控制變量法精選(九篇)

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第1篇：控制變量法范文

一、控制變量法的概念

自然界發(fā)生的很多現(xiàn)象往往是相互關(guān)聯(lián)的，并且研究對(duì)象往往不是單個(gè)存在的。影響研究對(duì)象的因素，在許多情況下是多種因素相互交錯(cuò)、共同作用的。為了研究一個(gè)物理量同影響它的多個(gè)因素中的一個(gè)因素的具體關(guān)系，我們就要人為地控制其他因素保持不變，進(jìn)行具體比較，探究這個(gè)物理量同這個(gè)因素之間的關(guān)系，然后得出科學(xué)的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)論，這就是控制變量法。這種實(shí)驗(yàn)方法在初中物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用得相當(dāng)普遍。

學(xué)生最初接觸物理的聲學(xué)知識(shí)時(shí)，控制變量法就已經(jīng)隱性地體現(xiàn)出來(lái)了。例如，真空罩中的鬧鈴實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是比較聲音在空氣和真空中的傳播情況，在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，實(shí)際上保持了鬧鈴、鬧鈴的位置、研究者離鬧鈴的距離這幾個(gè)因素不變，最后得出一個(gè)結(jié)論：聲音在空氣中能夠傳播，在真空中不能傳播。這個(gè)時(shí)候，作為授課者，就應(yīng)當(dāng)對(duì)控制變量法做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，讓學(xué)生對(duì)控制變量法有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，為以后的探究實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備。

二、控制變量法的特征

控制變量法與物理實(shí)驗(yàn)中的其他實(shí)驗(yàn)方法不同，它有一個(gè)顯著特征：必須是兩個(gè)或兩個(gè)以上的因素對(duì)某一個(gè)物理量有影響。實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了科學(xué)地探究這幾個(gè)因素對(duì)這個(gè)物理量的具體影響，就要應(yīng)用控制變量法。比如說(shuō)，某段導(dǎo)體中通過(guò)電流的大小，不僅和這段導(dǎo)體兩端電壓有關(guān)，還和這段導(dǎo)體的電阻有關(guān)，所以在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程當(dāng)中，就要分兩個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行。在探究導(dǎo)體中通過(guò)的電流大小與導(dǎo)體兩端電壓是否有關(guān)時(shí)，我們就要控制電阻不變；在探究導(dǎo)體中通過(guò)的電流大小與電阻是否有關(guān)時(shí)，我們就要控制電阻兩端電壓不變。

三、控制變量法的關(guān)鍵

在教學(xué)的過(guò)程當(dāng)中，往往會(huì)碰到某個(gè)物理量可能與多個(gè)因素有關(guān)。為了探究這個(gè)問(wèn)題，通常采取的思維程序是：提出問(wèn)題猜想與反駁實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 分析論證得出結(jié)論。在驗(yàn)證猜想的過(guò)程當(dāng)中，我們就要用到控制變量法?？刂谱兞糠ǖ年P(guān)鍵在于，要人為地控制一個(gè)或者幾個(gè)因素保持不變，只讓探究的單個(gè)因素在變化，觀察這個(gè)因素與物理量的具體關(guān)系。比如說(shuō)，在探究導(dǎo)體的電阻大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，為了研究與橫截面積是否有關(guān)，教師可事先故意將長(zhǎng)度不同的一根鎳鉻合金線和一根銅線，分別串入接有小燈泡和電流表的電路中，讓學(xué)生分別觀察小燈泡的亮暗情況和電流表的示數(shù)變化情況，然后提出問(wèn)題：剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能否說(shuō)明導(dǎo)體的電阻大小與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)？大多數(shù)的學(xué)生經(jīng)過(guò)思考，能夠得出答案：不能，因?yàn)檫@時(shí)它們的長(zhǎng)度和導(dǎo)體的材料都不同。依次類推，采用同樣的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生得出：在探究導(dǎo)體的電阻大小與長(zhǎng)度有關(guān)時(shí)，要保證材料、橫截面積相同；在探究導(dǎo)體的電阻大小與材料有關(guān)時(shí)，要保證長(zhǎng)度、橫截面積相同。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，授課者要進(jìn)行歸納，要研究電阻的大小同導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、材料這三個(gè)因素任何一個(gè)因素間的關(guān)系，就要人為地控制另外兩個(gè)因素不變。這就是控制變量法在該實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的關(guān)鍵所在。

四、控制變量法的作用

被研究的物理量的變化會(huì)受幾個(gè)因素的影響。為了探究其中某一因素對(duì)該物理量變化的影響情況，就要控制其他幾個(gè)因素不變，這樣做的好處是能排除其他因素對(duì)該物理量的干擾，直接顯露單一因素對(duì)被研究對(duì)象變化的影響情況。比如，在探究影響液體蒸發(fā)快慢的因素實(shí)驗(yàn)中，我們?yōu)榱颂骄繙囟取⒁后w的表面積、液體上方空氣流通程度對(duì)蒸發(fā)快慢的影響時(shí)，就要分步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在探究溫度對(duì)液體蒸發(fā)快慢的影響時(shí)，就要保持液體的表面積、液體上方空氣流通程度兩個(gè)因素不變，排除這兩個(gè)因素對(duì)蒸發(fā)快慢的影響。依次類推，分步操作，這樣能夠讓影響物理量的多個(gè)因素變單個(gè)因素，使復(fù)雜的問(wèn)題變簡(jiǎn)單的問(wèn)題。

充分應(yīng)用控制變量法，能將一些多因素的抽象的大問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為直觀的易于操控的小問(wèn)題。

第2篇：控制變量法范文

一、什么是“控制變量法”

生活中我們所見(jiàn)的各種物理現(xiàn)象的發(fā)生往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的,因此影響物理學(xué)研究對(duì)象的因素在許多情況下并不是唯一的,而是多種因素相互交錯(cuò)、共同起作用的。譬如說(shuō)某段導(dǎo)體電阻的大小不僅和這段導(dǎo)體的長(zhǎng)度有關(guān),而且與橫截面積的大小、材料和溫度有關(guān),所以要想精確地把握研究對(duì)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(duì)象是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還必須對(duì)研究對(duì)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。例如為了研究某物理量同影響它的三個(gè)因素中的一個(gè)因素之間的關(guān)系,可將另外兩個(gè)因素人為地控制起來(lái),使它們保持不變,以便觀察和研究該物理量與這一因素之間的關(guān)系。

二、“控制變量法”在初中物理中的應(yīng)用

在初中物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,“控制變量法”是一種最常用的、非常有效的探索客觀物理規(guī)律的科學(xué)方法。

