示壓力的作用效果與壓力大小和受力面積的大小有關(guān)，要研究壓力作用的效果與哪些因素有關(guān)時(shí)，要用到控制變量法與轉(zhuǎn)換法。作用效果的大小通過小桌陷入沙子的深度來體現(xiàn)。研究與壓力大小的關(guān)系時(shí)，要控制受力面積不變；研究與受力面積大小的關(guān)系時(shí)，要控制壓力大小不變。例題4研究物理問題，不僅要做實(shí)驗(yàn)，還要有正確的方法。圖7-4研究液體壓強(qiáng)與深度的關(guān)系，則只能選擇兩圖所示的情形進(jìn)行分析、比較，而且兩容器中所裝的要相同才行，這就是我們通常所說的“控制變量法”。思路提示液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體的密度、深度有關(guān)，因此，在實(shí)驗(yàn)中和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，一定要注意控制變量法的運(yùn)用。例題5在探究“影響浮力大小的因素”這一問題時(shí)，請(qǐng)你根據(jù)圖7-5中的實(shí)驗(yàn)操作，從中選出一些圖，針對(duì)某一個(gè)因素進(jìn)行探究，并通過分析彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，說明你的探究結(jié)果。(1)探究的因素是。選用的圖是(填序號(hào))。探究的結(jié)果是。(2)上述所設(shè)計(jì)的方案，采用的方法是。A.控制變量法B.轉(zhuǎn)換法C.模型法D.等效法思路提示探究“影響浮力大小的因素”時(shí)，可以猜想浮力大小與液體的密度、物體浸在液體中的深度以及物體排開液體的體積有關(guān)，探究時(shí)要采用控制變量法。例題6某同學(xué)在溫度一定的條件下，做“探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素”的實(shí)驗(yàn)，采用了控制變量法，表7-2給出了實(shí)驗(yàn)中所用到的導(dǎo)體情況。(1)選擇A、G導(dǎo)體進(jìn)行對(duì)比，是為了探究導(dǎo)體電阻大小與的關(guān)系；(2)選擇A、D導(dǎo)體進(jìn)行對(duì)比，可得出的結(jié)論是。表7-2導(dǎo)線代號(hào)ABCDEFG長(zhǎng)度/m1.00.51.51.01.51.51.0橫截面積/cm21.20.81.00.60.81.01.2材料錳銅鎢鎳鉻錳銅鎢錳銅鎢(3)選擇B、E導(dǎo)體進(jìn)行對(duì)比，可得出的結(jié)論是。思路提示決定導(dǎo)體電阻大小的因素有三個(gè)：導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積，并且與長(zhǎng)度成正比，與橫截面積成反比；由于導(dǎo)體的電阻與三個(gè)因素有關(guān)，所以探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素時(shí)要用到控制變量法；探究電阻大小與哪個(gè)因素有關(guān)時(shí)，就要控制其他的因素不變，只改變一個(gè)因素。例題7小青同學(xué)認(rèn)為“兩個(gè)電阻R?和R?串聯(lián)的總電壓U與R?兩端的電壓和R?兩端的電壓之和相等”，即“U=U?+U?"。于是她利用圖7-6所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，其中R?、R?為電阻箱，電源電壓不變。小青進(jìn)行表7-3U?/V1.61.21.42.22.01.1U?/V1.41.81.60.81.01.9U/V3.03.03.03.03.03.0(1)把三個(gè)電壓表調(diào)零，斷開開關(guān)，按圖連接實(shí)驗(yàn)電路。(2)分別調(diào)節(jié)兩個(gè)電阻箱到某一阻值，試觸后閉合開關(guān)，讀出電壓表V?、V?和V的示數(shù)U?、(3)改變兩個(gè)電阻箱的阻值，仿照步驟(2)，再做5次實(shí)驗(yàn)。①小青所探究的問題的自變量是。②根據(jù)小青同學(xué)的實(shí)驗(yàn)存在的主要問題是。思路提示(1)自變量是最初變動(dòng)的量，因變量是由于自變量的變動(dòng)而引起變動(dòng)的量；實(shí)驗(yàn)證明U=U?+U?,則自變量為U?+U?(2)實(shí)驗(yàn)過程中為了得到普遍性規(guī)律，應(yīng)改變自變量的大小，多做幾次，得出結(jié)論。針對(duì)訓(xùn)練1.物理研究中常常會(huì)用到“控制變量法”、“等效替代法”、“類比法”、“模型法”等研究方法，下面用到“等效替代法”的是()。A.研究磁場(chǎng)時(shí)，引入了磁感線來描述磁場(chǎng)B.研究電流與電壓關(guān)系時(shí)，控制電阻不變C.研究電壓時(shí)，我們可以通過對(duì)比水壓來認(rèn)識(shí)它D.研究?jī)蓚€(gè)阻值為R的電阻串聯(lián)時(shí)，可用一個(gè)阻值為2R的電阻來代替2.在學(xué)習(xí)摩擦力時(shí)，小麗猜想影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素可能為接觸面的粗糙程度、接觸面間的壓力、接觸面的面積。為了驗(yàn)證“物體所受滑動(dòng)摩擦力的大小可能與接觸面的面積大小有關(guān)”這一猜想，她找來一個(gè)大木板，把其中一個(gè)面涂成紅色，又請(qǐng)爸爸把木板做成兩個(gè)帶掛鉤的邊長(zhǎng)不同的正方體，還準(zhǔn)備了已調(diào)零的彈簧測(cè)力計(jì)、一端帶定滑輪的長(zhǎng)木板、細(xì)線。小麗根據(jù)自己的猜想進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。