熱點02控制變量法控制變量法是科學(xué)研究中的重要方法，利用控制變量法探究問題的一般程序為：1．對可能影響研究問題的因素（物理量）進行分析，作出假設(shè)。2．利用控制變量法控制其他因素不變，對每個因素依次進行研究，找到該因素和所研究問題間的關(guān)系。3．綜合判斷所有因素和所研究問題之間的關(guān)系。比如在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，我們研究的方法是：先保持物體的質(zhì)量一定，研究加速度與力的關(guān)系，再保持力不變，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后綜合得出物體的加速度與它受到的合外力及物體的質(zhì)量之間的關(guān)系；類似的還有：探究影響力的作用效果的因素；探究滑動摩擦力與哪些因素有關(guān)；探究影響電阻大小的因素；探究通電導(dǎo)體在磁場中的受力方向與哪些因素有關(guān)；探究單擺的周期與哪些因素有關(guān)。例題1.圖為“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量關(guān)系”的實驗裝置圖。（1）下面列出了一些實驗器材：電火花打點計時器、紙帶、帶滑輪的長木板、墊塊、小車和砝碼、砂和砂桶、天平（附砝碼）。除以上器材外，還需要的有____________A．秒表

B．刻度尺

C．交流電源

D．直流電源（2）本實驗采用的科學(xué)方法是____________A．理想實驗法

B．控制變量法

C．類比法（3）實驗中，需要平衡摩擦力和其它阻力，正確操作方法是__________（選填選項前的字母）。A．改變小車的質(zhì)量

B．把長木板右端墊高在不掛重物且___________（選填選項前的字母）的情況下，輕推一下小車。若小車拖著紙帶做勻速運動，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其它阻力的影響。A．計時器打點

