辨认自变量、因变量和控制变量

在公平的实验中，你只改变一个量（自变量，independent variable）。测量一个随之变化的量（因变量，dependent variable）。

并让其他一切保持不变（控制变量，controlled variables）。这类问题常出现在实验与设计题中，属于物理实验探究与解释。

这些词分别是什么意思？

自变量是你决定改变的量。因变量取决于它，所以每次都要测量。控制变量是其他可能影响结果的量，所以要保持恒定。

原因是公平性。如果两个量同时变化，你就无法说是哪一个造成了结果的变化。

怎样从题目描述中找出它们？

1. 找出被问的问题：“A 如何影响 B？”其中 A 是自变量，B 是因变量。
2. 问自己：每次实验前我设定了什么？那就是自变量。
3. 问自己：每次实验后我从仪器上读了什么？那就是因变量。
4. 列出其他可能改变读数的量，并说明如何让每一个保持不变。

例题详解

一名学生研究简单单摆的摆长如何影响摆动周期。问题是“摆长如何影响周期？”所以 A 是摆长，B 是周期。

自变量： 摆线长度，从支点量到摆锤中心，设为 20、40、60、80 和 100 cm。

因变量： 周期 T，单位秒。测 20 次摆动的总时间再除以 20，这样可以减小反应时间的影响。

控制变量：

• 同一个摆锤，所以质量不变；
• 每次使用同样的小释放角度，用量角器测量；
• 同一个秒表、同一个人计时，在摆动经过中心时开始和停止。

如果质量和角度也改变，T 的差异就可能来自三者中的任何一个。保持它们不变，T 的变化才能归因于摆长。

要留意的错误

一名学生写道：“自变量是时间，因为这是我们测量的。”

这把角色弄反了。“自变量”不是“重要”或“被测量”的意思，而是实验者选择的量。你选择摆长，时间取决于摆长，所以时间是因变量。

改正的方法是在给变量命名之前，先问自己“我设定的是哪一个？”

自我检测

1. 一名学生在弹簧下挂 1 N 到 5 N 的重物，每次测量弹簧的长度。指出自变量、因变量和一个控制变量。

2. 三杯相同的热水分别用 0、1、2 层布包住。写出冷却实验的两个控制变量。

3. 一名学生测试导线长度如何影响电阻，但每增加长度就换一根更粗的导线。哪里出了问题？

下一步

能说出变量之后，下一项技能是根据模型选择图表的坐标轴。你可以用探究与解释练习题组检测整个单元。当记录的读数已经四舍五入时，上下界与四舍五入解说工具会有帮助。

如果你能背出定义，遇到新装置却仍然犹豫，这正是我们的老师在物理线上一对一补习中会处理的推理缺口。