物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题,而只改变其中的某一个因素,从而研究这个因素对事物影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。
应用
理想斜面实验、探究力与运动的关系、探究影响滑动摩擦力大小的因素、探究影响压力的作用效果的因素、探究影响液体压强大小的因素、探究影响浮力大小的因素、探究影响滑轮组的机械效率的因素、探究影响动能大小的因素、探究影响重力势能大小的因素、探究影响导体电阻大小的因素、验证欧姆定律、探究影响电流做功多少的因素、探究影响电流的热效应的因素、探究影响电磁铁磁性强弱的因素
举例
探究电阻和电流的关系,我们可以先将电压人为的控制(即不变),改变电阻的大小,再测出各个电阻值所对应的电流的大小,从而可以得知电压一定时,通过导体的电流和电阻成反比。
控制变量法是为了研究物理量之间的关系所用。举例来说,s=vt 即位移=速度*时间,(如果你不能理解什么是位移,可以暂且认为它就是距离好了)。这个公式可以用控制变量法来研究,就是说,知道“速度”、“位移”、“时间”,但为了研究出“位移=速度*时间”这个公式,我们要采用控制变量法。
研究的方法是这样的, 我们让一辆小车匀速行驶一段时间,然后看它的位移。为了研究位移跟“速度”、“时间”是什么关系,我们先让小车以不同的速度行驶相同的时间,比较两种情况下行驶的位移。例如:先以3m/s的速度行驶5秒,记下位移15m;接着以9m/s的速度行驶5秒,记下位移45m,这样,我们可以看到在同样的时间里,速度翻了几倍,位移也翻了几倍,即位移和速度成正比。注意在这个例子中,我们故意让小车两次行驶的时间保持一致(都是5秒),从而就可以发现“位移和速度成正比”这个关系,因为是控制住“时间”这个变量,使其不变,来研究问题,所以这种方法叫“控制变量法”。同样的,如果我们控制住“速度”这个变量,也同样可以发现“位移和时间成正比”这个关系。(做法就是,让小车以相同的速度行驶不同的时间,比较两种情况下行驶的位移)。
譬如,S=vt(路程=速度×时间)
当我们不知道这个公式的时候,可以用控制变量法来推出来。
我们先让v(速度)恒定不变,对t(时间)进行控制,当t越大,我们会发现路程越长。这证明时间t对S有影响,经检验,是正比关系。
同理,让时间不变,控制速度,速度越大,路程越长。
要是控制S不变,速度越大,时间越短。
就像100米跑,S=100恒定不变,控制运动员的跑速v,v越大,自然所用时间t就越小了。
控制变量法,就是让一些变量暂时为定值,控制剩下一个变量,看对函数有什么作用效果。控制变量法:对多变量的问题,情况往往比较复杂,此时可以把其他变量固定,只讨论其中一个变量的变化对问题的影响。
例如:理想气体的状态方程,开始是由实验得到的,人们分别研究了等温过程、等压过程和定容过程下理想气体的体积、温度、压强和质量的关系,得出了一系列实验定律。最终才总结为克拉伯龙方程:PV = nRT
回答:在讨论多个物理量的关系时,控制其中的一个或几个物理量不变来讨论另外两个物理量的关系。所以被控制的量就是保持不变的量
就是研究一个物理量和哪些因素有关的问题中,控制其它的因素不变,改变其中的一个因素,来研究该物理量的变化情况