B．計時器不打點（4）某同學(xué)在研究“外力一定時，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時，保持砂和砂桶的質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量SKIPIF1<0，得到小車加速度SKIPIF1<0與質(zhì)量SKIPIF1<0的7組實驗數(shù)據(jù)，如下表所示。在圖所示的坐標(biāo)紙上已經(jīng)描好了6組數(shù)據(jù)點，請將余下的一組數(shù)據(jù)描在坐標(biāo)紙上，并作出SKIPIF1<0圖像___________。次數(shù)1234567SKIPIF1<00.620.560.480.400.320.240.15SKIPIF1<00.250.290.330.400.500.711.00（5）在研究“加速度與力的關(guān)系”時，認為桶和砂所受的重力等于使小車做勻加速直線運動的合力。實驗中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的總質(zhì)量SKIPIF1<0比小車質(zhì)量SKIPIF1<0小得多。請分析說明這個要求的理由___________。例題2.某實驗小組的同學(xué)利用如圖所示的實驗裝置探究小車勻加速運動速度和位移的關(guān)系并測量小車（含遮光條）的質(zhì)量M。以下是該實驗的主要步驟：①實驗小組的同學(xué)用刻度尺測量出遮光條的寬度d②掛上托盤和砝碼，改變木板的傾角，使小車（含遮光條）沿木板勻速下滑；③取下托盤和砝碼，測出其總質(zhì)量為m，讓小車從起點由靜止出發(fā)沿木板下滑通過光電門并通過計算機記錄了擋光時間t；④改變砝碼質(zhì)量和木板傾角，重復(fù)步驟②③，每次釋放小車位置相同且光電門在木板上位置不變，用刻度尺測出小車在起點時遮光條的中點到光電門的距離L，已知重力加速度為g。根據(jù)實驗步驟回答以下問題（結(jié)果均用m、k、g、d、L表示）：（1）根據(jù)步驟③可知，小車受到的合外力為___________。（2）某小組成員通過實驗記錄的數(shù)據(jù)作出SKIPIF1<0圖像，若已知該圖像斜率為k，則小車的質(zhì)量SKIPIF1<0___________。物理學(xué)中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制其他因素（變量）不變只改變其中的一個因素，來單獨研究這個因素對事物的影響，依次對每一個因素加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。推導(dǎo)物理量之間的關(guān)系時一定要結(jié)合所學(xué)的規(guī)律，寫出函數(shù)關(guān)系式。數(shù)據(jù)處理時，通常用圖像法，經(jīng)常把曲線轉(zhuǎn)化為直線，再利用直線的斜率、截距求出所求的物理量。（建議用時：30分鐘）1．某實驗小組設(shè)計了如下圖（a）所示的實驗裝置，通過改變重物的質(zhì)量，利用計算機可得滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖像。他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條SKIPIF1<0圖線，如圖（b）所示。①圖線___________是在軌道左側(cè)抬高成斜面情況下得到的（選填A(yù)或B）；②滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量SKIPIF1<0___________SKIPIF1<0；③滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)SKIPIF1<0_______。（取重力加速度SKIPIF1<0）2．某小組測量某金屬細桿的電阻率，應(yīng)用了學(xué)生電源E、定值電阻R0、電壓表V1和V2、電阻箱R等器材，操作步驟如下：（1）用游標(biāo)卡尺測其長度用L表示，示數(shù)如圖甲所示可知其長度為___________mm；用螺旋測微器測量其橫截面直徑用D表示，示數(shù)如圖乙所示，可知其直徑為___________mm。（2）先用多用電表粗測其電阻，選用“×10”倍率的電阻擋測量，發(fā)現(xiàn)多用電表指針偏轉(zhuǎn)角度過大，因此需選擇___________（選填“×1”或“×100”）倍率的電阻擋，然后必須重新___________，再測出金屬桿電阻。（3）按丙圖電路圖連接電路，a、b間器件表示金屬桿，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱，記錄兩電壓表和電阻箱的讀數(shù)，繪制出丁圖，可計算出金屬桿的阻值R′=___________Ω，用L、D、R′表示出該金屬桿的電阻率ρ=___________；（4）從系統(tǒng)誤差角度看，由丁圖計算出的阻值R′___________真實值（選填“大于”、“小于”或“等于”）。3．（1）興趣小組的同學(xué)測量某金屬絲的電阻率。①用螺旋測微器在金屬絲上三個不同位置分別測量金屬絲的直徑。某次測量時，螺旋測微器示數(shù)如圖甲所示，讀數(shù)為___________mm。實驗中，某同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量干電池的直徑時示數(shù)如圖乙所示，則干電池的直徑測量值為___________cm；②為測量該金屬絲的電阻，實驗室可提供的實驗器材有：A．待測金屬絲Rx（接入電路部分的阻值約5Ω）B．直流電源E（電動勢4V）C．電流表A（0~0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）D．電壓表V（0~3V，內(nèi)阻約3kΩ）E．滑動變阻器R1（0~10Ω，允許通過的最大電流2A）F．滑動變阻器R2（0~100Ω，允許通過的最大電流0.3A）G．開關(guān)S，導(dǎo)線若干實驗中，滑動變阻器應(yīng)選用___________。（填器材前面的序號）③為了減小實驗誤差，使電壓電流變化范圍盡可能大一些，興趣小組決定采用U-I圖像來處理數(shù)據(jù)，請你根據(jù)需要設(shè)計合適的電路圖，畫在方框中（要標(biāo)出相應(yīng)的器材）___________。④測得金屬絲接入電路部分的長度L和金屬絲直徑的平均值d、正確連接電路。測得多組電壓表示數(shù)U和對應(yīng)電流表的示數(shù)I，通過描點作出的U?I圖像為一條過原點的傾斜直線，其斜率為k，則金屬絲的電阻率SKIPIF1<0=___________。⑤由于電表內(nèi)阻的影響，實驗中電阻率的測量值___________（選填“大于”或“小于”）真實值。（2）測定電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗電路圖和U?I圖像如圖所示。請回答下列問題：①如圖甲所示，在閉合開關(guān)之前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P移至___________（填“a”或“b”）處。②如圖乙是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的U?I圖像。由此可知這個干電池的電動勢E=___________V，內(nèi)電阻r=___________Ω。（計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）（3）某同學(xué)利用多用電表測量一個未知電阻的阻值，由于第一次選擇的歐姆擋不夠合適，又改換另一歐姆擋測量，兩次測量時電表指針?biāo)傅奈恢萌鐖D中的虛線所示，下面列出這兩次測量中的有關(guān)操作：A．將兩根表筆短接，歐姆調(diào)零；B．將兩根表筆分別跟被測電阻的兩端接觸，觀察指針的位置；C．記下電阻值；D．將多用電表面板上旋鈕旋到R×10擋；E．將多用電表面板上旋鈕旋到R×1擋。F．將多用電表面板上旋鈕旋到交流電壓最高擋。①根據(jù)上述有關(guān)操作將兩次的合理實驗步驟按順序?qū)懗觯篲__________（利用上述操作項目前面的字母表示，且可以重復(fù)使用）。②該電阻的阻值是___________Ω。4．在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，將實驗儀器按要求安裝在光具座上，濾光片為綠色，如圖（a）所示。已知雙縫的間距SKIPIF1<0，像屏到雙縫間的距離SKIPIF1<0。（1）如圖（b）所示，某同學(xué)使分劃板中心刻度線與條紋SKIPIF1<0中心對齊。此時測量頭上的示數(shù)如圖（c）所示，此示數(shù)為_________SKIPIF1<0；接著轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻度線與條紋SKIPIF1<0中心對齊，測得SKIPIF1<0、SKIPIF1<0條紋間的距離為SKIPIF1<0。（2）利用上述測量結(jié)果，可得經(jīng)濾光片射向雙縫的光的波長SKIPIF1<0_________SKIPIF1<0（保留1位有效數(shù)字）。（3）只將綠色濾光片改為紅色濾光片，從目鏡中觀察到的條紋數(shù)目會________（選填“增加”“減少”或“不變”）?！敬鸢浮?/p>

