控制變量法

1、17講義一：控制變量法擺的故事和啟示事情發(fā)生在400多年前的意大利的比薩，年輕的伽利略當(dāng)時(shí)正在比薩大學(xué)學(xué)習(xí)。有一天，伽利略在教室里做彌撒。教堂穹頂上掛著的吊燈不停地來(lái)回?cái)[動(dòng)，這本是司空見(jiàn)慣地現(xiàn)象卻引起了伽利略地注意，他被吊燈擺動(dòng)地節(jié)律性吸引住了。伽利略看得出了神，盡管吊燈地?cái)[動(dòng)的幅度越來(lái)越小，但每擺動(dòng)一次的時(shí)間似乎時(shí)相等的。這個(gè)現(xiàn)象令他大為驚奇，于是他決定仔細(xì)地觀察。他記起醫(yī)學(xué)老師講過(guò)，脈搏的跳動(dòng)是有規(guī)律的。于是，他一面按住手腕數(shù)脈搏跳

2、動(dòng)的次數(shù)，一面注視著燈的擺動(dòng)。果然不錯(cuò)，燈每往返一次擺動(dòng)的時(shí)間完全相同。接著，又一個(gè)疑問(wèn)冒了出來(lái)：假如吊燈受到強(qiáng)風(fēng)吹動(dòng)，擺得高了些，它每擺動(dòng)一次的時(shí)間還是一樣的嗎？回到宿舍，伽利略模仿吊燈開(kāi)始了實(shí)驗(yàn)，它把鐵塊固定在繩子上的一端后掛起來(lái)，將鐵塊從豎直位置向側(cè)面拉開(kāi)不同的距離，仍用脈搏測(cè)量擺動(dòng)的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明它最初的假設(shè)是正確的。即“不論擺動(dòng)的幅度大小，完成一次擺動(dòng)的時(shí)間是相同的?！痹谖锢韺W(xué)中這叫做擺的等時(shí)性原理。直到今天仍然在使用的各

3、種機(jī)械擺鐘都是根據(jù)這個(gè)原理制成的。發(fā)現(xiàn)擺動(dòng)的等時(shí)性以后，伽利略決定把這項(xiàng)研究深入下去。他用不同重量的鐵塊系在繩端做擺錘，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只要繩子的長(zhǎng)度一樣，擺動(dòng)一次的時(shí)間并不受擺錘重量的影響。隨后伽利略又想，如果將繩縮短，會(huì)不會(huì)擺動(dòng)快些？于是他用相同的擺錘，但調(diào)節(jié)繩的長(zhǎng)度來(lái)做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明他的推測(cè)是對(duì)的。他當(dāng)時(shí)得出了結(jié)論：“擺繩越長(zhǎng)，往復(fù)擺動(dòng)一次的時(shí)間（稱(chēng)為周期）就越長(zhǎng)”。人們對(duì)擺動(dòng)的研究是逐步深入的，直到多年以后，荷蘭物理學(xué)家惠更斯才進(jìn)一步

4、找到了擺的周期與擺長(zhǎng)間準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)關(guān)系。又過(guò)了100多年，牛頓揭曉了萬(wàn)引力的作用，又發(fā)明了微積分，伽利略所發(fā)現(xiàn)的擺動(dòng)規(guī)律才得到圓滿(mǎn)的解釋。問(wèn)題：（1）為什么說(shuō)伽利略是在“觀察”吊燈的擺動(dòng)，而不僅僅在“看”吊燈的擺動(dòng)？（2）通過(guò)觀察，伽利略提出什么假設(shè)？（3）伽利略回到宿舍，怎樣用實(shí)驗(yàn)?zāi)M吊燈的擺動(dòng)？（4）什么叫做擺動(dòng)周期？（5）伽利略認(rèn)為有哪幾個(gè)因素可能會(huì)影響擺動(dòng)快慢？他又怎樣分別研究每個(gè)因素對(duì)擺動(dòng)快慢的影響？373.小玲、小紅和小麗在操

5、場(chǎng)上玩蕩秋千。小麗把小紅、小玲分別輕輕推一下，細(xì)心的小麗發(fā)現(xiàn)，她倆往返擺動(dòng)一次的時(shí)間幾乎一樣。那么，秋千往返擺動(dòng)一次的時(shí)間與哪些因素有關(guān)呢？三人對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出如下猜想：猜想1：秋千往返擺動(dòng)一次所用的時(shí)間可能與人的質(zhì)量有關(guān)。猜想2：秋千往返擺動(dòng)一次所用的時(shí)間可能與秋千的繩長(zhǎng)有關(guān)。猜想3：秋千往返擺動(dòng)一次所用的時(shí)間可能與秋千擺動(dòng)時(shí)離開(kāi)中心線(xiàn)最大距離有關(guān)。為了驗(yàn)證上述猜想，她們來(lái)到實(shí)驗(yàn)室，找來(lái)刻度尺、細(xì)線(xiàn)、秒表、小球，依照物理學(xué)習(xí)中

6、的科學(xué)方法，按下圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到下表中數(shù)據(jù)。請(qǐng)你通過(guò)分析回答下列問(wèn)題：（1）為驗(yàn)證猜想1，應(yīng)選用序號(hào)為兩組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析。（2）為驗(yàn)證猜想2，應(yīng)選用序號(hào)為兩組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析。（3）為驗(yàn)證猜想3，應(yīng)選用序號(hào)為兩組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：小球往返一次所用的時(shí)與有關(guān)，與無(wú)關(guān)。第3題圖第4題圖4.小明在幫爸爸用水槍噴水洗車(chē)時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)水噴出速度相同而水槍傾斜角度不同或水槍傾斜角度相同而水噴出速度不同時(shí)，水射出的水平距離是不同的，由此