专题突破(4)——控制变量法（PPT）-【全效作业本】2022-2023学年高中必修第一册物理（人教版2019）

专题突破(四)——控制变量法 核心素养方法 专题 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 方法解读 典例剖析 小试牛刀 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 人类在探索自然规律的过程中，总结了许多科学的研究方法：等效替代法、控制变量法、实验推理法和理想模型法等。而“控制变量法”在中学物理教学中有着广泛的应用，是物理中常用的探索、分析和解决问题的科学方法之一。 控制变量法：当研究多个因素之间的关系时，往往先控制住其他几个因素不变，集中研究其中一个因素(变量)的变化对另一个因素(变量)所产生的影响，然后找出它们之间的关系，得出结论。 控制变量法进行科学探究时需考虑以下几点： 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 1．确定研究对象(P)、实验变量和控制变量； 2．如何保持控制变量不变； 3．如何改变实验变量； 4．如何观察或测量研究对象。 初中时，我们学习了影响电磁铁的磁性强弱的因素(实验1)和影响动能大小的因素(实验2)。 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 【例1】　请设计一个探究“滑动摩擦力与物体运动的速度是否有关”的实验。要求写出实验器材和实验步骤。 【答案】 当探究的问题为“一个因素与几个因素的关系”时，同时研究是非常复杂的，必须利用“控制变量法”。这种方法在实验设计题中经常用到。 滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关。要探究是否与速度有关，需要控制压力和接触面的粗糙程度不变，改变物体运动的速度，观察滑动摩擦力变化的情况，从而探究出滑动摩擦力与物体运动的速度是否有关。物体运动速度的变化可以通过拉物体的快慢来实现，物体选用木块，滑动摩擦力可以用弹簧测力计测得。 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 设计方案： 实验器材：弹簧测力计、细线、木块、木板。 实验步骤：(1)将木板水平放置，木块置于其上，通过细线用弹簧测力计水平拉木块以某一速度做匀速直线运动，读出弹簧测力计的示数F1；(2)以不同的速度重复上述实验过程，读出弹簧测力计的示数F2、F3；(3)分析实验数据F1、F2、F3，得出结论。　 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 【例2】　请设计一个“探究加速度与力、质量的关系”的实验，写出实验装置、过程、结论及注意事项。 【答案】 1.实验装置 图1为俯视图，图2为侧视图。 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 2．实验过程 (1)加速度与力的关系(控制变量质量不变)； (2)加速度与质量的关系(控制变量力不变)。 3．实验结论 物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比。 4．注意事项 需要平衡小车的摩擦力，同时释放小车，同时停止。 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 1．为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，A、B两同学设计了如图甲所示的实验装置。其中小车的质量为M，沙和沙桶的质量为m，与小车相连的滑轮的质量为m0。力传感器可测出轻绳中的拉力大小，重力加速度为g。实验时先平衡摩擦力。 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 2K－m0 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 平衡摩擦力过度 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 F′ 等效替代法 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 3.00(2.99～3.02都可以) AD 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 3．为了“探究安培力与电流大小、导线长度的关系”，某小组同学利用了如图a所示的装置，将磁铁组置于电子秤上，通电导线静置于磁场中，电流方向与匀强磁场方向垂直，则通电导线受到向上(或向下)安培力作用。根据牛顿第三定律，磁铁会受到等大反向的反作用力，电子秤的示数会发生变化，利用Excel来处理实验数据和绘制F－I、F－L的图像，其绘制的图像如图b所示。 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 正比 正比 方法解读 典例剖析 小试牛刀 《全效作业本》 物理 必修 第一册 实验目的 研究对象(P)