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【摘要】新课程与旧体系的一个重要区别,是注重探究,如何正确进行物理探究,是每一位学习者必须掌握的方法,在此,介绍一种科学探究的方法——控制变量法,希望对初学者有一定的帮助。
【关键词】控制变量法 物理 科学 探究
人类认识自然的过程总是循序渐进的,许多物理现象的认识总是遵循猜想、论证、最后通过分析归纳总结得出科学理论的过程,这就是物理探究。由于影响物理量的因素较多,或在我们没有认识这些物理量之前,猜想影响它的因素较多,为了探究这个物理量与其中一个因素的关系,我们总是控制其它因素,使它们保持不变,进而寻找物理量与这个因素间有无关系或有什么关系,这种探究问题的方法叫做控制变量法。
形如:物理量Ⅹ,影响它的因素可能有a、b、c、d等(以四个为例),要探究Ⅹ与a有没有关系或有什么关系,我们就去找b、c、d都相同(控制变量),只有a不同的两个或两个以上物体,来探究它们的Ⅹ的大小,通过比较就可以找出Ⅹ与a的关系。其余各因素以此类推。
只要影响一个物理量的因素可能有两个或两个以上,进行探究时,通常都运用这一方法。如:速度、密度、压强、浮力、摩擦力、功、功率、电阻、电流、电热等等。
下面就这一方法举两个例子:
例1、探究摩擦力的大小与什么有关?
猜想:⑴与压力有关、⑵与接触面的粗糙程度有关、⑶与接触面积有关。
实验:某同学找了一块各个面粗糙程度相同的长方体木块和一把测力计。
步骤1:将木块平放在一水平长木板上,用测力计拉着作匀速直线运动,记下测力计的示数F1=5N。(匀速拉动时,摩擦力等于拉力)
步骤2:在平放的木块上放一个砝码,用测力计拉着在同一水平长木板上作匀速直线运动,记下测力计的示数F2=5.5N。
步骤3:将木块侧放在同一长木板上,用测力计拉着作匀速直线运动,记下测力计的示数F3=5N。
步骤4:在木板上铺一张毛巾,将木块平放在毛巾上用测力计拉着作匀速直线运动,记下测力计的示数F4=5.4N。
分析、归纳:
⑴由步骤1、2分析:控制了接触面的粗糙程度和接触面积不变,探究的是摩擦力与压力大小的关系,比较F1 ⑵由步骤1、3分析:控制了压力和接触面的粗糙程度不变,探究的是摩擦力与接触面积的关系,比较F1=F3可知,摩擦力接触面积无关。
⑶由步骤1、4分析:控制了压力和接触面积不变,探究的是摩擦力与接触面的粗糙程度的关系,比较F1 例1、探究液体内部压强与什么有关?
猜想:⑴与方向有关、⑵与深度有关、⑶与液体密度有关。
实验:某同学用实验室的压强计做如下实验
分析、归纳
⑴由1、2、3次分析:控制了液体的密度和深度不变,探究的是液体内部压强与方向的关系,由高度差相等,可得液体内部向各个方向都有压强,且压强的大小与方向无关。
⑵由1、4次分析:控制了液体的密度和方向不变,探究的是液体内部压强与深度的关系,由高度差3.5cm>3cm可得液体内部压强与深度有关,深度越深,压强越大。
⑶由1、5次分析:控制了深度和方向不变,探究的是液体内部压强与液体密度的关系,由高度差3cm>2.8cm可得液体内部压强与液体密度有关,密度越大,压强越大。
(作者单位:550412贵州省瓮安县中坪中学)
【关键词】控制变量法 物理 科学 探究
人类认识自然的过程总是循序渐进的,许多物理现象的认识总是遵循猜想、论证、最后通过分析归纳总结得出科学理论的过程,这就是物理探究。由于影响物理量的因素较多,或在我们没有认识这些物理量之前,猜想影响它的因素较多,为了探究这个物理量与其中一个因素的关系,我们总是控制其它因素,使它们保持不变,进而寻找物理量与这个因素间有无关系或有什么关系,这种探究问题的方法叫做控制变量法。
形如:物理量Ⅹ,影响它的因素可能有a、b、c、d等(以四个为例),要探究Ⅹ与a有没有关系或有什么关系,我们就去找b、c、d都相同(控制变量),只有a不同的两个或两个以上物体,来探究它们的Ⅹ的大小,通过比较就可以找出Ⅹ与a的关系。其余各因素以此类推。
只要影响一个物理量的因素可能有两个或两个以上,进行探究时,通常都运用这一方法。如:速度、密度、压强、浮力、摩擦力、功、功率、电阻、电流、电热等等。
下面就这一方法举两个例子:
例1、探究摩擦力的大小与什么有关?
猜想:⑴与压力有关、⑵与接触面的粗糙程度有关、⑶与接触面积有关。
实验:某同学找了一块各个面粗糙程度相同的长方体木块和一把测力计。
步骤1:将木块平放在一水平长木板上,用测力计拉着作匀速直线运动,记下测力计的示数F1=5N。(匀速拉动时,摩擦力等于拉力)
步骤2:在平放的木块上放一个砝码,用测力计拉着在同一水平长木板上作匀速直线运动,记下测力计的示数F2=5.5N。
步骤3:将木块侧放在同一长木板上,用测力计拉着作匀速直线运动,记下测力计的示数F3=5N。
步骤4:在木板上铺一张毛巾,将木块平放在毛巾上用测力计拉着作匀速直线运动,记下测力计的示数F4=5.4N。
分析、归纳:
⑴由步骤1、2分析:控制了接触面的粗糙程度和接触面积不变,探究的是摩擦力与压力大小的关系,比较F1
⑶由步骤1、4分析:控制了压力和接触面积不变,探究的是摩擦力与接触面的粗糙程度的关系,比较F1
猜想:⑴与方向有关、⑵与深度有关、⑶与液体密度有关。
实验:某同学用实验室的压强计做如下实验
分析、归纳
⑴由1、2、3次分析:控制了液体的密度和深度不变,探究的是液体内部压强与方向的关系,由高度差相等,可得液体内部向各个方向都有压强,且压强的大小与方向无关。
⑵由1、4次分析:控制了液体的密度和方向不变,探究的是液体内部压强与深度的关系,由高度差3.5cm>3cm可得液体内部压强与深度有关,深度越深,压强越大。
⑶由1、5次分析:控制了深度和方向不变,探究的是液体内部压强与液体密度的关系,由高度差3cm>2.8cm可得液体内部压强与液体密度有关,密度越大,压强越大。
(作者单位:550412贵州省瓮安县中坪中学)