实验设计中控制变量题例析

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欧姆定律的研究方法：研究I跟U、R的关系保持R不变，改变U，研究I跟U的关系保持U不变，改变R，研究I跟R的关系V 当研究多个因素之间的关系时，往往先控制住其它几个因素不变，集中研究其中一个因素变化所产生的影响，这种方法叫控制变量法。控制变量法是科学实验常用的方法，是实验的精髓，而设置对照组是常用的控制实验条件的方法。一、控制变量在物理中的应用例1、小柯同学在“研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度关系” 时，设计了如下图所示的实验。该实验需要改进的地方是_____________。

木板棉布例2、我们在学习牛顿第一定律时，曾对“如果物体不受到力的作用，是不是会立刻停止运动”的猜想进行过探究活动。实验方案是利用小车的运动对比来进行探究。如图(乙是甲的截面图)，我们让小车从斜面自由下滑，然后通过表面粗糙程度不同的水平面。实验中，需要控制相同的量是__________________,比较的两个变量是平面的粗糙程度和________________。

例3、近年来，交通部门加大了打击汽车超载超速的力度，这是为了交通安全和延长公路的使用年限。（1）为什么要严禁超载？某课题组利用斜面、小球和木块进行研究。

让质量不同的小球分别从同一高度，

静止开始滑下（如图甲所示）.小球经过A点时，速度相等。请根据实验现象，用学过的科学知识，解释超载存在的安全隐患。

（2）为了解释严禁超速的原因。

他们利用小球和斜面进行研究，让

同一小球从A、B两点静止开始滑

下（如图乙所示）。请根据实验现象，用学过的科学知识，解释超速存在的安全隐患。

(乙)例4、小柯同学为了研究“通电导体放出的热量与哪些因素有关”，按照下图所示的装置进行实验.在甲、乙两瓶中里装满煤油,瓶中各放一根电阻丝R甲和R乙并使R甲＞R乙，把两个瓶子里的电阻丝串联起来，通电一段时间后，可以看到甲瓶玻璃管中的煤油上升得高一些。这说明电阻越大，电流产生的热量______（填“越大”、“越小”或“不变”）。

利用该实验装置，研究导体放出的热量与电流大小的关系，应该怎样做？速度、密度、力的三要素、滑动摩擦力、压强、欧姆定律、比热、电功、焦耳定律、浮力等知识的教学过程中都用到了控制变量法。

二、控制变量在化学中的应用例1、某自然科学小组在学习了催化剂知识后，想研究氧化铜能否在氯酸钾受热分解的反应中起催化作用，设计了如下对比实验： ①取两份氯酸钾分别装入大小相同的试管中，并在一份中加入n克氧化铜粉未；

②将两份氯酸钾在相同条件下同时加热，并将产生的气体通入水中，观察两份药品产生气体的最初时间和快慢速率；

③停止加热、冷却，将加入氧化铜的那份反应后的混合物加水溶解、过滤、洗涤、干燥得到不溶物

④观察不溶物的状态和颜色

⑤最后一步是研究

例2、金属铁在潮湿的空气里容易生锈。为了进一步探究铁生锈是否与铁的纯度有关以及在家庭厨房某某，铁制品经常与食盐接触对其锈蚀程度是否有影响，科学兴趣小组的同学设计了如下甲、乙、丙、丁四个实验，实验的材料及几天后的锈蚀程度记录内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 C、有无机盐是控制的唯一变量

D、控制光照和温度与实验无关

四、解题思路控制变量的题目所研究的问题有一定数量的变量，它涉及到的知识往往不难，而要求知识面可能比较宽，也可能会出现一些新知识，要尽量避免新知识对解题的干扰。

设置实验对照组是常用的控制实验条件的方法，实验组和对照组之间除研究对象外其它方面都应是相同的，实验组是接受实验变量处理的对象组，而不接受实验变量处理的对象组就是对照组。对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保持“其它条件的完全相同”。解题时要根据题目的要求，需要研究的问题是什么，影响因素有哪些，需要控制哪些变量相同，然后给予解决。

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