Question

小芳實驗小組對“金屬絲被拉斷時，拉力的大小與哪些因素有關”進行了探究．他們的猜想是：
猜想一：拉力的大小與金屬絲的長度有關；
猜想二：拉力的大小與金屬絲的材料有關．
為了探究的方便，他們使用的器材是：拉力機一臺（拉力機可逐漸增大固定在其上的金屬絲的拉力，可以顯示金屬絲剛被拉斷時拉力的大小）、金屬絲若干（各種材料、各種長度、各種橫截面積的金屬絲）和其它輔助工具．
（1）為了驗證猜想一，她們選用拉力機、三根材料相同的金屬絲進行了實驗，得到的數據如下表．

實驗次數	橫截面積/mm2	長度/m	拉斷時拉力大小/N
1	2	0.5	1500
2	2	1.0	1500
3	2	1.5	1500

由表中數據可得到的初步結論是：______．
（2）為了驗證猜想二，她們選用三根材料不同、長度相同、______相同的金屬絲分別安裝在拉力機上進行實驗，測出______（物理量用字母表示）．由此得到的實驗結論可能是______或______．
（3）上述探究活動應用了控制變量的研究方法，這種方法在我們已經探究的其他物理問題中也經常用到．請你舉出其中的一例：______．

Answer 1

【答案】分析：本題是通過一件教材上沒有的事實，來考查控制變量法的思想，通過題中給出的猜想和表格中的數據，可知影響因素有金屬絲的材料、長度、橫截面積，選材、說操作過程、說結論都要注意語言的嚴密性．
解答：解：（1）題中表格列出的數據，是材料相同的，橫截面積也相同的，長度不同，拉斷時拉力的大小都是1500N，由此可知與長度無關．
（2）依據題中信息，應控制長度、橫截面積相同時，研究與材料的關系，因為課題是研究“金屬絲被拉斷時，拉力的大小的影響因素”，所以每次實驗都要測出金屬絲被拉斷時的拉力，要求用字母表示出，可以寫作F₁、F₂、F₃；
驗證與材料是否有關的實驗的結論只能是兩種可能，或者有關，或者無關：
當F₁=F₂=F₃時，說明金屬絲被拉斷時，拉力的大小與金屬絲的材料無關；
當F₁≠F₂≠F₃時，說明金屬絲被拉斷時，拉力的大小與金屬絲的材料有關；
當F₁=F₂≠F₃或F₁≠F₂=F₃時，說明金屬絲被拉斷時，拉力的大小與金屬絲的材料有關；
（3）所舉實例必須符合控制變量法的特點．
答案為：
（1）當金屬絲材料、橫截面積相同時，金屬絲被拉斷時的拉力大小與金屬絲的長度無關；
（2）①橫截面積；②三根金屬絲被拉斷時的拉力F₁、F₂、F₃；③金屬絲被拉斷時，拉力的大小與金屬絲的材料無關；金屬絲被拉斷時，拉力的大小與金屬絲的材料有關；
（3）研究導體中的電流與電壓的關系時，保持導電體的電阻不變．
點評：被研究的問題與多個因素有關，研究與其中某一個因素的關系時，要控制其他因素一定，這是控制變量法的基本思想．
初中階段教材中涉及控制變量法的實驗有：
（1）探究摩擦力的影響因素；
（2）探究壓力作用效果的影響因素；
（3）探究液體壓強的影響因素；
（4）探究浮力大小的影響因素；
（5）探究斜面機械效率的影響因素；
（6）探究滑輪組機械效率的影響因素；
（7）探究動能的影響因素；
（8）探究重力勢能的影響因素；
（9）比較不同種物質的吸熱能力；
（10）研究力的作用效果與哪些因素有關；
（11）探究影響電阻大小的因素；
（12）研究電流與電壓、電阻的關系；
（13）探究電熱的影響因素；
（14）探究電磁鐵磁性強弱的影響因素；
（15）通電導體在磁場中受力與什么因素有關；
（16）感應電流的方向與什么因素有關；
（17）影響蒸發(fā)快慢的因素．