具體做法是根據(jù)研究目的,運(yùn)用一定的手段(控制實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備等)主動(dòng)干預(yù)或控制自然事物、自然現(xiàn)象發(fā)生發(fā)展的過(guò)程,在特定的觀察條件下去探索客觀規(guī)律。例如,在引導(dǎo)學(xué)生探索、研究導(dǎo)電體的電阻的大小同導(dǎo)電體的哪些特性有關(guān)時(shí),我先故意將橫截面積、長(zhǎng)度都不同的一根鎳鉻合金絲和一根銅絲分別串入接有小燈泡的直流電路中,讓學(xué)生分別觀察燈泡發(fā)光的亮度,并問(wèn)學(xué)生:剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能否說(shuō)明電阻大小與導(dǎo)電體的某個(gè)特性有關(guān)?學(xué)生經(jīng)過(guò)思考與討論,得到的結(jié)論是否定的。我再用橫截面積和長(zhǎng)度都不同的兩根鎳鉻合金絲分別串入上述電路中,讓學(xué)生觀察小燈泡的亮度,并思考這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾f(shuō)明電阻大小同導(dǎo)電體的某種特性有關(guān),結(jié)論同樣是不能。這時(shí)我不失時(shí)機(jī)地問(wèn)學(xué)生:“那么,我們應(yīng)該取怎樣的兩根金屬絲串入上述電路來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn),以研究導(dǎo)電體的電阻大小到底與哪些因素有關(guān)呢?”同時(shí)向?qū)W生出示課前準(zhǔn)備好的幾根金屬絲讓他們選擇。學(xué)生經(jīng)過(guò)思考并相互討論后,有的回答:應(yīng)取兩根橫截面積相同,但長(zhǎng)度不同的鎳鉻合金絲進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn);有的學(xué)生說(shuō):應(yīng)取兩根長(zhǎng)度相同,但橫截面積不同的鎳鉻合金絲進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn);還有的說(shuō)應(yīng)取長(zhǎng)度、橫截面積均相同的一根銅絲和一根鎳鉻合金絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較。這時(shí),我適時(shí)指出上述幾種方法都可以,同時(shí)指出要研究電阻的大小同導(dǎo)電物質(zhì)的長(zhǎng)度、橫截面積、材料種類這三個(gè)因素任何一個(gè)因素間的關(guān)系,就要認(rèn)為地控制另外兩個(gè)因素,使它們相等,并指出這種實(shí)驗(yàn)方法就是“控制變量法”,再讓學(xué)生運(yùn)用這一方法系統(tǒng)地進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),使學(xué)生在實(shí)際操作過(guò)程中去體驗(yàn)這一科學(xué)方法。

在初中物理教學(xué)中還有許多概念或規(guī)律之探索和推導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,都運(yùn)用了“控制變量法”這一科學(xué)的方法。如在引導(dǎo)學(xué)生探索“弦樂(lè)器的音調(diào)與哪些因素有關(guān)”和探索“蒸發(fā)的快慢與哪些因素有關(guān)”等實(shí)驗(yàn)過(guò)程中都用到了這一科學(xué)方法,使學(xué)生對(duì)“控制變量法”不斷加深理解,并逐步達(dá)到有意識(shí)地去應(yīng)用的目的。再例如,我們?cè)谘芯课矬w的動(dòng)能大小時(shí),先猜想與哪些因素有關(guān),分析與質(zhì)量和速度有關(guān),那么要如何先控制質(zhì)量,再控制速度,質(zhì)量是比較好控制,但是速度比較難控制,因此控制速度是一個(gè)關(guān)鍵,那么如何控制呢?教材中用斜面來(lái)實(shí)現(xiàn),所以如何控制也是關(guān)鍵。

利用物理知識(shí)去分析和解決一些實(shí)際問(wèn)題時(shí),如能靈活運(yùn)用“控制變量法”進(jìn)行分析,有時(shí)可起到事半功倍的效果。

第3篇：控制變量法范文

試著用控制變量法來(lái)比較孩子

相信大家對(duì)“控制變量”這個(gè)詞并不陌生，這可是在初中物理學(xué)中對(duì)比物體的方法，也就是固定相同的量，對(duì)比其它相應(yīng)的量，我為什么想要用它來(lái)比較孩子呢？因?yàn)樵谥袊?guó)家長(zhǎng)眼中只比較孩子學(xué)習(xí)成績(jī)和有什么特長(zhǎng)等，他們從來(lái)都沒(méi)嘗試過(guò)用控制變量法來(lái)比較自己的孩子與別人家的孩子，只是一味地稱贊別人的孩子，這個(gè)誰(shuí)誰(shuí)誰(shuí)有多好，那個(gè)誰(shuí)誰(shuí)誰(shuí)考的有多高，人無(wú)完人嘛，這樣的比法，別人家的孩子永遠(yuǎn)都是最好的，但這樣的比法是在促進(jìn)我們前進(jìn)嗎？不，我認(rèn)為這是在埋沒(méi)我們，首先吞噬我們的精神，最后整個(gè)吞沒(méi)。生活中如果你老是用一成不變的方法來(lái)比較自己和他人，你自己永遠(yuǎn)都是最差的，如果你一味的追求完美，不但使自己面目全非、精神崩潰，還會(huì)讓你勞而無(wú)功、心灰意懶。所以你必須學(xué)會(huì)并使用控制變量法，才不會(huì)覺(jué)得自己永遠(yuǎn)比別人差，教育孩子也一樣，難道不是嗎？別人今天取得榮譽(yù)也會(huì)再24小時(shí)之后成為過(guò)去，明天自己和別人都是一樣的，他所得到的榮譽(yù)是在昨天而不是在今天，所以要記住明天是嶄新的一天，理想總是會(huì)實(shí)現(xiàn)的，不要因?yàn)樽约夯蚣胰艘粫r(shí)的不順利、不順心都?xì)w結(jié)到人自身不行，你并不比別人差，有一點(diǎn)必須提醒你一下，你需要改變自己看待自己或家人以及周圍一切的眼光，看清楚你與別人的價(jià)值觀，，用控制變量法來(lái)做對(duì)比，你將會(huì)成為最好的，每個(gè)人都有他的發(fā)光點(diǎn)?？创撕涂创虑槭怯袇^(qū)別的，看待人要看待很多面，而看待事物最多需要看兩面，就是好和不好，而人卻不能用好和不好來(lái)區(qū)分，所以我們必須用控制變量法來(lái)?yè)崞絻?nèi)心的不平衡，使得自己并不卑微。

