重視“控制變量法”在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用

王喜波

（遼寧省本溪市本溪縣第四中學(xué)）

重視“控制變量法”在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用

王喜波

（遼寧省本溪市本溪縣第四中學(xué)）

“控制變量法”在初中物理教學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，是探索問題、分析和解決問題的主要方法。所謂控制變量法是當(dāng)研究多個(gè)因素之間的關(guān)系時(shí)，往往先控制其他幾個(gè)因素不變，集中研究其中一個(gè)因素的變化對(duì)另一個(gè)因素的變化所產(chǎn)生的影響，然后找出它們之間的關(guān)系，得出結(jié)論的研究方法。

八年級(jí)學(xué)生剛學(xué)習(xí)“控制變量法”相關(guān)問題時(shí)，學(xué)生不理解“變量”也不知道如何控制“變量”。我舉了通俗的例子說明：人的健康狀況受哪些因素的影響？經(jīng)過學(xué)生討論，認(rèn)為受“先天因素、飲食情況、是否鍛煉”三個(gè)因素的影響。于是我提出問題：人的健康狀況與是否鍛煉有什么關(guān)系？同學(xué)們馬上給出答案，鍛煉的人要好于不鍛煉的人。我接著追問：如果一個(gè)先天體質(zhì)差但飲食習(xí)慣好且參與鍛煉的人和一個(gè)先天體質(zhì)好但飲食習(xí)慣不好且不參與鍛煉的人哪個(gè)更健康呢？一時(shí)同學(xué)們沒了答案。接著我又給出第三個(gè)問題：在什么條件下，你們的答案才是正確的呢？經(jīng)過大家討論認(rèn)為，在先天因素和飲食習(xí)慣都相同的條件下。這里的條件就是控制變量，我們所采用的研究問題的方法就是控制變量法。

一、控制變量法對(duì)理解和分析物理公式起著很重要的作用，多出現(xiàn)在選擇題中

例如：對(duì)公式v=s/t的理解，不能盲目地說速度v與路程s成正比，與時(shí)間t成反比。而應(yīng)該說：當(dāng)時(shí)間t一定，速度v與路程s成正比；當(dāng)路程s一定，速度v與時(shí)間t成反比；當(dāng)v一定，s與t成正比。對(duì)其他物理公式的分析采取同樣方法。對(duì)公式P=UI的理解，絕不能簡(jiǎn)單地說電壓U越高或電流越大，電功率P就越大。正確的理解是：當(dāng)電流I一定，電功率P與電壓U成正比；當(dāng)電壓U一定，電功率P與電流I成正比；當(dāng)P一定，U與I成反比。上述歸納為：只要是三個(gè)物理量組成的公式，在分析它們的關(guān)系時(shí)，一定要控制其中一個(gè)量不變，然后討論另外兩個(gè)量的關(guān)系。如果是四個(gè)物理量組成的公式呢？則應(yīng)控制其中兩個(gè)量不變，然后討論另外兩個(gè)量的關(guān)系。例：W=UIt的分析：當(dāng)I和t一定，W與U成正比；當(dāng)U和t一定，W與I成正比；當(dāng)W和t一定，U與I成反比；當(dāng)W和I一定U與t成反比。不管公式中出現(xiàn)多少個(gè)物理量，在分析兩個(gè)量的關(guān)系時(shí)，則需把其他所有量都控制不變（常數(shù)除外）。這樣就掌握了正確的分析物理公式的方法。

二、在簡(jiǎn)答題中解釋物理現(xiàn)象時(shí)常用到控制變量法

例：為什么坐在沙發(fā)上比坐在木凳上舒服些？我們知道影響壓強(qiáng)大小因素有壓力和受力面積，這里是同一人控制的是壓力一定，坐沙發(fā)比坐木凳人體的受力面積大，根據(jù)P=F/S，所以人體受到的壓強(qiáng)小，感覺舒服些。為什么人走在冰面上比走在地面上容易滑倒？影響滑動(dòng)摩擦力的因素是壓力和接觸面的粗糙程度。這里是控制壓力不變，改變了接觸面的粗糙程度，冰面的粗糙程度比地面小，人受到冰面的滑動(dòng)摩擦力小，因此容易滑倒。如果在解答此類問題時(shí)，沒有控制變量會(huì)導(dǎo)致邏輯不嚴(yán)謹(jǐn)而失分。

三、控制變量法在探究實(shí)驗(yàn)中更為重要

如果在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)沒有控制變量，整個(gè)試驗(yàn)就是失敗的，得出的結(jié)論也毫無意義。例如：在探究“影響動(dòng)能大小的因素”的時(shí)，首先在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)需要選同一斜面且保證斜面的傾斜程度一定。然后再分別研究與質(zhì)量和速度的關(guān)系。（1）動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系。選兩個(gè)質(zhì)量不等（改變質(zhì)量）的鋼球使它們處于斜面上同一高度（控制到達(dá)平面時(shí)速度相等）自由釋放，觀察兩次平面上的木塊被推動(dòng)距離的遠(yuǎn)近。歸納結(jié)論：物體的運(yùn)動(dòng)速度相同，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大。（2）動(dòng)能與速度的關(guān)系。選兩個(gè)質(zhì)量相同或同一鋼球（控制質(zhì)量相等）使其處于斜面上不同高度（改變到達(dá)平面時(shí)的速度）自由釋放，再觀察兩次平面上的木塊被推動(dòng)距離的遠(yuǎn)近。分析歸納：物體的質(zhì)量相同，運(yùn)動(dòng)速度越大，動(dòng)能越大。探究“電流與電壓的關(guān)系”時(shí)，需要控制定值電阻R一定，通過滑動(dòng)變阻器改變R兩端電壓，然后用電流表測(cè)出每次對(duì)應(yīng)的電流值I。最后得出：當(dāng)電阻一定，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比的結(jié)論。而“探究電流與電阻的關(guān)系”時(shí)則要改變定值電阻R的阻值，通過滑動(dòng)變阻器控制定值電阻R兩端電壓一定，用電流表測(cè)出每次對(duì)應(yīng)的電流值I。從而得到：當(dāng)電壓一定，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比的結(jié)論。除了上述實(shí)驗(yàn)，還有多個(gè)采用控制變量法的探究實(shí)驗(yàn)：“同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系”“影響浮力大小的因素”“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”“電熱與什么因素有關(guān)”“影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素”等。

控制變量法不僅應(yīng)用在上述題型中，在這里不一一列舉，它是學(xué)生學(xué)習(xí)物理必須掌握的方法。總之，該方法可以說是貫穿初中物理教學(xué)的始終，是初中物理教學(xué)中最為常用、最為重要的一種方法。

［1］田苗.論初中物理教學(xué)中的主要解題策略［J］.中小學(xué)教學(xué)研究，2013（12）.

［2］張倫.控制變量法在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用［J］.宿州教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（6）.

·編輯 溫雪蓮