浅析初中物理中的控制变量法

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浅谈初中物理教学中控制变量法的运用

作者：余艇

来源：《读写算》2012年第44期

摘要：物理是一门以观察和实验为基础的自然科学，物理教学重在培养学生的勤于动手、动脑的能力和敏锐的思维能力，而“控制变量法”作为初中物理中常用的探索、分析和解决问题的科学方法之一，在物理学科教学中起着极其重要的作用。

关键词：初中物理 探索 分析 问题 控制变量法

“控制变量法”作为初中物理中常用的探索问题和分析、解决问题的科学方法之一。

日常生活中各种物理现象往往都是错综复杂的，并且被研究对象往往都不是孤立存在的，总是处于与其他事物和现象的密切联系之中，因此影响研究对象的因素在许多情况下也并不是单一的，而是多种因素相互交错、共同起作用的。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。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。

首先，在初中物理实验探究过程中，控制变量法是一种最常用的、非常有效的探索客观物理规律的科学方法。

根据研究对象，运用特定的手段主动干预或控制其发生发展的过程，在特定的观察条件下去探索客观规律．例如，在引导学生探索、研究导电体的电阻的大小同导电体的哪些特性有关时，可先故意将横截面积、长度都不同的一根镍铬合金丝和一根铜丝分别串入接有小灯泡的直流电路中，让学生分别观察灯泡发光的亮度，并问学生：刚才的实验现象能否说明电阻大小与导电体的哪个特性有关？学生经过思考与讨论，得到的结论当然是否定的。再用横截面积和长度都不同的两根镍铬合金丝分别串入上述电路中，观察小灯泡的亮度，并让学生思考这个实验能否说明电阻大小同导电体的某种特性有关，结论同样是不能。这时我们应该取怎样的两根金属丝串入上述电路来做这个实验，以研究导电体的电阻大小到底与哪些因素有关，同时向学生出示课前准备好的几根金属丝让他们选择．学生经过思考并相互讨论后，有的认为应取两根横截面积相同、但长度不同的镍铬合金丝进行上述实验；有的认为应取两根长度相同、但横截面积不同的镍铬合金丝进行上述实验；还有的认为应取长度、横截面积均相同的一根铜丝和一根镍铬合金丝进行实验比较．这时，教师可指出上述几种方法都可以，同时指出要研究电阻的大小同导电物质的长度、横截面积、材料种类这三个因素任何一个因素间的关系，就要人为地控制另外两个因素，使它们相等，并指出这种实验的方法就是“控制变量法”，然后让学生运用这一方法系统地进行上述实验，使学生在实际操作过程中去体验这一科学方法。 龙源期刊网

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初中物理电学中控制变量法的应用分析　

卢东文　广西上林县木山乡初级中学５３０５１　１　

摘要：初中物理电学是学生学习电学的基础，但是初中学　生普遍存在感性认知低的情况，所以在面对复杂的物理电学　关系时，往往学习效果不尽如人意。而控制变量法作为一种复　杂数理关系的研究方法被引入到初中物理电学学习中后，学　生能够很清晰的认识到电阻、电压、电流三者的关系。是这一　种不错的教学方式。　关键词：初中物理电学控制变量法应用分析　前言：　初中物理电学内容是一块重要的内容，而电学中控制变　量的应用这一要点是考试经常出现的问题。教会学生掌握好　物理电学中控制变量法具有重要的意义。在本文中笔者对初　中物理的教学现状和问题进行了分析，并对控制变量法进行　了介绍，以具体的电学实例对这种方法的运用进行了分析。　一、初中物理的现状与问题　为了满足社会发展的需求，目前在我国教育教学中，产生　了很多形式的教学模式。而物理教学目前也已经由传统的教　学模式转化为了以实验探究为主的教学方式，由此有效的增　强了学生的思维和动手能力。然而目前物理教学在新课改的　影响下，还是存在很多问题的：　ｌ、教学的硬件设施不足，无法完成部分物理实验。参与探　讨是物理学习的关键所在。而作为物理探究的主要途径，物理　实验是学生探究的主要渠道。　２、很多学生的自主学习时间相对来说较少，受到巨大学　习压力的影响。在学校拥有很多课程安排的情况下，根本无法　满足物理教学的有效实施。　３、中考是我国当代学生所面对的重要人生转折点，但是　受到教育课改的影响，中考教育以及教育成绩对物理教学产　生了很大的局限，最终无法满足物理教学的教育目标。　二、控制变量法概述　控制变量法在《义务教育物理课程标准》的要求是：“尝试　考虑影响问题的主要因素，有控制变量的初步意识。”然而就　教学而言，学生产生一定的认识是基础，因为在物理学科中，　主要是由很多因素共同组成的多样性问题。　由此，对于学生深层次的体会产生了契机。而这一条件除　了主要因素之外，其他因素的影响是非常小的甚至可以忽略。　这样就可以帮助学生能够从实际上建立控制变量的初步认　知。在对一些比较复杂的物理问题进行解决时控制变量法不　失为一种有效的方法。　控制变量法的关键在于可以对无关变量进行控制，从而　化繁为简的对问题进行研究。但是由于初中学生的感性认知　比较缺乏，所以控制变量法无法有效的进行运用，这就需要教　师从旁引导。　三、初中物理电学中控制变量法的应用　１、探究物理规律中控制变量法的应用　在初中物理电学学习中，欧姆定律是所有电学的基础与　重点，它在电学学习中所占的位置是非常重要的。学生在学习　电学之前必须掌握电流、电压、电阻３个基本概念。那么它们　的关系实质就是用欧姆定律串联起来的。在对这一关系进行　研究的过程中。通过使用控制变量法对这３个要素进行涵盖　进行实验设计，以明确的方法，保证某一物理量不变时，通过　对物理量的改变来实现对欧姆定律的学习。　（１）电阻Ｒ不变，改变导体两端电压ｕ，对电流Ｉ与电压　Ｕ之间的关系进行探究　①为了保证电阻阻值不变应该对电阻值进行固定。　②对于导体两端电压值改变问题的影响，主要实施方法　有两种：首先对电源两端的电压进行改变，这样就可以实现对　导体两端电压ｕ的改变。由此可以让学生轻松的使用控制变　对州　