找準(zhǔn)對(duì)比方法，要高看自己及其家人，更要懂得以家為中心，以家人感受為中心，找準(zhǔn)自己的發(fā)光點(diǎn)，想想《田忌賽馬》，差的人用不同的方法照樣也能贏，有時(shí)候精華反而是內(nèi)在的美，不是嗎？

相信自己及其家人，他們能行！

相信自己及其家人，他們能行！

第4篇：控制變量法范文

[中圖分類號(hào)]G633.7

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]C

[文章編號(hào)]1004-0463(2012)06-0081-01

物理學(xué)中對(duì)于多因素(多變量)的問(wèn)題，常常采用控制因素(變量)的方法，把多因素的問(wèn)題變成多個(gè)單因素的問(wèn)題，每一次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，從而研究被改變的這個(gè)因素對(duì)事物的影響，逐個(gè)加以分析，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。在人教版的物理教冊(cè)中，有許多探究實(shí)驗(yàn)中都用到了控制變量法。例如，聲音的響度和音調(diào)、理想斜面實(shí)驗(yàn)、力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系、影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素、影響壓力的作用效果的因素、影響浮力大小的因素、影響滑輪組的機(jī)械效率的因素、影響重力勢(shì)能大小的因素、影響導(dǎo)體電阻大小的因素、驗(yàn)證歐姆定律、影響電流做功多少的因素、影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素等等。

一、用控制變量法探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素

1　控制接觸面的粗糙程度不變，改變物體對(duì)長(zhǎng)木板的壓力，探究壓力與滑動(dòng)摩擦力之間的關(guān)系。兩次采用相同的平面即可保證接觸面的粗糙程度不變：改變物體列長(zhǎng)木板的壓力，可采用在物體上面加砝碼的辦法，當(dāng)在物體上加一砝碼時(shí)物體對(duì)木板的壓力增大。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出：當(dāng)物體接觸面的粗糙程度相同時(shí)壓力越大滑動(dòng)摩擦力越大。

2　控制壓力的大小不變，改變物體接觸面的粗糙程度，探究接觸面的粗糙程度和滑動(dòng)摩擦力的關(guān)系。兩次用同一個(gè)物體即可保證物體對(duì)長(zhǎng)木板的壓力大小不會(huì)改變。改變接觸面的粗糙程度可以在長(zhǎng)木板上鋪上毛巾，當(dāng)在木板上鋪上一條毛巾時(shí)可以增大接觸面的粗糙程度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出：當(dāng)物體所受的壓力相同時(shí)，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大。

二、用控制變量法探究歐姆定律

歐姆定律是電學(xué)的基礎(chǔ)和重點(diǎn)，處于電學(xué)的核心位置。學(xué)生通過(guò)之前的學(xué)習(xí)掌握了電路的三個(gè)基本部分：電流、電壓、電阻。它們之間有怎樣的關(guān)系呢?根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，教材安排了一個(gè)比較完整的探究活動(dòng)，涵蓋了探究的七個(gè)要素。其中重點(diǎn)是如何運(yùn)用控制變量法來(lái)設(shè)計(jì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)，明確用什么方法保證某一物理量不變，用什么方法改變一物理量。

1　控制電阻R不變，改變導(dǎo)體兩端的電壓u，探究電流I與電壓u之間的關(guān)系。采用定值電阻，即可保證定值電阻R不變。改變導(dǎo)體兩端的電壓，可用兩種辦法：改變電源兩端的電壓，即可改變導(dǎo)體兩端的電壓U。用這個(gè)電路，學(xué)生能夠較為輕松地運(yùn)用控制變量的方法直接研究電流與電壓的關(guān)系，易于學(xué)生理解和掌握：通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，改變電阻R兩端的電壓。要使學(xué)生明確研究對(duì)象是定值電阻這部分電路，滑動(dòng)變阻器的作用是使定值電阻兩端的電壓發(fā)生改變。

2　控制導(dǎo)體兩端的電壓U不變，改變電阻R，探究電流與電阻的關(guān)系。換用不同的定值電阻即可改變電阻R。改變電阻R的同時(shí)要保證導(dǎo)體兩端的電壓不變，可以采用以下兩種方法：一是使用同一個(gè)電源，即可保證導(dǎo)體兩端的電壓不變，更換不同的電阻?？芍苯拥贸鲭娏髋c電阻的關(guān)系，降低了探究的難度。但如果實(shí)驗(yàn)中使用的是干電池，電池有內(nèi)阻，外接電阻R變化時(shí)，電阻R兩端的電壓也會(huì)隨之有所變化，會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)誤差。二是換用阻值不同的電阻R時(shí)，若滑動(dòng)變阻器的滑片不動(dòng)，定值電阻兩端的電壓會(huì)發(fā)生變化。電壓、電阻都改變，就不能確定究竟是什么因素影響了電流。這一點(diǎn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中非常容易忽視，教師要注意引導(dǎo)學(xué)生觀察電壓表，使其示數(shù)保持不變。

第5篇：控制變量法范文

關(guān)鍵詞：控制變量法 多變量 存在性 距離

數(shù)學(xué)中有些問(wèn)題涉及多個(gè)可變因素，并且這些因素同時(shí)都在變化，甚至相互制約、相互影響，我們稱這類問(wèn)題為多變量問(wèn)題。由于多變量問(wèn)題具有多變性、制約性和復(fù)雜性，所以解決起來(lái)有很大的困難。我們?cè)趯W(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和解決數(shù)學(xué)的過(guò)程中都是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜。學(xué)生比較容易解決問(wèn)題中沒(méi)有或者只含一個(gè)變量的問(wèn)題，而對(duì)于含有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的問(wèn)題時(shí)不知所措，因此我們需要控制一個(gè)或多個(gè)變量?！翱刂啤?，就是用人為的方法使得問(wèn)題研究對(duì)象的其中的部分變量保持不變，將多變量的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單變量問(wèn)題。[1]

下面我們從兩個(gè)方面來(lái)闡述控制變量法在數(shù)學(xué)中的應(yīng)用。

例1：已知函數(shù) ， .若存在 ，使得

成立，求k的取值范圍。

分析：如果我們將問(wèn)題改為“若存在 ，使得 成立，求k的取值范圍”，大多數(shù)學(xué)生能較快解決問(wèn)題。但是這道題對(duì)于基礎(chǔ)較弱的學(xué)生卻不易解決。為什么？原因是這道題的變量較多， x1x2在區(qū)間內(nèi)不受制約地變化，兩個(gè)變量同時(shí)在變，為此我們將其中的一個(gè)變量控制，不妨假定

