过程控制变量法.doc

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1、讲义一：控制变量法摆的故事和启示事情发生在400多年前的意大利的比萨，年轻的伽利略当时正在比萨大学学习。有一天，伽利略在教室里做弥撒。教堂穹顶上挂着的吊灯不停地来回摆动，这本是司空见惯地现象却引起了伽利略地注意，他被吊灯摆动地节律性吸引住了。伽利略看得出了神，尽管吊灯地摆动的幅度越来越小，但每摆动一次的时间似乎时相等的。这个现象令他大为惊奇，于是他决定仔细地观察。他记起医学老师讲过，脉搏的跳动是有规律的。于是，他一面按住手腕数脉搏跳动的次数，一面注视着灯的摆动。果然不错，灯每往返一次摆动的时间完全相同。接着，又一个疑问冒了出来：假如吊灯受到强风吹动，摆得高了些，

2、它每摆动一次的时间还是一样的吗？回到宿舍，伽利略模仿吊灯开始了实验，它把铁块固定在绳子上的一端后挂起来，将铁块从竖直位置向侧面拉开不同的距离，仍用脉搏测量摆动的时间。实验结果证明它最初的假设是正确的。即“不论摆动的幅度大小，完成一次摆动的时间是相同的。”在物理学中这叫做摆的等时性原理。直到今天仍然在使用的各种机械摆钟都是根据这个原理制成的。发现摆动的等时性以后，伽利略决定把这项研究深入下去。他用不同重量的铁块系在绳端做摆锤，结果发现，只要绳子的长度一样，摆动一次的时间并不受摆锤重量的影响。随后伽利略又想，如果将绳缩短，会不会摆动快些？于是他用相同的摆锤，但调节绳

3、的长度来做实验，结果证明他的推测是对的。他当时得出了结论：“摆绳越长，往复摆动一次的时间（称为周期）就越长”。人们对摆动的研究是逐步深入的，直到多年以后，荷兰物理学家惠更斯才进一步找到了摆的周期与摆长间准确的数学关系。又过了100多年，牛顿揭晓了万引力的作用，又发明了微积分，伽利略所发现的摆动规律才得到圆满的解释。问题：（1）为什么说伽利略是在“观察”吊灯的摆动，而不仅仅在“看”吊灯的摆动？（2）通过观察，伽利略提出什么假设？（3）伽利略回到宿舍，怎样用实验模拟吊灯的摆动？（4）什么叫做摆动周期？（5）伽利略认为有哪几个因素可能会影响摆动快慢？他又怎样分别研究每

4、个因素对摆动快慢的影响？6/61.做“研究影响摆球摆动周期的因素”的实验，现有以下的器材：较长的细线一根；质量为0.1千克和0.2千克的铁球各一个；铁架台一套；夹子一个。(1)为了完成实验，还需要的器材是_________________。(2)下表是一位学生在一次实验中记录的数据实验次数摆的长度（米）摆的质量（千克）摆的幅度连续摆动的次数摆动时间（秒）摆动周期（秒）１１0.1一拳宽３０６０２１0.2一拳宽３０６０３１0.1半拳宽３０６０４０.５0.1一拳宽３０４２５０.５0.2半拳宽３０４２(3)试完成“摆动周期”一栏中空格的填写。(4)分析比较第1次和第2次

5、实验，可以得到的初步结论是：当_____________________相同时，摆动的周期与___________________________。(5)分析比较___________两次实验，可以知道：当摆线的长度和摆球的质量一定时，___________________________________________________________________________。(6)第1次实验和第4次实验,可以得出的初步结论是:________________________________________________________________

6、___________。(7)综合分析各次实验，可以得知摆球摆动周期只与______________________有关。2．在打羽毛球时，同学们发现羽毛的断落会影响羽毛球的飞行距离、飞行速度及飞行稳定性等。他们讨论后决定从研究羽毛球自由下落这一简单的运动方式入手，探究羽毛断落情况对羽毛球下落速度的影响。（1）他们从球场收集到六只羽毛球，如下表所示。羽毛球ABCDEF品牌燕子燕子燕子江山燕江山燕江山燕羽毛断落根数028048你认为应该选择编号为         的三只羽毛球进行对比实验。（2）甲乙两同学正确选择三只羽毛球后，分别设计以下方案：甲同学：让三只羽毛球

7、同时从三楼静止释放，比较落地的先后顺序，重复三次。乙同学：让三只羽毛球分别从三楼静止释放，测量三只羽毛球落地时的速度。请你对甲乙两同学的设计方案作出评价：其中操作上简易可行的是    同学的方案。6/63.小玲、小红和小丽在操场上玩荡秋千。小丽把小红、小玲分别轻轻推一下，细心的小丽发现，她俩往返摆动一次的时间几乎一样。那么，秋千往返摆动一次的时间与哪些因素有关呢？三人对此问题进行了研究，提出如下猜想：猜想1：秋千往返摆动一次所用的时间可能与人的质量有关。 猜想2：秋千往返摆动一次所用的时间可能与秋千的绳长有关。 猜想3：秋千往返摆动一次所用的时间可能与秋千摆动时

8、离开中心线最大距离有关。