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控制變量法在物理中的應(yīng)用
控制變量法在物理中的應(yīng)用 根據(jù)研究目的、運用一定手段（實驗儀器、設(shè)備等）主動干預(yù)或控制自然事物、自然現(xiàn)象發(fā)展的過程，在特定的觀察條件下探索客觀規(guī)律的一種研究方法。
自然界發(fā)生的各種現(xiàn)象往往是錯綜復(fù)雜的，并且被研究對象往往不是孤立的，總是處于與其他事物和現(xiàn)象的相互聯(lián)系之中，因此影響研究對象的因素在許多情況下并不是單一的，而是多種因素相互交錯、共同起作用的。要想精確地把握研究對象的各種特性，弄清事物變化的原因和規(guī)律，單靠自然條件下整體觀察研究對象是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須對研究對象施加人為的影響，造成特定的便于觀察的條件，這就是控制變量的方法。
例如在研究氣體的溫度、體積、壓強這3個狀態(tài)變量之間的關(guān)系時，必須設(shè)法把決定氣體狀態(tài)的一個量或兩個量用人為的方法控制起來，使它保持不變，然后來比較、研究其他兩個變量之間的關(guān)系。在進(jìn)行觀察時，首先把研究對象限定為一定質(zhì)量的氣體，然后研究在溫度恒定的條件下，它的體積跟壓強的關(guān)系，得出了玻意耳定律。如果使一定質(zhì)量氣體的體積（或壓強）保持不變，研究它的壓強跟溫度的關(guān)系（或體積跟溫度的關(guān)系），便得出了查理定律了（或蓋·呂薩克定律）。這三個定律都是用控制變量的方法得出的描述一定質(zhì)量的氣體的狀態(tài)量之間的關(guān)系的實驗定律，為建立理想氣體模型、推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程提供了可靠的實驗依據(jù)。
在研究物體的加速度跟所受的外力和物體質(zhì)量的關(guān)系時，也采用了控制變量的方法。如先研究物體質(zhì)量不變時，在大小不同的外力作用下，物體的加速度跟外力的關(guān)系；再研究在相同大小的外力作用下，物體的加速度跟質(zhì)量的關(guān)系。這就是著名的牛頓第二定律。 自然界發(fā)生的各種現(xiàn)象，往往是錯綜復(fù)雜的。決定某一個現(xiàn)象的產(chǎn)生和變化的因素常常也很多。為了弄清事物變化的原因和規(guī)律，必須設(shè)法把其中的一個或幾個因素用人為的方法控制起來，使它保持不變，然后來比較、研究其他兩個變量之間的關(guān)系，這是一種研究問題的科學(xué)方法。 例如物體吸收熱量溫度會升高，溫度升高多少是由多個因素決定的，跟吸收的熱量、物體的質(zhì)量以及組成物體的物質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。在研究時，可以先使一些因素保持不變，如在物質(zhì)相同、質(zhì)量相同的情況下，觀察物體溫度升高跟所吸收熱量的關(guān)系；接著再研究同種物質(zhì)，不同質(zhì)量的物體吸收相等熱量時，溫度升高跟質(zhì)量的關(guān)系等等，從而得出物體溫度升高跟所吸收的熱量、物體的質(zhì)量和組成物體的物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系�？刂谱兞康目茖W(xué)方法在物理學(xué)的研究中是經(jīng)常使用的。 這個實驗是按以下步驟進(jìn)行的： 先把容器A浸沒在冰水混和物中，這時容器A中的空氣溫度為0℃，調(diào)節(jié)壓強計右臂的位置，使兩臂內(nèi)水銀面位于同一高度，這時容器A中的空氣壓強就等于大氣壓強，記下壓強計左臂內(nèi)水銀面的位置B，這就是0℃時容器A內(nèi)空氣體積V0的一個標(biāo)記[圖2－8(a)]。 然后將燒杯中的冰水混和物倒去，換成熱水，經(jīng)攪拌器攪拌后，讀取熱水溫度，即為容器A中空氣的溫度。容器A中的空氣受熱后壓強增大，體積也變大，這時壓強計兩臂內(nèi)的水銀面的高度差并不表示氣體體積不變時的壓強增加量，必須提起壓強計的可動臂(右臂)，使左臂內(nèi)水銀面回到位置B，增大容器A內(nèi)空氣的壓強，以保持原來的空氣體積V0，這時，壓強計兩臂內(nèi)的水銀面的高度差將變大，讀出這一高度差h，如圖2－8(b)所示，就可根據(jù)p=p0+ρgh，算出這一溫度下容器A中空氣的壓強。 實驗時每一次改變熱水溫度后，都必須重新調(diào)節(jié)壓強計可動臂的高度，使容器A中的空氣體積保持不變，并應(yīng)記錄每一次改變溫度后，容器中空氣的溫度值和相應(yīng)的壓強值。 查理用各種氣體進(jìn)行實驗，結(jié)果表明，一定質(zhì)量的各種氣體在體積不變時，溫度升高(或降低)1℃，壓強的增加量(或減小量)等于
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