初中物理電學中控制變量法的應用分析

袁玉湖

【摘要】在初中物理中，電學是一項非常重要的學習內容，而且還是以后進一步學習電學知識的基礎。目前，初中學生都普遍存在的一個問題就是感性認知比較低，而物理電學內容關系比較復雜，導致了初中學生的學習效果比較差。為了有效的提高初中學生的學習效果，在初中物理電學教學中應用了控制變量法。本文中，分析了當前初中物理教學的現狀，并具體的分析了控制變量法在初中物理中的應用。

【關鍵詞】初中物理電學 控制變量法 應用 分析

一、控制變量法

實施新課程改革之后，對于學生能力的培養十分的重視，在科學探究領域，有效培養能力的方法就是控制變量法。在物理學中，每個物理量都有相關的或者有影響的因素和條件，這些因素和條件的變化就會引起物理量的變化，控制變量法是指將需要研究的因素發生變化，不需要研究的因素保持不變，然后觀察物理量在這個過程中如何隨著因素的變化而發生改變。利用控制變量法學習初中物理電學，有利于讓學生對電學產生一定的認識，并在此基礎上逐漸的深化認識，而且還可以幫助學生建立控制變量的認知，從而提高學生自身解決實際物理問題的能力。

控制變量法能夠將復雜的物理電學問題變得簡單，從而符合學生的認知，便于學生的理解。初中生的感性認知還沒發展完全，還不能獨立的有效運用控制變量法，所以，學生在使用的過程中教師一定要充分的發揮引導作用。

二、初中物理電學中控制變量法的應用

1控制變量法在物理規律教學中的應用

如“探究決定導體電阻大小的因素”以及“歐姆定律”的探究實驗中，給你如下實驗器材（圖1）：電阻絲數根（電阻絲上標明不同的材料的名稱）、電流表一個、電壓表一個、開關一個、導線、干電池、毫米刻度尺、電阻絲固定裝置，要求設計一個實驗，探究導體的電阻與哪些因素有關。并寫出實驗步驟現象和結論。

實驗電路圖

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圖1

實驗步驟：

①按圖連接實驗器材，其中R為待測電阻絲。

②將長度為l、橫截面積為s錳銅金屬導體接入電路，讀出電流表和電壓表的示數，填入表格中。

③將長度為l、橫截面積為s的鎳鉻合金導體接入電路，讀出電流表和電壓表的示數，填入表格中。

④將長度為l、橫截面積為2s的鎳鉻合金導體接入電路，讀出電流表和電壓表的示數，填入表格中。

⑤將長度為l/2、橫截面積為s的鎳鉻合金導體接入電路，讀出電流表和電壓表的示數，填入表格中。

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實驗現象：

①比較1和2的數據，發現在長度和橫截面積相同時，導體材料不同，電阻不同。

②比較2和3的數據，發現在長度和材料相同時，導體橫截面積越大電阻越小。

③比較2和4的數據，發現在材料和橫截面積相同時，導體長度越長電阻越大。

實驗結論：導體的電阻與導體的材料、長度、橫截面積和溫度都關。導體的電阻與導體的長度成正比，導體的電阻與導體的橫截面積成反比。

物理教師必須熟悉控制變量法，掌握控制變量法，讓它成為我們手中的有力武器，讓它在教學中發揮更大的作用和效益，更好地為我們的教學服務。

2控制變量法在比較物理量大小等習題教學中的應用

在近幾年的考試測驗中，經常會出現一種類型題：比較物理量的大小。學生在解這類題型時，經常是失分嚴重，錯誤連連。究其原因，是學生沒有掌握解題的訣竅，以至于不能形成正確的解題思路。在筆者自己解決這類題之后發現：控制變量法就是最好的解決辦法。

控制變量法是兩種或兩種以上因素共同控制一個物理量。要想比較它們的大小，就必須控制其中一個或多個因素不變，再去比較這個物理量是否發生變化。比如：

①初溫相同，質量相等的銅塊和鐵塊，吸收相同的熱量后，溫度高的是（B）

A.銅塊B.鐵塊

C.都一樣D.無法確定

②物理學研究中常常用到“控制變量法”、“等效法”、“類比法”等科學方法。在下列研究實例中，運用了控制變量法的是（D）

A.研究電流的形成原因時，將電流與水流相比較，從分析水流的形成入手來分析電流的形成

B.研究電流的大小時，根據電流產生的效應大小來判斷電流的大小

C.研究多個電阻組成的電路時，求出電路的總電阻，用總電阻產生的效果來代替所有電阻產生的總效果

D.研究電流與電壓的大小關系時，保持電阻大小不變，改變電阻兩端的電壓值，觀察電流如何隨電壓變化而變化

③控制變量法是解決復雜問題的一種有效方法，在我們的生活、學習和工作中有廣泛的應用。

（1）下面四個研究實例中，采取控制變量法的是C（填寫選項前的字母）

A用水流的形成類比電流的形成

B研究磁場時，用磁感線描述空間磁場的分布情況

C研究滑動摩擦力與壓力大小關系時，保持接觸面的粗糙程度不變

D利用光線來研究光的直線傳播現象

（2）在探究影響浮力大小因素的活動中，同學們提出了下列三種猜想：

猜想1：浮力的大小與物體浸入液體中的體積有關。

猜想2：浮力的大小與液體的密度有關。猜想3：浮力的大小與物體的重力大小有關。

同學們通過實驗探究，驗證了猜想1和猜想2是正確的。

對于猜想3，甲乙兩同學分別進行了如下的實驗探究。

甲同學的實驗探究如下：

實驗：利用彈簧測力計、水和鹽水，測算出同一鐵塊浸沒在鹽水中受到的浮力大小和浸沒在水中受到的浮力大小不相等。

分析：由于鐵塊的重力大小不變，而鐵塊所受的浮力大小不等，所以鐵塊受到的浮力大小與鐵塊的重力大小無關。

結論：猜想3是錯誤的。

乙同學的實驗探究如下：

實驗：利用彈簧測力計和水，測算出體積相同的鐵塊和鋁塊浸沒在水中受到的浮力大小相等。

分析：由于鐵塊、鋁塊的重力大小不等，而它們受到的浮力大小相等，所以浮力大小與重力大小無關。

結論：猜想3是錯誤的。

對甲乙兩同學的實驗，你認為甲同學（甲同學/乙同學）的實驗方法是不正確的，請具體指出他的錯誤是：研究與重力的關系卻控制了重力不變，根據他的實驗和他的分析思路還可得出；浮力大小與浸入液體的體積大小無關的結論，這個結論是錯誤（正確/錯誤）的。

教育教學中，我們應該盡量發揮控制變量法的優點和長處，讓它更好地為我們服務。但控制變量法也不是萬能的，它只是我們在探究事物現象，探尋事物發生發展規律中較常用的一種方法為學生形成并增強科研能力、探究能力、解決實際問題的能力打下堅實的基礎，并為以后的學習和生活起到積極的影響和促進作用。

【參考文獻】

[1]程明勇，任國霞.用好控制變量法[J].中學生數理化（八年級物理）（配合人教社教材）2011年06期.

[2]張慶杰.物理教學中控制變量法[J].中學生數理化（教與學）2011年08期.