保持不變，即為一個(gè)常數(shù)，因此f（x1）為常數(shù)。要使存在 ，使得 成立，只要 。同理，再將 視為常數(shù)，要使存在 ，使得 ， 只要 。

解：令 ，即 解得

所以當(dāng) 時(shí)，有 ，此時(shí) 遞減；

當(dāng) 時(shí)，有 ，此時(shí) 遞增。

又因?yàn)?， ，所以當(dāng)

又知當(dāng) ，有 。

因?yàn)榇嬖?，使得 成立，所以 ，

得 ，即 。

點(diǎn)評(píng)：在代數(shù)綜合問(wèn)題中常遇到存在性問(wèn)題或恒成立問(wèn)題，如以下幾類：

這類問(wèn)題的解決往往轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值。到底是求最大值還是求最小值，學(xué)生總會(huì)思維混亂，不能快速而且有效做出判斷。如果我們利用控制變量的方法來(lái)思考，以上（3）、（4）、（5）存在性問(wèn)題及恒成立問(wèn)題，最終轉(zhuǎn)化為（1）（2）這兩種類型，將學(xué)生從混亂的思維中解救出來(lái)。[2]

控制變量法不僅能解決多變量代數(shù)問(wèn)題，同樣也能解決幾何中多個(gè)動(dòng)點(diǎn)的距離問(wèn)題。

例2： 設(shè)p為圓x2+y2=1上的動(dòng)點(diǎn)， 為直線 上的動(dòng)點(diǎn)，求 的最小值。

分析： 若題中p為定點(diǎn)或 為定點(diǎn)，問(wèn)題轉(zhuǎn)化為點(diǎn)到直線的距離或者是點(diǎn)到圓上的點(diǎn)的距離最小值問(wèn)題?，F(xiàn)在點(diǎn)p與點(diǎn) 同時(shí)運(yùn)動(dòng)，我們不妨控制其中一點(diǎn)不動(dòng)來(lái)解決問(wèn)題。于是根據(jù)控制的點(diǎn)不同就有不同的思路。

思路一：若是點(diǎn)p不動(dòng)，問(wèn)題轉(zhuǎn)化為點(diǎn)p到直線的距離。[3]

設(shè) ， p到直線 的距離

， （其中 ）

因?yàn)?，所以 。

思路二：若是點(diǎn) 不動(dòng)，問(wèn)題轉(zhuǎn)化為點(diǎn) 到圓上的點(diǎn)的距離最小值。

設(shè)圓心 ，半徑 ， 到圓上的點(diǎn)的距離最小值

所以 ，因?yàn)?為直線上的動(dòng)點(diǎn)， 即為圓心到直線的距離 ，所以 。

點(diǎn)評(píng)：利用控制變量法，我們可以解決任意兩條曲線上的點(diǎn)與點(diǎn)的距離問(wèn)題。

實(shí)際上，控制變量法在我們小學(xué)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中便已經(jīng)滲透.如：比較 和 的大小。我們很容易比較同分母的兩個(gè)分?jǐn)?shù)的大小，原因在于此時(shí)只有分子是變量。而對(duì)于分母不同時(shí)，分子與分母均是變量。解決的方法往往將兩個(gè)數(shù)通分將兩個(gè)數(shù)化成是分母或分子相同的兩個(gè)數(shù)，有效地控制分母或分子上的變量。于是不同分母和分子的兩個(gè)數(shù)比較大小問(wèn)題轉(zhuǎn)化為同分母或同分子的兩個(gè)數(shù)的大小問(wèn)題，由兩個(gè)變量轉(zhuǎn)化為單變量。

控制變量法在我們的生活、學(xué)習(xí)和工作中有廣泛的應(yīng)用。控制變量法滲透在數(shù)學(xué)教學(xué)和物理教學(xué)的各個(gè)方面，是解決復(fù)雜問(wèn)題的一種有效方法。科學(xué)合理地運(yùn)用控制變量法，對(duì)于提高數(shù)學(xué)教學(xué)效果有著積極的作用。[4]

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)教育部. 數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）[M]. 北京： 北京師范大學(xué)出版社，2001.

[2] 毛永聰. 中學(xué)數(shù)學(xué)創(chuàng)新教法[M]. 北京： 北京學(xué)苑出版社.2002.

[3] 陳柏良. 數(shù)學(xué)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的藝術(shù)[J]. 湖北：數(shù)學(xué)通訊，2006， （9）.

[4] 劉君. 淺談控制變量法在初中物理教學(xué)中的作用[J].內(nèi)蒙古：內(nèi)蒙古教育， 2011（24）.

第6篇：控制變量法范文

【關(guān)鍵詞】控制變量法 初中物理 探究實(shí)驗(yàn) 應(yīng)用

控制變量法在研究問(wèn)題時(shí)把多因素作用問(wèn)題控制為只改變一個(gè)因素，然后研究改變因素對(duì)結(jié)果的影響，然后再進(jìn)行綜合解決，這種方法在初中物理的教學(xué)和解題中起著很重要的作用。在教學(xué)中，教師可以用控制變量法進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有利于組織教學(xué)，使得所講問(wèn)題深入淺出，學(xué)生理解問(wèn)題更加深刻。在解題時(shí)，控制變量法的思想可以幫助學(xué)生快速準(zhǔn)確地找到突破點(diǎn)，得出答案。

一、控制變量法概述

在自然界中，一個(gè)現(xiàn)象的變化往往不是由一個(gè)因素引起的，而是由許多因素引起的。這些引起變化的因素中有的因素對(duì)變化現(xiàn)象的影響大，有的因素對(duì)變化現(xiàn)象的影響小，規(guī)律各不相同。要想搞清楚每一個(gè)變化因素對(duì)變化事物的影響規(guī)律，就必須清楚變化事物中哪些是自變量，哪些是因變量，然后對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行控制，使得其他自變量不變，只改變其中的一個(gè)自變量，觀察所研究因變量與這個(gè)自變量的變化關(guān)系，然后再改變其他的自變量，觀察因變量與自變量的變化關(guān)系，逐一對(duì)自變量進(jìn)行研究。這種對(duì)自變量分別進(jìn)行控制，逐一進(jìn)行研究，然后再總結(jié)歸納出每個(gè)自變量與因變量的關(guān)系的研究方法就叫做控制變量法。

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，掌握一種重要的研究方法對(duì)于學(xué)好物理有著很大的幫助。控制變量法在初中物理學(xué)習(xí)中是一種很常用的研究方法，其中在研究蒸發(fā)快慢與哪些因素有關(guān)，摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)，電阻的大小與導(dǎo)體的哪些因素有關(guān)，歐姆定律、焦耳定律等過(guò)程中都用到了控制變量法?？梢哉f(shuō)控制變量法的使用使得在研究問(wèn)題的過(guò)程中變得有章可循，是物理探究性實(shí)驗(yàn)研究的一種好方法。

