专训3：控制变量法与转换法的应用对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，物理学中常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。
在探究“导体的导电性能、电阻的影响因素”的实验中，通过观察灯泡的亮度变化，或电流表示数的变化，来推断导体的导电性能和电路中电阻的变化，利用了转换法。
其中，根据电流表的示数作出判断更准确，而根据灯泡的亮度作出判断更直观。
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的影响，然后分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。
探究电阻影响因素的实验运用了控制变量法。
探究导体的导电性能
1．某物理兴趣小组学习了导体电阻的知识后，对食盐水溶液的导电性能与什么因素有关提出了以下猜想：
①食盐水溶液的导电性能与溶液的浓度有关
②食盐水溶液的导电性能与溶液的质量有关
③食盐水溶液的导电性能与溶液中两点间的距离有关
(第1题图) 为了验证猜想，他们设计了如图A所示的装置，将电路中的a、b两金属片分别插入如图B甲、乙、丙、丁溶液中所示的位置(金属片a、b每次插入溶液中的深度都相同)进行探究：
(1)在连接电路时，开关必须________，本实验电路中接入电阻R0的目的是________________；
(2)食盐水溶液的导电性能可以由_____________________________来判断；
(3)将金属片a、b分别插入如图B甲、乙所示位置可探究猜想________(填
序号)；为了探究猜想②，应将金属片a、b分别插入________两图所示位置；
(4)将金属片a、b分别插入如图B乙、丁所示位置，若I乙≠I丁，由此可得到的结论是：____________________________________________________。
2．(中考·陕西)雨天乘车时，小华发现汽车前挡风玻璃上的刮水器随着雨的大小，刮动的速度相应地发生变化。
雨停后，刮水器自动停止工作。
小华查阅相关资料后，发现它的工作电路中安装有“雨水检测金属网”装置。
小华想，该装置究竟在刮水器工作中起到了什么作用，于是他自制了如图甲所示的雨水检测金属网(以下简称检测网)，并设计了如图乙所示模拟电路进行探究。
(第2题图)
(1)小华按照所设计的电路图连接电路，实验时，检测网未放入雨水中，电路处于断开状态，再将检测网放入雨水中，电路接通，表明雨水是________(填“导体”或“绝缘体”)。
小华通过观察电路中____________的变化，来判断电动机转速的变化，从而反映刮水器刮水速度的变化。
(2)将检测网竖立并浸入雨水中不同深度处进行实验，记录如下数据：
①结合上述实验将表格中的数据补充完整。
②分析数据可知，检测网浸入雨水中深度越深，电流表示数越大。
这说明a、b间接入电路的电阻在____________(填“变大”或“变小”)。
根据影响导体电阻大小的因素可知：a、b间接入电路的电阻变化是由导体的______________变化引起的。
(3)小华设计的电路在无雨水时，电动机不能转动，无法实现车窗的清洗。
请你在不拆卸原电路的基础上，在该电路中加装一个电路元件，以解决此问题。
加装的元件是：__________________________________________________。
简述你的做法：__________________________________________________。
探究电阻的影响因素(控制变量法)
3．(中考·哈尔滨)小明、小红和小亮在做“探究影响导体的电阻大小因素”实验时，做出了如下猜想。
猜想一：导体的电阻可能与导体的长度有关。
猜想二：导体的电阻可能与导体的横截面积有关。
猜想三：导体的电阻可能与导体的材料有关。
实验室提供了4根电阻丝，其规格、材料如下表所示。
(第3题图)
(1)如图所示电路，闭合开关后，在M、N之间分别接上不同导体，通过观察相关现象来比较导体电阻大小，小明、小红和小亮对图中的电路设计提出了自己的观点：
小明认为：电流表是多余的，观察灯泡的亮度就可以判断导体电阻的大小。
小红认为：灯泡是多余的，根据电流表示数的变化就可以判断导体电阻的大小。
小亮认为：灯泡和电流表同时使用更好，因为灯泡可以保护电路，从而防止烧坏电流表。
你赞同________(填“小明”“小红”或“小亮”)的观点。
(2)为了验证猜想二，可依次把M、N跟________、________(填“A”“B”“C”或“D”)的两端相连，闭合开关，记下电流表的示数，分析比较这两根电阻丝电阻的大小。