初中物理电学中控制变量法的应用分析

摘 要： 电学是初中物理学知识的一个重要组成部分，但是很多学生在对其学习上认知能力较低。本文主要对初中物理电学中控制变量法的应用分析进行了研究，目的是促进初中物理教学的稳步发展。

关键词： 初中物理 电学 控制变量法

引言

控制变量法是一种较好的物理学习方法，它是指在研究某一个物理问题和因素的时候，每次只能让一个因素发生改变，保证其他因素保持原样，探寻所研究的物体与其因素存在怎样的关系。这种方法可以把复杂的物理问题分步骤化解，最后进行整体总结，帮助学生降低了学习物理的难度。

一、当前初中物理学习中存在的各种问题

我国实行全面的素质教育，为了达到这个要求，我国初中物理学教学模式也进行了相应的改革和创新，但同时存在以下几个问题。

1.我国初中学生在初中阶段，需要学习的科目内容繁多，因此不可能把时间全部都花在学习物理上，对物理学习的时间和深度都远远不够。

2.部分学校由于经济条件相对落后，教学设施不完善，部分物理实验无法在课堂上进行演示和操作，只能通过学生对课本文字和图表的抽象理解，导致学生对物理知识理解不够深刻。

3.中考是初中生人生中一个重大的转折点，为了满足现今教育课改的要求，中考成绩对物理教育产生了一定的局限性，不能够完全实现物理的教学目标。

二、控制变量法在初中物理电学中的具体应用

在初中物理电学学习中，首先必须了解欧姆定理，它是整个电学学习的基础。学生在进一步学习电学之前，就应该了解电压、电阻、电流三个基本概念。这三个基本概念是通过欧姆定律联系起来的，在对这个关系进行探究分析的过程中，采用控制变量法对这三个概念进行实验设计，保证其中一个不变，研究另外两个之间的关系。通过这样的方法加深对欧姆定律的认识[1]。