二、控制變量法在教學(xué)中的應(yīng)用

控制變量法在教學(xué)中的應(yīng)用突出表現(xiàn)在對(duì)物理規(guī)律的講解中，比如說(shuō)：“滑動(dòng)摩擦力大小的研究，固體壓強(qiáng)與受力面積和壓力的關(guān)系，牛頓第一定律，歐姆定律等等?！?/p>

例如：滑動(dòng)摩擦力大小的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師可以做演示實(shí)驗(yàn)：用彈簧測(cè)力計(jì)拉物體勻速直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)改變物體的壓力和滑動(dòng)接觸面來(lái)引導(dǎo)學(xué)生用控制變量法進(jìn)行研究。在研究過(guò)程中先固定滑動(dòng)接觸面，研究物體承受的壓力與摩擦力的關(guān)系，然后再固定物體承受的壓力，研究接觸面的粗糙程度與摩擦力的關(guān)系，最后總結(jié)歸納出滑動(dòng)摩擦力的公式。

教學(xué)中教師在備課時(shí)要充分準(zhǔn)備設(shè)計(jì)控制變量法的探究性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法來(lái)幫助學(xué)生深刻理解所學(xué)知識(shí)，建立起知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)，明白單一自變量對(duì)因變量的影響。然后教師再帶領(lǐng)學(xué)生歸納總結(jié)每一個(gè)自變量對(duì)因變量的影響，驗(yàn)證一些重要定理公式的正確性，幫助學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上記憶公式定理。

三、控制變量法在解題時(shí)的應(yīng)用

在初中物理的習(xí)題中，常常會(huì)出一些沒(méi)有數(shù)據(jù)的實(shí)際問(wèn)題，學(xué)生習(xí)慣了通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)來(lái)解決問(wèn)題，遇到實(shí)際問(wèn)題的習(xí)題往往會(huì)感到無(wú)從下手。這時(shí)如果采用“控制變量法”的思維進(jìn)行分析，就會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。

例如：相同質(zhì)量的水和煤油，如果它們吸收相同的熱量，那么誰(shuí)的溫度變化范圍大？

分析：這道題同上一道題類似，分析題意可知，要想得到結(jié)果，需要分析四個(gè)物理量，即熱量公式：Q = cmt中的熱量、比熱容、質(zhì)量、溫度變化值。題中問(wèn)的是誰(shuí)的問(wèn)題變化范圍大，即t，變換公式得：t = Q/ cm，運(yùn)用控制變量法的思想可知，二者吸收熱量相同，質(zhì)量相同，那么水和煤油誰(shuí)的比熱容小，誰(shuí)的溫度變化范圍就大，答案為煤油。

對(duì)于這類型的物理題，學(xué)生要深度挖掘題意，將題中的實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)換為相關(guān)的定理公式，然后提煉出題干中可能影響結(jié)果有關(guān)的相同變量和不同變量，然后依據(jù)相關(guān)公式進(jìn)行推導(dǎo)討論，最終準(zhǔn)確快速地得出正確的答案。

四、結(jié)束語(yǔ)

控制變量法在解決多變量的問(wèn)題中發(fā)揮了很大的作用，在初中物理的教學(xué)中，教師要充分利用控制變量法的探究性實(shí)驗(yàn)來(lái)教學(xué)，幫助學(xué)生領(lǐng)悟所學(xué)知識(shí)的內(nèi)涵，并教會(huì)學(xué)生靈活運(yùn)用控制變量法，使得學(xué)生在做題時(shí)可以快速準(zhǔn)確地得出答案，在遇到新問(wèn)題時(shí)可以用這種方法進(jìn)行分析探究。另外隨著新課改的施行，中考物理的實(shí)驗(yàn)題越來(lái)越傾向于開放性的實(shí)驗(yàn)，這樣的實(shí)驗(yàn)往往需要學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟，對(duì)需要解決的問(wèn)題進(jìn)行分析討論。這樣的實(shí)驗(yàn)試題中，控制變量的方法就顯示出了無(wú)可代替的優(yōu)勢(shì)，可以幫助學(xué)生更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。所以學(xué)生深刻理解控制變量法，并能熟練地運(yùn)用，對(duì)于初中物理的學(xué)習(xí)有很大的幫助。

參考文獻(xiàn)：

第7篇：控制變量法范文

關(guān)鍵詞：初中物理 探索 分析 問(wèn)題 控制變量法

“控制變量法”作為初中物理中常用的探索問(wèn)題和分析、解決問(wèn)題的科學(xué)方法之一。

日常生活中各種物理現(xiàn)象往往都是錯(cuò)綜復(fù)雜的，并且被研究對(duì)象往往都不是孤立存在的，總是處于與其他事物和現(xiàn)象的密切聯(lián)系之中，因此影響研究對(duì)象的因素在許多情況下也并不是單一的，而是多種因素相互交錯(cuò)、共同起作用的。物理學(xué)中對(duì)于多因素（多變量）的問(wèn)題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問(wèn)題變成多個(gè)單因素的問(wèn)題。每一次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，從而研究被改變的這個(gè)因素對(duì)事物影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。

首先，在初中物理實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，控制變量法是一種最常用的、非常有效的探索客觀物理規(guī)律的科學(xué)方法。

