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回擺動，這本是司空見慣地現(xiàn)象卻引起了伽利略地注意，他被吊燈擺動地節(jié)律性吸引住了。伽利略看得出了神，盡管吊燈地擺動的幅度越來越小，但每擺動一次的時間似乎時相等的。這個現(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，脈搏的跳動是有規(guī)律的。于是，他一面按住手腕數(shù)脈搏跳

2、動的次數(shù)，一面注視著燈的擺動。果然不錯，燈每往返一次擺動的時間完全相同。接著，又一個疑問冒了出來：假如吊燈受到強(qiáng)風(fēng)吹動，擺得高了些，它每擺動一次的時間還是一樣的嗎？回到宿舍，伽利略模仿吊燈開始了實驗，它把鐵塊固定在繩子上的一端后掛起來，將鐵塊從豎直位置向側(cè)面拉開不同的距離，仍用脈搏測量擺動的時間。實驗結(jié)果證明它最初的假設(shè)是正確的。即“不論擺動的幅度大小，完成一次擺動的時間是相同的?！痹谖锢韺W(xué)中這叫做擺的等時性原理。直到今天仍然在使用的各

3、種機(jī)械擺鐘都是根據(jù)這個原理制成的。發(fā)現(xiàn)擺動的等時性以后，伽利略決定把這項研究深入下去。他用不同重量的鐵塊系在繩端做擺錘，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只要繩子的長度一樣，擺動一次的時間并不受擺錘重量的影響。隨后伽利略又想，如果將繩縮短，會不會擺動快些？于是他用相同的擺錘，但調(diào)節(jié)繩的長度來做實驗，結(jié)果證明他的推測是對的。他當(dāng)時得出了結(jié)論：“擺繩越長，往復(fù)擺動一次的時間（稱為周期）就越長”。人們對擺動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間準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)關(guān)系。又過了100多年，牛頓揭曉了萬引力的作用，又發(fā)明了微積分，伽利略所發(fā)現(xiàn)的擺動規(guī)律才得到圓滿的解釋。問題：（1）為什么說伽利略是在“觀察”吊燈的擺動，而不僅僅在“看”吊燈的擺動？（2）通過觀察，伽利略提出什么假設(shè)？（3）伽利略回到宿舍，怎樣用實驗?zāi)M吊燈的擺動？（4）什么叫做擺動周期？（5）伽利略認(rèn)為有哪幾個因素可能會影響擺動快慢？他又怎樣分別研究每個因素對擺動快慢的影響？373.小玲、小紅和小麗在操

5、場上玩蕩秋千。小麗把小紅、小玲分別輕輕推一下，細(xì)心的小麗發(fā)現(xiàn)，她倆往返擺動一次的時間幾乎一樣。那么，秋千往返擺動一次的時間與哪些因素有關(guān)呢？三人對此問題進(jìn)行了研究，提出如下猜想：猜想1：秋千往返擺動一次所用的時間可能與人的質(zhì)量有關(guān)。猜想2：秋千往返擺動一次所用的時間可能與秋千的繩長有關(guān)。猜想3：秋千往返擺動一次所用的時間可能與秋千擺動時離開中心線最大距離有關(guān)。為了驗證上述猜想，她們來到實驗室，找來刻度尺、細(xì)線、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)行實驗，得到下表中數(shù)據(jù)。請你通過分析回答下列問題：（1）為驗證猜想1，應(yīng)選用序號為兩組實驗進(jìn)行對比分析。（2）為驗證猜想2，應(yīng)選用序號為兩組實驗進(jìn)行對比分析。（3）為驗證猜想3，應(yīng)選用序號為兩組實驗進(jìn)行對比分析。（4）實驗結(jié)論：小球往返一次所用的時與有關(guān)，與無關(guān)。第3題圖第4題圖4.小明在幫爸爸用水槍噴水洗車時，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，水射出的水平距離是不同的，由此