昭通2020名师助考⑫ 丨掌握控制变量法轻松搞定中考物理实验探究题

当某个物理量由几个因素共同决定时，为了分别得出它与各个因素的关系，我们采用控制几个因素不变，只改变其中一个因素的实验探究方法叫控制变量法。通过这种方法得出的实验结论，一般表述为：当××一定时，××与××成××关系。这类题目的关键词是：“相同”“一定”“不同”。控制变量法在整个初中探究性实验中应用非常广泛，它是我们进行实验设计、科学探究和得出可靠结论的主要方法，同时也是历年中考物理实验题常考的重点方法。下面以历年中考实验真题进行分析说明：

例1、（2017昆明卷）在探究滑动摩擦力与哪些因素有关的实验中：

先后用相同的力将手按在不同的接触面上滑动时，感觉受到的阻碍是不同的，由此猜想滑动摩擦力大小可能与有关；先后用大小不同的力将手按在同一接触面上滑动时，感觉受到的阻碍也是不同的，猜想滑动摩擦力大小还可能与有关。

一个同学在用弹簧测力计测量滑动摩擦力时，采用了如图所示的方式，这种操作是的。

根据，实验中应该、地拉滑块，滑动摩擦力的大小才拉力的大小。一个同学认为滑动摩擦力大小还与接触面积的大小有关，于是他设计了一个实验方案，下面是该方案中的一个环节：“将两个材质和光滑程度均相同、体积不同的木块放在同一水平桌面上，让两个木块与桌面的接触面积不同”。他对这个环节的设计是的，原因是。

解析：先后用相同的力将手按在不同的接触面上滑动时，感觉受到的阻碍是不同的，说明摩擦力不同，由此猜想滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关；先后用不同的力在同一接触面上滑动时，感觉受到的阻碍不同，说明摩擦力的大小还可能与压力有关。实验中为了测量滑动摩擦力的大小，应用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块，使它沿水平长木板做匀速直线运动，目的是利用二力平衡条件，使弹簧测力计对木块的拉力等于木块受到的摩擦力。故图中所示的方式错误。要探究滑动摩擦力大小与接触面积的大小关系，需要控制压力和接触面的粗糙程度相同，接触面的大小不同，而“将两个材质和平滑程度均相同、体积不同的木块放在同一水平桌面上，让两个木块与桌面的接触面积不同”，就会导致木块对地面的压力不相等，故他对这个环节的设计是错误的。

点拨：滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关；在探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系时，应控制压力不变，只改变接触面的粗糙程度。同理，要探究滑动摩擦力大小与压力的关系时，又要控制接触面的粗糙程度相同，也就是题干中的同一接触面上滑动，只改变压力的大小。探究滑动摩擦力大小与接触面积的大小关系，需要控制压力和接触面的粗糙程度相同，只改变接触面的面积大小。通过本题可以看出，利用控制变量法，就能轻松地得出可靠的实验结论。

例2、（2018昆明卷第20题7分）在探究“物质吸热规律”的实验中：

（1）取质量的水和煤油放入两个相同的容器里，用同样的两个酒精灯对它们加热（如图所示）。加热时，上下缓慢地提拉搅拌器，这是为了使水和煤油受热。

（2）实验中加热时间相同，水和煤油吸收的热量可以认为是相同的，假设加热时间1min，吸收的热量为Q，经过实验得到了以下两组数据：

从表中的数据可以得到：

①相同质量的水或煤油，它们吸收相同的热量后升高的温度几乎是______的；

②相同质量的水和煤油，它们吸收相同的热量后升高的温度是的。

（3）由（2）中①、②两个结论发现，不同物质吸热的本领不同，为了描述物质吸热本领，引入了一个物理量，它就是。

解析：（1）由表中数据可知应取质量相等的水和煤油，为使受热均匀，要上下缓慢地提拉搅拌器。（2）根据实验数据可求出，相同质量的水（或煤油）吸收相同热量后升高的温度几乎是相同的，但相等质量的水和煤油，它们吸收相同的热量后升高的温度是不同的。（3）物质不同，吸热能力不同，引入比热容这个物理量来描述物质吸热本领。

点拨：在探究不同物质吸热情况的实验中要控制物质的质量相等和吸收的热量相同（相同酒精灯加热相同时间），测得同种物质升高的温度几乎相同；不同物质升高的温度不相同，探究得出不同物质的比热容不同的实验结论。实验中的核心思想方法就是控制变量法。

例3、（2016云南省卷）小明在探究“通过导体的电流跟电压的关系”实验中，根据实验目的设计出实验电路图，并按电路图连接实验器材如图甲所示。

（1）电路中还有一根导线未连接，请在图甲中以笔画线代替导线，将电路连接完整。

（2）连接电路过程中，开关应处于__状态，闭合开关前应将滑动变阻器滑片调至阻值最__的位置。

（3）实验中要控制__不变，通过调节滑动变阻器改变定值电阻两端的．

（4）电流表和电压表示数记录如表：

表中空白处的电流值如图乙所示，该值为__A。

（5）分析实验数据可得结论：当电阻一定时,__。

解析：（1）滑动变阻器串联接入电路，一上一下连接。（2）连接电路过程中，开关应处于断开状态，闭合开关前应将滑动变阻器滑片调至阻值最大的位置。（3）实验中要控制电阻不变，通过调节滑动变阻器改变定值电阻两端的电压。（4）电流表的读数应为0.28A。（5）分析实验数据可得结论：当电阻一定时，通过导体的电流与其两端的电压成正比。

点拨：在探究“通过导体的电流跟电压的关系”实验中，要求控制导体的电阻不变，改变导体两端所加电压，测得对应电流值，分析数据得出当电阻一定时，导体中的电流和其两端的电压成正比。实验中的核心思想方法也是控制变量法。

初中用到控制变量法的探究性实验很多，为了方便同学们复习，我们把主要的一些实验归纳如下表：

从上面的归纳可以看出初中阶段，控制变量法应用非常广泛，所以掌握了控制变量法，就掌握了绝大多数的实验的思想和方法，就能提升同学们的实验能力，轻松攻克实验题！并且，物理是一门以实验为基础的学科，攻克了实验，我们就掌握了物理学的一些基本方法和能力，考出好成绩就是一件轻松、自然的事情了！

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