根據(jù)研究對(duì)象，運(yùn)用特定的手段主動(dòng)干預(yù)或控制其發(fā)生發(fā)展的過(guò)程，在特定的觀察條件下去探索客觀規(guī)律．例如，在引導(dǎo)學(xué)生探索、研究導(dǎo)電體的電阻的大小同導(dǎo)電體的哪些特性有關(guān)時(shí)，可先故意將橫截面積、長(zhǎng)度都不同的一根鎳鉻合金絲和一根銅絲分別串入接有小燈泡的直流電路中，讓學(xué)生分別觀察燈泡發(fā)光的亮度，并問(wèn)學(xué)生：剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能否說(shuō)明電阻大小與導(dǎo)電體的哪個(gè)特性有關(guān)？學(xué)生經(jīng)過(guò)思考與討論，得到的結(jié)論當(dāng)然是否定的。再用橫截面積和長(zhǎng)度都不同的兩根鎳鉻合金絲分別串入上述電路中，觀察小燈泡的亮度，并讓學(xué)生思考這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾f(shuō)明電阻大小同導(dǎo)電體的某種特性有關(guān)，結(jié)論同樣是不能。這時(shí)我們應(yīng)該取怎樣的兩根金屬絲串入上述電路來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，以研究導(dǎo)電體的電阻大小到底與哪些因素有關(guān)，同時(shí)向?qū)W生出示課前準(zhǔn)備好的幾根金屬絲讓他們選擇．學(xué)生經(jīng)過(guò)思考并相互討論后，有的認(rèn)為應(yīng)取兩根橫截面積相同、但長(zhǎng)度不同的鎳鉻合金絲進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)；有的認(rèn)為應(yīng)取兩根長(zhǎng)度相同、但橫截面積不同的鎳鉻合金絲進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)；還有的認(rèn)為應(yīng)取長(zhǎng)度、橫截面積均相同的一根銅絲和一根鎳鉻合金絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較．這時(shí)，教師可指出上述幾種方法都可以，同時(shí)指出要研究電阻的大小同導(dǎo)電物質(zhì)的長(zhǎng)度、橫截面積、材料種類這三個(gè)因素任何一個(gè)因素間的關(guān)系，就要人為地控制另外兩個(gè)因素，使它們相等，并指出這種實(shí)驗(yàn)的方法就是“控制變量法”，然后讓學(xué)生運(yùn)用這一方法系統(tǒng)地進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在實(shí)際操作過(guò)程中去體驗(yàn)這一科學(xué)方法。

其次，在利用物理知識(shí)去分析和解決一些實(shí)際問(wèn)題時(shí)，如能靈活運(yùn)用“控制變量法”進(jìn)行分析，有時(shí)可起到事半功倍的效果。

在初中物理中，可用“控制變量”去分析和解決的實(shí)際問(wèn)題是很多的，這就為這一科學(xué)方法的教學(xué)和應(yīng)用提供了很好的機(jī)會(huì)．運(yùn)用“控制變量法”可以使物理量的變化簡(jiǎn)化為分別與各個(gè)單因素的變化有關(guān)的問(wèn)題，逐一分析、解決，從而降低物理問(wèn)題的分析難度。例如，有這樣一道題目：質(zhì)量相同的水和煤油，吸收相同的熱量，誰(shuí)的溫度升高較大？對(duì)于這一道題，經(jīng)過(guò)思考如果同學(xué)們能想到用公式Q=cmt結(jié)合“控制變量法”來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，也就不難了。思路是這樣的：因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題要解決的是t（升高的溫度）的大小，所以先將此公式變成t＝Q/cm的形式，再分析題目發(fā)現(xiàn)，m（質(zhì)量）、Q（熱量）相同，即這個(gè)問(wèn)題中t僅取決于c（比熱容），且從t＝Q/cm這一關(guān)系式中可以看出，當(dāng)m、Q相同時(shí)，t與c成反比，又因?yàn)樗谋葻崛荽笥诿河偷谋葻崛?，因此很容易得出這個(gè)問(wèn)題的答案是：“煤油升高的溫度比水大”。其實(shí)在題目中就隱含了對(duì)相關(guān)變量的控制，比如說(shuō)“質(zhì)量相同的水和煤油”，“兩個(gè)完全相同的燒杯”，如果同學(xué)們?cè)趯忣}時(shí)能夠抓住這些信息，那么題目也就能做正確了。因此，在解決物理問(wèn)題時(shí)，如能恰當(dāng)運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行分析，確實(shí)能起到提高解題速度與準(zhǔn)確率的良好效果。更為重要的是，通過(guò)這一實(shí)際問(wèn)題的解決過(guò)程，使學(xué)生對(duì)如何應(yīng)用“控制變量法”等科學(xué)方法去分析、解決問(wèn)題作了有益的嘗試。在初中物理（如在力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)）中，可用“控制變量”這一科學(xué)方法去分析解決的實(shí)際問(wèn)題還很多，這就為學(xué)生靈活應(yīng)用這一科學(xué)方法解決問(wèn)題提供了保證。

第8篇：控制變量法范文

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控制變量法在中學(xué)實(shí)驗(yàn)和解題時(shí)應(yīng)用非常之多，非常之廣，成為物理教學(xué)中非常重要的方法。本文針對(duì)中學(xué)物理教學(xué)中的幾個(gè)特例，說(shuō)明控制變量法在物理教學(xué)中的具體應(yīng)用。

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科， 實(shí)驗(yàn)是教學(xué)物理教學(xué)的主要陣地。在物理實(shí)驗(yàn)中控制變量法是非常有利于我們研究結(jié)果由多個(gè)因素影響的情況，且實(shí)驗(yàn)在中、高考中占了很重要的比例，在探究活動(dòng)或者其他學(xué)科的探究性實(shí)驗(yàn)中都得到廣泛的應(yīng)用。

試驗(yàn)中應(yīng)用控制變量法的一般步驟確定研究對(duì)象；猜想可能與結(jié)果有關(guān)的因素；設(shè)計(jì)如何控制變量；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；進(jìn)行試驗(yàn)并收集數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理、總結(jié)、評(píng)估。

其中，2、3兩部是使用控制變量法的重點(diǎn)。重點(diǎn)是解決問(wèn)題：為什么要控制變量？控制哪些變量？怎樣控制變量？

說(shuō)明，教師在做實(shí)驗(yàn)前應(yīng)讓學(xué)生全程參與此研究步驟，能培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新能力和合作交流能力。也許學(xué)生在猜想過(guò)程中會(huì)給出一些讓人意想不到或一看就有問(wèn)題的猜想，此時(shí)教師不妨先不要給出正確結(jié)論，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)看究竟控制哪些變量能得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果與此猜想的關(guān)系，由此檢驗(yàn)學(xué)生在猜想階段的各種錯(cuò)誤。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)后，通過(guò)處理數(shù)據(jù)，總結(jié)，分析能看出學(xué)生的猜想的對(duì)與錯(cuò)，為下一次實(shí)驗(yàn)或探究提供正確的路線。

例一：探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素？

提供器材：長(zhǎng)度、粗細(xì)均不同的鎳洛合金絲，長(zhǎng)度、粗細(xì)均相同的錳銅合金絲?！狙芯繉?duì)象】：導(dǎo)體電阻；【猜

想】：可能與導(dǎo)體材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)（橫截面積）等因素有關(guān)；【設(shè)計(jì)控制變量】：影響導(dǎo)體電阻的因素可能并不單一，必須先控制如導(dǎo)體長(zhǎng)度、材料等因素保持不變時(shí)，只讓導(dǎo)體的橫截面積改變，觀察電流表示數(shù)的變化，從而判斷導(dǎo)體電阻大小與橫截面積的關(guān)系；同樣的方法判斷電阻大小與其他因素之間的關(guān)系。【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】還需要的器材：開關(guān)、導(dǎo)線、電源、電流表。

