- 相關推薦
控制變量法在物理中的應用
根據(jù)研究目的、運用一定手段（實驗儀器、設備等）主動干預或控制自然事物、自然現(xiàn)象發(fā)展的過程，在特定的觀察條件下探索客觀規(guī)律的一種研究方法。
自然界發(fā)生的各種現(xiàn)象往往是錯綜復雜的，并且被研究對象往往不是孤立的，總是處于與其他事物和現(xiàn)象的相互聯(lián)系之中，因此影響研究對象的因素在許多情況下并不是單一的，而是多種因素相互交錯、共同起作用的。要想精確地把握研究對象的各種特性，弄清事物變化的原因和規(guī)律，單靠自然條件下整體觀察研究對象是遠遠不夠的，還必須對研究對象施加人為的影響，造成特定的便于觀察的條件，這就是控制變量的方法。
例如在研究氣體的溫度、體積、壓強這3個狀態(tài)變量之間的關系時，必須設法把決定氣體狀態(tài)的一個量或兩個量用人為的方法控制起來，使它保持不變，然后來比較、研究其他兩個變量之間的關系。在進行觀察時，首先把研究對象限定為一定質(zhì)量的氣體，然后研究在溫度恒定的條件下，它的體積跟壓強的關系，得出了玻意耳定律。如果使一定質(zhì)量氣體的體積（或壓強）保持不變，研究它的壓強跟溫度的關系（或體積跟溫度的關系），便得出了查理定律了（或蓋·呂薩克定律）。這三個定律都是用控制變量的方法得出的描述一定質(zhì)量的氣體的狀態(tài)量之間的關系的實驗定律，為建立理想氣體模型、推導理想氣體狀態(tài)方程提供了可靠的實驗依據(jù)。
在研究物體的加速度跟所受的外力和物體質(zhì)量的關系時，也采用了控制變量的方法。如先研究物體質(zhì)量不變時，在大小不同的外力作用下，物體的加速度跟外力的關系；再研究在相同大小的外力作用下，物體的加速度跟質(zhì)量的關系。這就是著名的牛頓第二定律。
自然界發(fā)生的各種現(xiàn)象，往往是錯綜復雜的。決定某一個現(xiàn)象的產(chǎn)生和變化的因素常常也很多。為了弄清事物變化的原因和規(guī)律，必須設法把其中的一個或幾個因素用人為的方法控制起來，使它保持不變，然后來比較、研究其他兩個變量之間的關系，這是一種研究問題的科學方法。
例如物體吸收熱量溫度會升高，溫度升高多少是由多個因素決定的，跟吸收的熱量、物體的質(zhì)量以及組成物體的物質(zhì)性質(zhì)有關。在研究時，可以先使一些因素保持不變，如在物質(zhì)相同、質(zhì)量相同的情況下，觀察物體溫度升高跟所吸收熱量的關系；接著再研究同種物質(zhì)，不同質(zhì)量的物體吸收相等熱量時，溫度升高跟質(zhì)量的關系等等，從而得出物體溫度升高跟所吸收的熱量、物體的質(zhì)量和組成物體的物質(zhì)性質(zhì)的關系。控制變量的科學方法在物理學的研究中是經(jīng)常使用的。
這個實驗是按以下步驟進行的：
先把容器A浸沒在冰水混和物中，這時容器A中的空氣溫度為0℃，調(diào)節(jié)壓強計右臂的位置，使兩臂內(nèi)水銀面位于同一高度，這時容器A中的空氣壓強就等于大氣壓強，記下壓強計左臂內(nèi)水銀面的位置B，這就是0℃時容器A內(nèi)空氣體積V0的一個標記[圖2－8(a)]。
然后將燒杯中的冰水混和物倒去，換成熱水，經(jīng)攪拌器攪拌后，讀取熱水溫度，即為容器A中空氣的溫度。容器A中的空氣受熱后壓強增大，體積也變大，這時壓強計兩臂內(nèi)的水銀面的高度差并不表示氣體體積不變時的壓強增加量，必須提起壓強計的可動臂(右臂)，使左臂內(nèi)水銀面回到位置B，增大容器A內(nèi)空氣的壓強，以保持原來的空氣體積V0，這時，壓強計兩臂內(nèi)的水銀面的高度差將變大，讀出這一高度差h，如圖2－8(b)所示，就可根據(jù)p=p0+ρgh，算出這一溫度下容器A中空氣的壓強。
實驗時每一次改變熱水溫度后，都必須重新調(diào)節(jié)壓強計可動臂的高度，使容器A中的空氣體積保持不變，并應記錄每一次改變溫度后，容器中空氣的溫度值和相應的壓強值。
查理用各種氣體進行實驗，結果表明，一定質(zhì)量的各種氣體在體積不變時，溫度升高(或降低)1℃，壓強的增加量(或減小量)等于
【控制變量法在物理中的應用】相關文章：
控制變量法在化學中的應用08-15
論物理學史在物理教學中的應用08-20
"等效"在物理中的巧妙應用08-25
"破壞法"在職業(yè)教學中的應用08-25
因素分析法在標準成本管理中的應用08-18
多媒體技術在物理教學中的應用論文08-16
高中物理教學中多媒體的應用08-24