(1)按圖7-7組裝實(shí)驗(yàn)器材，將小正方體木塊紅色面朝下放在木板上，豎直向上緩慢勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，待測(cè)力計(jì)示數(shù)穩(wěn)定時(shí)讀出拉力F的數(shù)值并記錄。(2)用大正方體木塊換下小正方體木塊，并使木塊紅色面朝下放在木板上，仿照步驟(1)再做一次。(3)滑動(dòng)摩擦力f=F，比較兩次滑動(dòng)摩擦力的大小驗(yàn)證自己猜想的對(duì)錯(cuò)。分析小麗的實(shí)驗(yàn)操作請(qǐng)回答。①兩個(gè)正方體木塊紅色面朝下放置的目的是。②做實(shí)驗(yàn)時(shí)“緩慢勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)”的原因是。③小麗的實(shí)驗(yàn)探究過程存在的問題是。3.用控制變量法來研究電流、電壓、電阻的關(guān)系。測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表7-4和表7-5所示。表7-4U=3V表7-5R=10ΩU/VU/V246I/A0.20.40.6R/Ω51015I/A0.60.30.2表一數(shù)據(jù)說明：。表二數(shù)據(jù)說明：。4.如圖7-8所示，實(shí)驗(yàn)桌上有兩個(gè)完全相同的燒瓶，燒瓶?jī)?nèi)裝有質(zhì)量相等、初溫相同的煤油和兩支完全相同的溫度計(jì)，燒瓶?jī)?nèi)還分別裝有阻值為10Ω的電阻絲R?和阻值為5Ω的電阻絲R?。實(shí)驗(yàn)桌上還有滿足實(shí)驗(yàn)要求的電源、電阻箱和開關(guān)各一個(gè)，電流表和停表各一塊，導(dǎo)線若干。小新利用上述實(shí)驗(yàn)器材證明“電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電阻阻值大小有關(guān)”。小新的主要實(shí)驗(yàn)過程如下：(1)將電阻箱、電流表及圖7-8(a)所示的裝置甲串聯(lián)接入電路中，將電阻箱的阻值調(diào)為5Ω。(2)閉合開關(guān)，同時(shí)按下停表開始計(jì)時(shí)，記錄電流表的示數(shù)0.3A，通電時(shí)間為2min時(shí)，停止計(jì)時(shí)，記錄此時(shí)溫度計(jì)的示數(shù)40℃，斷開開關(guān)。(3)用圖7-8(b)所示的裝置乙替換電路中的裝置甲，將電阻箱的阻值調(diào)為10Ω，閉合開關(guān)，同時(shí)按下停表開始計(jì)時(shí)，觀察電流表示數(shù)仍為0.3A，當(dāng)溫度計(jì)示數(shù)為40°C時(shí)，停止計(jì)時(shí)，讀出通電時(shí)間5min，記錄數(shù)據(jù)，斷開開關(guān)。于是小新認(rèn)為“電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電阻阻值大小有關(guān)”。請(qǐng)根據(jù)以上敘述回答下列問題。①小新實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題：。②請(qǐng)你針對(duì)小新實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題，寫出改進(jìn)措施。5.小李同學(xué)為了探究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)，分別將兩個(gè)外形相同、線圈匝數(shù)分別為60匝和120匝的電磁鐵接入如圖7-9所示的電路中，閉合開關(guān)S后，用電磁鐵吸引大頭針，并移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，得到如表7-6所示的數(shù)據(jù)。(1)分析第①、②、③次的實(shí)驗(yàn)記錄,發(fā)現(xiàn)相同時(shí),,磁性越強(qiáng);(2)分析第次的實(shí)驗(yàn)記錄，發(fā)現(xiàn)電流相同時(shí)，，磁性越強(qiáng)；(3)常見的探究問題的方法有控制變量法、等效代換法、類比法和建模法。本探究實(shí)驗(yàn)所采用的主要方法是。表7-660匝的電磁鐵120匝的電磁鐵實(shí)驗(yàn)次數(shù)①②③④⑤⑥電流表示數(shù)/A0.60.81.00.60.81.0吸引大頭針的最大數(shù)目/枚810121620246.實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有如下實(shí)驗(yàn)器材：一個(gè)帶支架且有刻度的杠桿(如圖7-10所示)、一個(gè)量程為0~5N的彈簧測(cè)力計(jì)、十個(gè)質(zhì)量均為100g的鉤碼和兩段細(xì)繩。請(qǐng)利用上述實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)，如果阻力和阻力臂保持不變，則動(dòng)力與動(dòng)力臂成反比。(1)本實(shí)驗(yàn)需要控制的不變量是；(2)本實(shí)驗(yàn)中的自變量是，改變自變量的方法是;(3)畫出記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。7.探究“物體的動(dòng)能與質(zhì)量和速度是否有關(guān)”實(shí)驗(yàn)中，小明先探究“物體的動(dòng)能與質(zhì)量是否有關(guān)”，所用的器材為一個(gè)用長(zhǎng)木板搭成的斜面、三個(gè)質(zhì)量不同的實(shí)心鐵球、一個(gè)木塊。各器材的組裝示意圖如圖7-11(a)所示。(1)每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，都要將鐵球從斜面的由靜止釋放，其目的是