電路設(shè)計(jì)如圖所示：

數(shù)據(jù)記錄表格設(shè)計(jì)：【進(jìn)行試驗(yàn)并收集數(shù)據(jù)】略；【數(shù)據(jù)處理、總結(jié)、評(píng)估】

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)收集數(shù)據(jù)后,整理得出相關(guān)結(jié)論:

1、控制材料種類、長(zhǎng)度相同時(shí)，選擇B、C兩組進(jìn)行比較，得出電阻大小與橫截面積的關(guān)系；

2、控制材料種類、橫截面積相同時(shí)，選擇A、B兩組進(jìn)行比較，得出電阻大小與長(zhǎng)度的關(guān)系；

2、控制長(zhǎng)度、橫截面積相同時(shí)，選擇A、D兩組進(jìn)行比較，得出電阻大小與材料的關(guān)系。

從本實(shí)驗(yàn)可以看出，采用控制變量法后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與影響因素就非常明了。

中學(xué)物理中應(yīng)用控制變量法的實(shí)驗(yàn)還有很多，如科學(xué)探究歐姆定律、探究影響蒸發(fā)快慢的因素、探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系、探究影響電流熱效應(yīng)的因素、探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素、探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素、探究決定壓力作用效果的因素、探究影響動(dòng)能大小的因素、探究電流做功與哪些因素有關(guān)等試驗(yàn)。

控制變量法在解決習(xí)題上也同樣發(fā)揮很重要的作用，比如在許多比較大小的問(wèn)題中具有很好的效果。

應(yīng)用控制變量法解題的一般步驟：

1、確定研究對(duì)象；

2、找出公式規(guī)律；

3、判斷某些物理量不變（或人為控制某些量不變）；

4、分析規(guī)律，得出所求量與變量的關(guān)系。

例二、如右圖，當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)將如何變化？

【研究對(duì)象】：電流表和電壓表的示數(shù)；

【規(guī)律】串聯(lián)電路中電壓變化和電流變化的關(guān)系；

【解】1、當(dāng)滑片 P向左移動(dòng)時(shí)，R總=R1+R2，R1與R2的值不變，根據(jù)歐姆定律I總=U總R總，R總不變，U總不變，故I總不變，即電流表的示數(shù)不變。

2、電壓表所測(cè)量（R總=R1+R2’）的電壓，此時(shí)R1不變，R2變小 ，故R總的值將變小。根據(jù)歐姆定律的變形U總=I總×R總，I總不變，R總的值將變小，所以U總變小，即電壓表的示數(shù)變小；在這里所提出的總電流、總電壓不變，既是使用控制變量法的思想去解決題目中所提出的問(wèn)題，如果不控制變量，那么此題無(wú)從下手。

第9篇：控制變量法范文

關(guān)鍵詞：集中空調(diào)；變風(fēng)量；智能控制；前景

中圖分類號(hào)：TB494 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

隨著我國(guó)城市的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，集中空調(diào)的應(yīng)用日益廣泛，特別是在一些大型商場(chǎng)、辦公樓等等大型公眾場(chǎng)所中，更是發(fā)揮了重要作用。在信息化技術(shù)高速發(fā)展的今天，空調(diào)智能控制應(yīng)用于集中空調(diào)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的智能化控制，解決了變風(fēng)量空調(diào)對(duì)控制的依賴性。正確地完成變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)是變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，也是系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵。

一、集中空調(diào)變風(fēng)量系統(tǒng)智能化控制技術(shù)的應(yīng)用

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)區(qū)域溫度可控，滿足了個(gè)性需求；部分負(fù)荷時(shí)，采用變頻裝置調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，大大減降低了風(fēng)機(jī)能耗；保持定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)空氣過(guò)濾效率高、室內(nèi)空氣品質(zhì)好、室內(nèi)相對(duì)濕度低，熱舒適性好的特點(diǎn)；通過(guò)改變新風(fēng)比還可利用室外新風(fēng)進(jìn)行自然冷卻，并可實(shí)現(xiàn)低溫送風(fēng)；系統(tǒng)無(wú)水管進(jìn)入空調(diào)區(qū)域。其突出的優(yōu)點(diǎn)、性能，深受用戶歡迎。但在實(shí)現(xiàn)智能控制上，也經(jīng)歷一段艱難的實(shí)踐摸索過(guò)程。最初是采取以下的方法進(jìn)行“智能”控制的：

1、變風(fēng)量末端控制

變風(fēng)量末端按溫控區(qū)設(shè)置，每個(gè)變風(fēng)量末端需控制器，由對(duì)應(yīng)溫控區(qū)內(nèi)的室內(nèi)溫控器控制?？刂破魇亲冿L(fēng)量末端裝置控制系統(tǒng)的核心，它將被調(diào)量與定值進(jìn)行比較，得出偏差值，然后參照預(yù)先設(shè)定的控制規(guī)律，調(diào)節(jié)風(fēng)閥的開度，是被調(diào)量等于或接近于給定值。變風(fēng)量末端裝置控制器采用連續(xù)性控制規(guī)律。

2、系統(tǒng)風(fēng)量控制

（1）控制原理：空調(diào)器AHU的風(fēng)量控制是變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)最主要的控制內(nèi)容之一。本工程選用變定靜壓法控制系統(tǒng)風(fēng)量。變定靜壓法的控制邏輯：根據(jù)各獨(dú)立分區(qū)的變風(fēng)量末端裝置控制器提供給中央監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，按各分區(qū)最大靜壓需求值重新確定靜壓設(shè)定值。系統(tǒng)靜壓值盡可能設(shè)置得低些，直至某分區(qū)的末端裝置調(diào)節(jié)風(fēng)閥全開。

變定靜壓法原理圖

（2）靜壓設(shè)定點(diǎn)：變定靜壓控制法仍需設(shè)置靜壓測(cè)定點(diǎn)。由于靜壓設(shè)定值可隨時(shí)根據(jù)需求重新設(shè)定，靜壓設(shè)定值的大小變得不那么重要，它僅起到初始設(shè)定作用。系統(tǒng)靜壓初始設(shè)定點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在離空調(diào)器出口約1/3處的主送風(fēng)管上。

二、智能控制技術(shù)的逐步發(fā)展，在變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中的新應(yīng)用

隨著智能控制技術(shù)的不斷成熟進(jìn)步，目前主要分為：分級(jí)遞階控制系統(tǒng)，專家控制系統(tǒng)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，模糊控制系統(tǒng)，學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)等幾種。

