對物理實驗方法中控制變量法的研究

蘇碧純

【摘要】控制變量法是目前最常用的探究物理問題以及分析解決物理問題的方法之一，運用這種方式的優勢就是能夠將一些復雜的多變量的物理問題換成一種單變量的簡單問題，將一些由多種因素構成的比較抽象的問題轉為由小問題組成，這樣就便于操作。高中生如果在物理實驗中運用該方法進行驗證，就會更加的省時省力，并且能夠得到更好的效果。

【關鍵詞】物理教學 控制變量法 探析 應用

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）11-0182-02

在物理實驗中，科學方法作為一種能夠研究物理現象、描述物理規律、實施物理實驗以及總結物理規律的方法與手段，由多種研究方法組成，其中最重要的一項研究方法就是控制變量法[1]。尤其是在高中物理實驗之中，對于控制變量法的應用十分的常見，本文就物理實驗中的控制變量法進行研究，并且對于控制變量法的含義、特點以及相關案例來進行闡述。

一、控制變量法及其理論

1.含義

對于物理方面的研究具有多種多樣的方法，其中最常見的就是控制變量法，其主要用于針對多種變量進行的研究。具體而言，控制變量法就是將多變量中的多個單變量問題進行研究，改變其中一個變量，并且對這個變量進行研究，分析其對于事物的影響變化，然后提出解決的措施。

2.特點

物理實驗中通常會應用到多種實驗方式，相比較于其他的方法，控制變量法是將兩個或者以上的因素進行分析，分析其對某個變量所產生的影響。控制變量法能夠作為一個尋找多種因素之間規律的有效的途徑。其最主要的優勢就是能夠將原本復雜的問題變為簡單化問題。

3.表現形式

控制變量法有多種的表現形式，首先是能夠在敘述中指出哪些因素控制不變，該物理因素與其他因素的關系就會很明顯的出現。其次是經過對相關數據的分析，找出其控制了哪些變量。再者就是能夠對于控制不變的因素進行分析與查找。最后就是能夠利用函數圖像的形式來映射變量之間的關系。

二、控制變量法在物理實驗中的應用

在高中物理的實驗操作的過程中，通常會有各種各樣的變化著的因素，控制變量法能夠控制其中的某些因素，以更簡便直觀的方式解決問題。舉例來說，在研究物體的加速度與物體受的外力以及物體質量之間的定量關系的試驗過程之中，分別對外力F，質量m這兩個因素進行分析，以解釋其對加速度a的影響。具體的實驗操作方法包括以下步驟：首先是將質量m進行控制，然后改變F，分析在此情況下，加速度a與外力F之間存在的函數關系；其次是將F進行控制，研究在此情況下，加速度a與質量m之間的函數關系。

三、物理實驗中的控制變量法的應用思想

根據以上的研究方法可知，上升到思想問題，物理實驗設計的基本思想之一就是控制實驗條件的思想。在實驗過程中，運用控制變量法進行研究的案例比比皆是，適當的控制實驗條件是實驗的基本步驟，在我們高一所學習的“向心力、向心加速度”的內容中，演示實驗中利用向心演示器進行操作時會進行控制變量。控制半徑r與角速度ω，在此情況下，驗證向心力F與質量m之間的函數關系；控制質量m與半徑r，在此情況下，進行向心力F與角速度ω的函數關系；控制質量m與角速度ω，驗證向心力F與半徑r的函數關系；這樣幾次驗證之后，就能夠推算出勻速圓周運動的向心力公式F=mrω2[2]。

根據以上實驗的過程，分別控制半徑r與角速度ω、質量m與半徑r、質量m與角速度ω，以此推出其他變量的函數關系，是為了創造一種有利于物理研究推論的環境，能夠將物理量之間的本質關系直觀的展示出來，從而達到有目的的研究。

在進行實際問題的實驗研究過程中，控制變量法如果能夠得到有效的運用，并且進行分析與處理，就會使實驗達到更為準確的效果。運用控制變量法的思想就是要將所研究的問題簡單化，這種方法能夠將影響物理量的多個因素進行逐一的分析與研究，綜合的進行分析。通過這一思想的實踐，證明該方法在高中物理的實驗中的重要性，逐步滲透到各種概念與規律的探討之中，將控制變量法作為實驗的應用方法之一，并將其作為學習實驗中的指導方法之一。

因此，在實際實驗過程中的問題解決方法中，運用科學的方式進行分析，能夠將實驗的速度及效果進一步的提升，也能達到準確率良好的效果。控制變量法的應用給實驗的操作帶來更多的便利與邏輯思維方面的提升，是物理實驗方法中的重中之重。

參考文獻：

[1]寇娥.提高高中物理實驗教學有效性的研究[J].學周刊，2015，（10）：35.

[2]林勇，李正福，李春密.高中生物理實驗能力評價體系的建構[J].中國現代教育裝備，2010，（16）：66-68.