初中物理中控制變量法的應(yīng)用研究

丁 娟

(江蘇省揚州市梅嶺中學京華城校區(qū) 225007)

控制變量法指的是在眾多的影響某個物理量的因素和條件中，通過人為的控制某些物理量不變，而只改變我們要研究的那個因素的值，從而觀察和分析出這個因素對這個物理量的影響.控制變量法是在初中物理教學過程中經(jīng)常用到，它是分析解決問題和探索物理問題最行之有效的方法之一.學生掌握了控制變量法，有利于他們對物理概念和規(guī)律的理解，也有利于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和科學素養(yǎng).文章將對控制變量法在初中物理中的應(yīng)用做出簡要探討.

一、控制變量法在物理概念教學過程中的應(yīng)用

物理概念是一種可以反映出物理現(xiàn)象和物理過程本質(zhì)的思維方式，它是從物理事實中抽象出來的.對于剛開始學物理的初中生來說，物理概念抽象難懂，學習起來非常吃力.如果初中物理教師在物理概念的教學過程中能夠用控制變量法還原出物理概念的抽象過程，這樣就大大降低了學生的理解難度，而且能讓學生更加輕松愉快直觀地深層次理解這個物理概念.

例如，在初中物理“壓強”一節(jié)內(nèi)容的教學過程中，教師完全可以運用控制變量法的思維給同學直觀具體地建立起壓強的概念.教師可以針對印象壓強的兩個控制因素：壓力的大小，受力面積這兩部分內(nèi)容，通過運用控制變量法做一些簡單且易于觀察的實驗，從而給學生以直觀的感受.教師可以借助海綿這一道具，通過改變控制量，進而讓學生觀察海綿凹陷程度，從而通過海綿的凹陷程度觀察出不同因素對壓力的影響效果.教師可以首先控制受力面積不變，改變壓力的大小，如圖1(a)、(b).這樣就可以讓學生直觀具體地觀測出在受力面積相同時，壓力越大，壓力的作用效果越強.通過控制壓力大小不變，改變壓力的受力面積，如圖(b)、(c)，從而觀察出在壓力大小相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越強.通過運用控制變量法的思維進行教學，可以讓學生直觀具體的建立起壓強這一概念，從而科學有效地提高了課堂的效率.

(a) (b) (c)圖1

二、控制變量法在物理規(guī)律教學過程中的應(yīng)用

物理規(guī)律是從特別事實中通過大膽假設(shè)，嚴密推導，然后再經(jīng)過實驗反復驗證觀察得到的普遍規(guī)律.它是初中物理教學的另一大教學難題，如果教師只是單純的通過課堂上的理論教學方法讓學生真正掌握物理規(guī)律，那無外乎是以卵擊石，毫無效果.如果將控制變量法這一思想運用到物理規(guī)律的教學過程中，那將大大降低學生的學習難度，讓學生更加輕松的吸收這一部分知識.

例1歐姆定律的探究.導體兩端的電壓和電阻阻值的大小對導體中的電流究竟有何影響？

圖2

分析實驗：這一物理規(guī)律的探究過程，教師可以搭建一個實驗平臺(如圖2)，讓學生通過觀察電壓表以及電流表的讀數(shù)，從而直觀形象的理解歐姆定律的內(nèi)涵.教師首先設(shè)定定值電阻阻值不變，通過改變滑動變阻器劃片位置來控制電壓表(即定值電阻兩端電壓)大小來記錄電流表中的電流.從而觀察出電阻阻值不變，電阻兩端電壓越大，流過電阻的電流越大.然后教師可以設(shè)定定值電阻兩端電壓不變，通過更換阻值不同的定制阻值來記錄電流中的電流，進而得出電阻兩端電壓不變，電阻阻值越大，流過電阻中的電流越小的結(jié)論.通過在物理規(guī)律教學過程中運用控制變量法這一思維，可以水到渠成的讓學生總結(jié)出I=U/R這一物理規(guī)律.

三、控制變量法在物理實驗教學過程中的應(yīng)用

控制變量法被大量運用在物理實驗中來探究物理規(guī)律，因此在初中物理實驗教學過程中更要運用控制變量法這一思想.在設(shè)計實驗時，讓學生采用控制變量法來探究物理問題，首先要讓學生大膽猜測出所要研究的物理量與哪些因素有關(guān)并且有什么樣的關(guān)系，然后讓學生通過控制變量來設(shè)計出試驗方案并進行規(guī)范的實驗操作來驗證.

例2影響滑動摩擦力的大小的因素的探究.

分析實驗：影響摩擦力大小的因素有很多，首先讓學生大膽猜測有哪些因素會影響摩擦力，教師可引導學生了解影響摩擦力大小的主要因素有接觸面受到的壓力大小、粗糙程度以及面積大小等.

實驗步驟：a.水平放置木板，將木塊放置在木板上，然后用帶有彈簧測力計的細線勻速水平拉動木塊，最后讀出彈簧測力計大小.b.在木塊與木板之間放置棉布在重復a操作.c.用木板的不同面重復a操作.d.改變木塊大小在重復a操作.通過運用控制變量法的思維來進行試驗，可以很容易的得出接觸面大小和粗糙程度不變的情況下，接粗面面積越大摩擦力越大等結(jié)論.

控制變量法是解決大多數(shù)物理問題的重要方法之一，掌握了控制變量法的思維不僅僅能解決很多初中物理課堂上的問題，對于生活中的問題以及其他科學探究也是非常有幫助的.教師要將控制變量法運用在初中物理教學的各個過程中，引導學生理解并掌握控制變量法.