控制變量

李守海

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2014）4-0235-01

控制變量法是指適時(shí)恰當(dāng)?shù)乜刂茖?duì)我們所要研究的物理量相關(guān)的或有影響的因素、條件，在眾多的會(huì)引起物理量發(fā)生變化的因素中,只讓要研究的因素發(fā)生變化、發(fā)生改變，觀察物理量會(huì)如何隨著這個(gè)因素的變化而變化，而讓其他的暫時(shí)不研究的因素保持不變。在初中物理教學(xué)中控制變量法是最常用的研究方法，下面就控制變量法和自己在初中物理教學(xué)中的體會(huì)進(jìn)行闡述：

一、控制變量法在初中物理教學(xué)中的地位

物理學(xué)是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，大多數(shù)物理規(guī)律都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，要想讓學(xué)生牢固地掌握和熟練運(yùn)用物理規(guī)律,就必須培養(yǎng)學(xué)生探究物理規(guī)律的能力。物理學(xué)對(duì)于多因素（多變量）的問(wèn)題常常采用控制因素（變量）的辦法，即把多因素的問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)單因素的問(wèn)題，分別加以研究，最后再綜合解決。而控制變量法作為一種常用的、有效的探索物理規(guī)律的科學(xué)方法，在初中物理新課程教學(xué)中得到了特別廣泛的應(yīng)用。許多物理概念或規(guī)律的探索和推導(dǎo)，演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，控制變量法不僅僅是用來(lái)探究物理規(guī)律，同時(shí)也是用來(lái)分析、解決物理問(wèn)題的好幫手。

二、控制變量法在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用

1.在實(shí)驗(yàn)探究中，運(yùn)用控制變量法能有序地分解和呈現(xiàn)問(wèn)題

在物理探究實(shí)驗(yàn)中，如果影響某一物理量變化的因素比較多時(shí),那么要研究這些因素的變化對(duì)該物理量是否有影響時(shí)，就需要使用控制變量法去研究,將復(fù)雜的、多變的物理問(wèn)題轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的變量問(wèn)題，將多因素的、抽象的大問(wèn)題，轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的容易操控的小問(wèn)題,轉(zhuǎn)化為特定的便于觀察的條件進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)的深入研究、分析判斷、總結(jié)歸納,最后找出這個(gè)因素跟我們想要研究的物理量是什么關(guān)系。

研究導(dǎo)體的電阻大小與導(dǎo)體的哪些特性有關(guān)時(shí)，先將橫截面積、長(zhǎng)度都不同的一根鎳鉻合金絲和一根銅絲分別串聯(lián)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,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)。在這種探究過(guò)程中,控制變量法,有序地分解和呈現(xiàn)了物理問(wèn)題,幫助學(xué)生對(duì)影響物理量的多個(gè)因素逐一進(jìn)行研究。這種探究思路非常清晰,能幫助學(xué)生快速、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)和完成探究。

2.在習(xí)題中,運(yùn)用控制變量法,能幫助學(xué)生迅速確定解題思路

控制變量法除了物理實(shí)驗(yàn)探究中的應(yīng)用外,還常用于比較物理量大小和分析、解析實(shí)際問(wèn)題等。而且物理中考試題中有關(guān)控制變量法的考察是必考題型。因此,教師在課堂上要有針對(duì)性地舉一些有關(guān)控制變量法的試題,從不同角度、不同知識(shí)點(diǎn)去引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用控制變量法解決習(xí)題中的物理問(wèn)題,使學(xué)生能熟習(xí)這類解題方法，從而有目的去應(yīng)用這種方法解題和規(guī)范作答,提高學(xué)生的解題速度，正確率。

同一水平桌面上放有長(zhǎng)方體木塊和鐵塊各一個(gè),現(xiàn)想探究木塊和鐵塊的下表面誰(shuí)更粗糙，請(qǐng)你只利用一個(gè)量程滿足實(shí)驗(yàn)要求的彈簧測(cè)力計(jì)，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證你的猜想，寫出實(shí)驗(yàn)的步驟、現(xiàn)象和結(jié)論。這種試題主要考察學(xué)生運(yùn)用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以及對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)的能力。怎樣才能比較出兩物體表面的粗糙程度?影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素是壓力的大小和物體表面的粗糙程度。我們知道,在壓力相同時(shí),摩擦力越大,物體的接觸面越粗糙。因此在設(shè)計(jì)本題的實(shí)驗(yàn)方案時(shí),首先要保證壓力相同(控制量),可將木塊和鐵塊疊起來(lái)解決，木塊在下鐵塊在上疊放勻速直線拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，記錄測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1；再將木塊在上鐵塊在下疊放勻速直線拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，記錄測(cè)力計(jì)的示數(shù)F2,進(jìn)行比較說(shuō)明。

三控制變量在中考實(shí)驗(yàn)題中的實(shí)例

密度概念是整個(gè)初中物理中重要概念之一，每年各地的中考試題圍繞密度概念做足了文章。如冰水互換后其質(zhì)量、體積、密度的變化；蠟燭燃燒過(guò)程中、兩塊磚合成一塊后的質(zhì)量、密度的變化情況等等，常常寫試題來(lái)考察學(xué)生。采用控制變量法研究密度有三種方式：

1.質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，密度大的，其物體體積就小。

2.體積相同的不同物質(zhì)，密度大的，其物體質(zhì)量也大。

3.物質(zhì)相同的不同物體，體積增大幾倍，它的質(zhì)量也增大幾倍，而m/V的值不變。

因此，控制變量法是一種解決物理問(wèn)題的重要科學(xué)方法,它不但能解決現(xiàn)有初中物理問(wèn)題,對(duì)于一些初中沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)的物理知識(shí)和問(wèn)題,也可以運(yùn)用它來(lái)解決,教師要善于引導(dǎo)學(xué)生觸類旁通。由淺入深，循序漸進(jìn)，先易后難地讓初學(xué)者掌握這種重要的物理研究方法。總之,控制變量法的教學(xué)充分體現(xiàn)了新課標(biāo)教學(xué)理念。物理教師在傳授知識(shí)的時(shí)侯,要注意培養(yǎng)學(xué)生利用控制變量法來(lái)探究物理規(guī)律的能力,為學(xué)生形成發(fā)現(xiàn)能力、探究能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提高初中物理教學(xué)的效率，培養(yǎng)學(xué)生掌握解決問(wèn)題的方法。