(3)依次把M、N跟电阻丝A、B的两端连接，闭合开关，电流表的示数不同，
分析比较A、B两根电阻丝电阻的大小，可探究电阻跟__________的关系，其结论是__________________________________________。
(4)小丽在探究同样的课题时，手边只有一根电阻丝，那么，她利用这根电阻丝和上述电路，不能够完成猜想________(填“一”“二”或“三”)的实验验证。
(5)以上方法在研究物理问题时经常用到，被称为控制变量法。
下列4个实验中没有用到此方法的是()
A．探究电流与电压、电阻的关系实验
B．探究影响压力作用效果的因素实验
C．探究平面镜成像的特点实验
D．探究影响摩擦力大小的因素实验
4.(中考·白银)学习了电流、电压和电阻知识后，同学们发现电流与水管中的水流相似、电压与水压差相似。
李明和同学们提出：导体对电流的阻碍作用可能与水管对水流的阻碍作用相似，所以针对影响导体电阻大小的因素，他们提出了以下猜想：
猜想一：导体电阻大小可能与导体的长度有关(类比管道长短)；
猜想二：导体电阻的大小可能与导体的横截面积有关(类比管道粗细)。
于是他们从实验室借来了某合金材料制成的各种长度和横截面积的电阻丝，并设计了如图所示的电路。
(第4题图)
(1)连接电路时，开关S应处于________(填“断开”或“闭合”)状态，闭合开关前滑动变阻器的滑片P应置于________(填“a”或“b”)位置；
(2)闭合开关后，他们发现电流表无示数，但电压表示数接近电源电压，你判断他们的电路出现的故障可能是________________。
(3)电路连接正确后，他们经过认真测量，得到了下表所示的数据：
比较表中数据，要验证他们的猜想一，可选哪三组数据作比较：____________________；
比较表中数据，要验证他们的猜想二，可选哪三组数据作比较：____________________；
(4)本实验采用的研究方法是____________________________________；
(5)实验结束后，细心的同学发现还有一个影响电阻大小的因素没有研究，这个因素是______________________________________________________。
专训答案
专训3
1．(1)断开；保护电路(2)电流表示数的大小(3)①；甲、丙
(4)食盐水溶液的导电性能与溶液中两点间的距离有关
2．(1)导体；电流表示数(2)①0；②变小；横截面积(3)开关；将开关与检测网并联
点拨：(1)放入雨水中，电路能接通，说明雨水是导体；可以通过观察电路中电流表示数的变化，来判断电动机转速的变化；(2)①在检测网没有浸入雨水中时，电路是断开的，故电流表的示数应为0；②检测网浸入雨水中部分越多，电流表的示数越大，说明电路中的电阻越小，这也说明a、b间接入的电阻越小，这是由于a、b间接入的电阻横截面积变化引起的。
(3)要想在无雨水时电动机能够转动，可在电路中加装一个开关，让开关与检测网并联即可。
3．(1)小亮(2)A、C(3)导体的长度；在导体的材料、横截面积相同时，导体的长度越长，电阻越大(4)三(5)C
点拨：(1)灯泡的亮度可以明显地显示电阻的大小，而电流表可以精确地反映电阻的大小，两者串联接入电路中，在兼顾上述优点的同时，灯泡还可以起到保护电路的作用。
(2)研究导体的电阻可能与导体的横截面积的关系，应选择仅横截面积不同的电阻线A、C进行实验。
(3)利用仅长度不同的电阻丝A、B进行实验，可研究电阻与导体的长度的关系。
(4)将一根电阻丝接入不同的长度在电路中，可研究电阻与导体的长度的关系；将一根电阻丝一半接入电路，或对折后并联接入电路，可研究电阻与导体的横截面积的关系。
一根电阻丝的材料无法改变，不能用来研究电阻与导体的材料的关系。
(5)探究平面镜成像特点的实验利用的是等效替代法。
4．(1)断开；b(2)电阻丝处断路(3)1、2、3(或4、5、6，或7、8、9)1、4、7(或2、5、8，或3、6、9) (4)控制变量法(5)材料
点拨：(1)为保护电路，在连接电路时，开关必须断开；开关闭合前应将滑动变阻器滑片移动到最大阻值处，即图中的b端；(2)电压表示数始终接近电源电压，说明与用电器并联的电路发生断路；(3)要验证猜想一：导体电阻与导体的长度的关系，应选取导体的材料、横截面积相同而长度不同的导体接入电路，
则应选取的数据为1、2、3(或4、5、6，或7、8、9)组；要验证猜想二：导体电阻与导体的横截面积的关系，应选取导体的材料和长度相同而横截面积不同的导体接入电路，即选取的数据为1、4、7(或2、5、8，或3、6、9)组；(5)在实验过程中选取的导体的材料都相同，无法探究导体电阻与材料的关系。