1.对电流和电阻的关系进行分析探究

首先需要准备的实验仪器有电流表、电压表、滑动变阻器等，其次画出对应的电路图表，如图一所示。

探索篇誗方法展示“控制变量法”在初中物理教学中有着广泛的应用，是探索问题、分析和解决问题的主要方法。所谓控制变量法是当研究多个因素之间的关系时，往往先控制其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化对另一个因素的变化所产生的影响，然后找出它们之间的关系，得出结论的研究方法。八年级学生刚学习“控制变量法”相关问题时，学生不理解“变量”也不知道如何控制“变量”。我举了通俗的例子说明：人的健康状况受哪些因素的影响？经过学生讨论，认为受“先天因素、饮食情况、是否锻炼”三个因素的影响。于是我提出问题：人的健康状况与是否锻炼有什么关系？同学们马上给出答案，锻炼的人要好于不锻炼的人。我接着追问：如果一个先天体质差但饮食习惯好且参与锻炼的人和一个先天体质好但饮食习惯不好且不参与锻炼的人哪个更健康呢？一时同学们没了答案。接着我又给出第三个问题：在什么条件下，你们的答案才是正确的呢？经过大家讨论认为，在先天因素和饮食习惯都相同的条件下。这里的条件就是控制变量，我们所采用的研究问题的方法就是控制变量法。一、控制变量法对理解和分析物理公式起着很重要的作用，多出现在选择题中例如：对公式v=s/t的理解，不能盲目地说速度v与路程s成正比，与时间t成反比。而应该说：当时间t一定，速度v与路程s成正比；当路程s一定，速度v与时间t成反比；当v一定，s与t成正比。对其他物理公式的分析采取同样方法。对公式P=UI的理解，绝不能简单地说电压U越高或电流越大，电功率P就越大。正确的理解是：当电流I一定，电功率P与电压U成正比；当电压U一定，电功率P与电流I成正比；当P一定，U与I成反比。上述归纳为：只要是三个物理量组成的公式，在分析它们的关系时，一定要控制其中一个量不变，然后讨论另外两个量的关系。如果是四个物理量组成的公式呢？则应控制其中两个量不变，然后讨论另外两个量的关系。例：W=UIt的分析：当I和t一定，W与U成正比；当U和t一定，W与I成正比；当W和t一定，U与I成反比；当W和I一定U与t成反比。不管公式中出现多少个物理量，在分析两个量的关系时，则需把其他所有量都控制不变（常数除外）。这样就掌握了正确的分析物理公式的方法。二、在简答题中解释物理现象时常用到控制变量法例：为什么坐在沙发上比坐在木凳上舒服些？我们知道影响压强大小因素有压力和受力面积，这里是同一人控制的是压力一定，坐沙发比坐木凳人体的受力面积大，根据P=F/S，所以人体受到的压强小，感觉舒服些。为什么人走在冰面上比走在地面上容易滑倒？影响滑动摩擦力的因素是压力和接触面的粗糙程度。这里是控制压力不变，改变了接触面的粗糙程度，冰面的粗糙程度比地面小，人受到冰面的滑动摩擦力小，因此容易滑倒。如果在解答此类问题时，没有控制变量会导致逻辑不严谨而失分。三、控制变量法在探究实验中更为重要如果在设计实验和进行试验时没有控制变量，整个试验就是失败的，得出的结论也毫无意义。例如：在探究“影响动能大小的因素”的时，首先在设计实验时需要选同一斜面且保证斜面的倾斜程度一定。然后再分别研究与质量和速度的关系。（1）动能与质量的关系。选两个质量不等（改变质量）的钢球使它们处于斜面上同一高度（控制到达平面时速度相等）自由释放，观察两次平面上的木块被推动距离的远近。归纳结论：物体的运动速度相同，质量越大，动能越大。（2）动能与速度的关系。选两个质量相同或同一钢球（控制质量相等）使其处于斜面上不同高度（改变到达平面时的速度）自由释放，再观察两次平面上的木块被推动距离的远近。分析归纳：物体的质量相同，运动速度越大，动能越大。探究“电流与电压的关系”时，需要控制定值电阻R一定，通过滑动变阻器改变R两端电压，然后用电流表测出每次对应的电流值I。最后得出：当电阻一定，通过导体的电流与导体两端的电压成正比的结论。而“探究电流与电阻的关系”时则要改变定值电阻R的阻值，通过滑动变阻器控制定值电阻R两端电压一定，用电流表测出每次对应的电流值I。从而得到：当电压一定，通过导体的电流与导体的电阻成反比的结论。除了上述实验，还有多个采用控制变量法的探究实验：“同种物质的质量与体积的关系”“影响浮力大小的因素”“比较不同物质的吸热能力”“电热与什么因素有关”“影响电磁铁磁性强弱的因素”等。控制变量法不仅应用在上述题型中，在这里不一一列举，它是学生学习物理必须掌握的方法。总之，该方法可以说是贯穿初中物理教学的始终，是初中物理教学中最为常用、最为重要的一种方法。参考文献：［1］田苗.论初中物理教学中的主要解题策略［J］.中小学教学研究，2013（12）.［2］张伦.控制变量法在初中物理教学中的应用［J］.宿州教育学院学报，2008（6）.誗编辑温雪莲重视“控制变量法”在初中物理教学中的应用王喜波（辽宁省本溪市本溪县第四中学）