這里主要介紹一下：模糊控制系統(tǒng) 、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、專家控制系統(tǒng)在變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1、模糊控制

模糊控制是以模糊集理論為基礎(chǔ)，以模糊語(yǔ)言變量和邏輯推理為工具，利用人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，將直覺(jué)納入到?jīng)Q策之中的一種智能控制方法。它是利用模糊及理論設(shè)計(jì)的，無(wú)需知道被控對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型，而且模糊算法能夠有效地利用專家所提供的模糊信息和知識(shí)，進(jìn)而能夠處理定義不完善或難以精確建模的復(fù)雜過(guò)程。三十多年來(lái)，模糊控制及其算法在工程領(lǐng)域取得的明顯應(yīng)用效果，使人們堅(jiān)信在原有控制理論基礎(chǔ)上納入模糊控制，是解決非線性不確定系統(tǒng)控制問(wèn)題的有效途徑之一。

模糊模型是用模糊語(yǔ)言和規(guī)則描述的一個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性及性能指標(biāo)。實(shí)踐證明，它具有如下幾個(gè)特點(diǎn):

(l)易于實(shí)現(xiàn)對(duì)具有不確定性的對(duì)象和具有強(qiáng)非線性的對(duì)象進(jìn)行控制；(2)對(duì)被控對(duì)象特性參數(shù)的變化具有較強(qiáng)的抗干擾能力； (3)對(duì)于控制系統(tǒng)的干擾具有較強(qiáng)的抑制能力。

模糊控制理論和技術(shù)是智能控制領(lǐng)域中非常有前途的一個(gè)分支，在工程上也已經(jīng)獲得了很多成功的應(yīng)用。1974年，英國(guó)學(xué)者M(jìn)amdani利用模糊語(yǔ)言構(gòu)成的模糊控制器，首次將模糊控制理論應(yīng)用到蒸汽機(jī)和鍋爐的控制中。1979年，英國(guó)學(xué)者Procrk和Mamd耐研究出一種自組織的模糊控制器，標(biāo)志著模糊控制器智能化程度向高級(jí)階段發(fā)展。1980年代末期，日本科學(xué)家成功地將模糊控制理論運(yùn)用于消費(fèi)產(chǎn)品控制和工業(yè)控制，在世界范圍內(nèi)掀起了應(yīng)用的。

2、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量神經(jīng)元處理單元廣泛互連而形成的網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)高度復(fù)雜的非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。它是對(duì)人腦功能的抽象和模擬，能夠反映人腦的基本特性，特別適合處理需要同時(shí)考慮許多因素和條件的、不精確和模糊的信息處理問(wèn)題。

智能建筑VAV空調(diào)(變風(fēng)量空調(diào))系統(tǒng)就是比較典型的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。VAV空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)是節(jié)能潛力大，控制靈活，然而VAV系統(tǒng)需要精心設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試和管理，否則有可能產(chǎn)生新風(fēng)不足、氣流組織不好、噪聲偏大、節(jié)能效果不好等問(wèn)題。VAV空調(diào)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行在很大程度上要依靠控制系統(tǒng)，VAV空調(diào)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)基本上都采用VPT法（變靜壓變溫度法)，機(jī)理是由各VAV的要求風(fēng)量計(jì)算出系統(tǒng)的要求風(fēng)量進(jìn)行前饋控制，同時(shí)根據(jù)各VAV閥位開度和系統(tǒng)送風(fēng)量靜壓是否滿足，進(jìn)行反饋控制，控制方式基本上采用多個(gè)回路的PID控制，基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示。由于VAV空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)高度非線性系統(tǒng)，PID控制在面臨復(fù)雜的環(huán)境時(shí)，控制效果很差。因此，運(yùn)用智能控制方法從全局對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，不需要對(duì)系統(tǒng)建模，可解決以往控制回路由于耦合帶來(lái)的許多控制性能問(wèn)題。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制已經(jīng)開始運(yùn)用在VAV空調(diào)系統(tǒng)中，主要是與PID控制結(jié)合，對(duì)送風(fēng)量進(jìn)行智能控制，獲得了很好的效果。

圖1VAV空調(diào)機(jī)組變靜壓控制原理圖

3、專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)是一種人工智能的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，具有相當(dāng)于某個(gè)專門領(lǐng)域的專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)水平，以及解決專門問(wèn)題的能力，其主要由知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)兩個(gè)部分組成成。

基于MAS的協(xié)作智能專家系統(tǒng)，將MAS與專家系統(tǒng)相結(jié)合，并集成模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù)，形成一個(gè)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)系統(tǒng)，共同實(shí)現(xiàn)分布式中央空調(diào)系統(tǒng)的整體優(yōu)化控制與節(jié)能。系統(tǒng)的模型見(jiàn)圖2所示，主體框架基于MAS，充分利用Agent具有的自主性、自治性、社會(huì)性和智能性等特性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源全局共享和協(xié)調(diào)控制，從而較好地解決了中央空調(diào)系統(tǒng)分解和協(xié)調(diào)控制的問(wèn)題。每個(gè)子系統(tǒng)由相應(yīng)的子Agent進(jìn)行控制，對(duì)于易于建模的子系統(tǒng)，在構(gòu)造子Agent的反應(yīng)模塊和規(guī)劃模塊時(shí)，采用常規(guī)的控制方式；對(duì)于難于建模，動(dòng)態(tài)特性變化較大的子系統(tǒng)，通過(guò)集成模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等人工智能技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)模塊，實(shí)現(xiàn)局部子系統(tǒng)的智能控制。將該控制器應(yīng)用于恒溫恒濕空氣調(diào)節(jié)中央監(jiān)控系統(tǒng)后取得了良好的控制效果。

圖2MAS智能專家系統(tǒng)的模型結(jié)構(gòu)

三、結(jié)語(yǔ)

在能源日益缺乏、環(huán)保問(wèn)題日益嚴(yán)重的今天，發(fā)展綠色建筑、智能建筑是大勢(shì)所趨，只有這樣才能既滿足人們對(duì)建筑不斷增長(zhǎng)的功能要求，又能最大限度地節(jié)約資源，降低能耗，減少污染。本論述分析了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等智能控制技術(shù)在智能建筑空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用。研究表明，智能控制技術(shù)是智能建筑發(fā)展的一個(gè)重要方向，能夠提供更好的控制策略，使智能建筑達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]代睿,曹龍漢.智能控制技術(shù)在智能建筑空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].甘肅科技縱橫. 2010(06)