物理实验中“控制变量法”的应用

物理实验中“控制变量法”的应用

桐梓县容光中学刘再平

所谓控制变量法指的是：为了弄清某些现象变化的原因和规律，在研究一个物理量与几个因素间的关系时，我们往往先控制其它几个因素不变，集中研究其中一个因素变化时所产生的影响。它在很多领域有着广泛的运用，更是初中物理实验中最为重要的实验方法之一，下面就以“滑动摩擦力的大小与哪几个因素有关”这一实验谈谈控制变量法的应用。

一、明确滑动摩擦力的大小可能与哪几个因素有关。

这是应用控制变量法研究问题的初步条件，也是科学探究的第一步环节，即猜想与假设。这一环节要求同学们根据自己的知识和经验对所研究的问题提出较合理的设想，便于下一步利用控制变量法进行逐个研究。，在研究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”实验前，就应该明确摩擦力的大小可能与压力大小有关、可能与接触面的粗糙程度有关、可能与接触面积有关、可能与物体所处的空间位置有关、可能与物体运动的速度有关等。

二、明确哪些因素应该变而哪些因素应该不变

这一步是应用“控制变量法”解决问题的关键。在探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度是否有关时，同学们应该明确必须控制压力的大小、接触面积

大小等所有因素不变，只改变接触面的粗糙程度，测量出对应的滑动摩擦力的大小；在探究滑动摩擦力的大小与压力大小是否有关时，同学们应该明确必须控制接触面的粗糙程度、接触面积大小等所有因素不变，只改变压力大小，测量出对应的滑动摩擦力的大小。

三、明确怎样控制不变量和变量

这一步是应用“控制变量法”解决问题的根本。在探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度是否有关时、且存在怎样的关系时，同学们应该明确怎样控制不变量和变量，即找到某种方法去控制压力的大小、接触面积大小等因素不变，同时还要控制接触面的粗糙程度有规律的改变。当然，要控制压力大小不变，三次实验最好用同样的重物压在受力面上，而不能改变重物的重；要保证接触面积大小不变，应该控制三次实验过程只能用重物的一个面，而不能换用其它受力面，依次类推。当然，要控制接触面的粗糙程度有规律的改变，可以使三次实验过程中接触面逐渐变得粗糙，比如，第一次实验可以让重物直接在较光滑的木板上匀速滑动，第二次实验可以在木板上铺一张报纸（将报纸揉皱），再让重物在报纸上滑动，第三次实验可以在木板上铺一张毛巾并固定好，再让重物在毛巾上滑动。测量出三次实验对应的滑动摩擦力数据，通过分析，我们就能得出滑动摩擦力随接触面的粗糙程度变化的规律。同样，在探究滑动摩擦力的大小与压力大小是否有关时，同学们应该明确怎样控制接触面的粗糙程度、接触面积大小、物体运动

的速度等所有因素不变，同时还要控制压力大小有规律的改变，当然，要控制接触面的粗糙程度不变，三次实验只能用同样的接触面；要控制压力大小有规律的改变，第一次实验可以只用重物在接触面上滑动，第二次实验可以在重物上加上一个钩码在同一接触面上滑动，第三次实验可以在重物上加上两个钩码再在同一接触面上滑动；再测量出三次实验对应的滑动摩擦力数据，通过分析，我们就能得出滑动摩擦力随压力变化的规律。以此类推，通过实验分析，我们可得出滑动摩擦力的大小与哪几个因素有关。

通过对实验“滑动摩擦力的大小与哪几个因素有关”的探究我们发现，控制变量法的基本过程是：一、控制其它所有因素不变，二、改变所研究的因素，三、观察所研究的物理量。控制变量法在探究影响蒸发快慢的因素，影响压力作用效果的因素，决定电阻大小的因素；电流与电压电阻的关系，电功大小与哪些因素有关，电流通过导体产生的热量与哪些因素有关；通电导体在磁场中受力方向等实验中都有广泛的应用，学生掌握了控制变量方法对学好物理有一定帮助的。