4.5

SKIPIF1<0

減少【解析】（1）[1]整數(shù)毫米數(shù)為SKIPIF1<0，游標(biāo)刻度上第5條刻度線和主尺對齊，精度為SKIPIF1<0，故為SKIPIF1<0。（2）[2]條紋SKIPIF1<0間距離為SKIPIF1<0SKIPIF1<0（3）[3]紅光波長比綠光波長長，由SKIPIF1<0可知，條紋間距大，條紋數(shù)目減少。5．在“用單擺測定重力加速度”的實驗中：（1）除長約1m的細線、帶鐵夾的鐵架臺、有小孔的小球、游標(biāo)卡尺外，下列器材中，還需要______；（填正確答案的標(biāo)號）A．秒表B．刻度尺C．天平D．彈簧秤（2）用秒表記錄了單擺全振動50次所用的時間（如圖1），秒表的讀數(shù)為______s。（3）如果他測得的g值偏小，可能的原因是______A．計算時將擺線長加小球的直徑當(dāng)做擺長B．?dāng)[線上端未牢固地系于懸點，振動中出現(xiàn)松動使擺線長度增加了C．開始計時，秒表過早按下D．實驗中誤將49次全振動數(shù)記為50次（4）為了提高實驗精度，在實驗中可改變幾次擺長L并測出相應(yīng)的周期T，從而得出幾組對應(yīng)的L與T的數(shù)據(jù)，再以L為橫坐標(biāo)，T2為縱坐標(biāo)將所得數(shù)據(jù)點連成直線（如圖2），并求得該直線的斜率為k，則重力加速度g＝______（用k表示）。6．某同學(xué)用如圖所示的裝置探究物體做圓周運動的向心力大小與半徑、線速度、質(zhì)量的關(guān)系。用一根細線系住鋼球，另一端連接在固定于鐵架臺上端的力傳感器上，直徑為d的鋼球靜止于A點，將光電門固定在A的正下方。鋼球底部豎直地粘住一片寬度為x的遮光條。（1）用天平測出鋼球質(zhì)量，用刻度尺測出擺線長度。（2）將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，讀出鋼球經(jīng)過A點時力傳感器的讀數(shù)F及光電門的遮光時間t，算出鋼球速度的平方值，具體數(shù)據(jù)如表所示：12345F/N0.1240.1430.1620.1810.200SKIPIF1<0v2.04.05.88.010.1請在下面的坐標(biāo)圖中，畫出SKIPIF1<0的關(guān)系圖像________。（3）由圖像可知，鋼球的重力為____N。（4）若圖像的斜率為k，鋼球質(zhì)量為m，重力加速度為g，則F與v2的關(guān)系式為____（用所給物理量的符號表示）。（5）某同學(xué)通過進一步學(xué)習(xí)知道了向心力的公式，發(fā)現(xiàn)實驗中使用公式SKIPIF1<0求得鋼球經(jīng)過A點的向心力比測量得到的向心力大，你認為產(chǎn)生誤差的主要原因是____。7．某校兩個課外活動小組分別用以下兩種方法來驗證機械能守恒定律。請閱讀下列兩段材料，完成后面問題。第1組：《用電火花打點計時器驗證機械能守恒定律》釋放紙帶前（1）甲、乙兩同學(xué)操作正確的是___________（填“甲”或“乙”）；第2組，《利用傳感器設(shè)計實驗》如圖所示，將質(zhì)量為m，直徑為d的金屬小球在一定高度h由靜止釋放，小球正下方固定一臺光電計時器，能自動記錄小球擋住光線的時間間隔t。改變小球下落高度h，進行多次重復(fù)實驗。此方案驗證機械守恒定律方便快捷。（2）在處理數(shù)據(jù)時，計算小球下落距離h時速度v的表達式為v=___________；（3）為直觀判斷小球下落過程中機械能是否守恒，應(yīng)作下列哪一個圖像？___________A．SKIPIF1<0