控制變量法在物理教學的價值

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世界是普遍聯系的，自然界發生的各種現象往往是錯綜復雜的，并且被探究的對象往往不是孤立的，總是處在與其他事物和現象的相互聯系之中，因此影響探究對象的因素在許多情況下并不是單一的，而是多種因素相互交錯、共同起作用的。要想精確地把握探究對象的各種特性，弄清事物變化的原因和規律，單靠自然條件下整體觀察探究對象是遠遠不夠的，還必須對探究對象施加人為的影響，造成特定的便于觀察的條件，這就是“控制變量法”。

初中物理所指控制變量法，是指適時地恰當地控制對我們所要研究的物理量相關的或有影響的因素、條件，在眾多的會引起物理量發生變化的因素中，只讓要研究的因素(物理量)發生變化、發生改變，觀察物理量會如何隨著這個因素的變化而變化，而讓其他的暫時不研究的因素保持不變。

一、控制變量法在初中物理教學中的地位

物理學是一門以觀察和實驗為基礎的學科，大多數物理規律都是在實驗的基礎上建立起來的，要想讓學生牢固地掌握和熟練運用物理規律，就必須培養學生探究物理規律的能力。而控制變量法作為一種常用的、有效的探索物理規律的科學方法，在初中物理新課程教學中得到了特別廣泛的應用，許多物理概念或規律的探索和推導，演示實驗、分組實驗的教學，它不僅僅是用來探究物理規律，同時也是用來分析、解決物理問題的好助手。

二、控制變量法在初中物理教學中的運用

1.在物理試驗探究中，運用控制變量法能有序地分解和呈現問題在物理探究實驗中，如果影響某一物理量變化的因素比較多時，那么要研究這些因素的變化對該物理量是否有影響時，就需要使用控制變量法去研究，將復雜的、多變的物理問題轉化為簡單的變量問題，將多因素的、抽象的大問題，轉變為直觀的容易操控的小問題，轉化為特定的便于觀察的條件進行研究。通過對相關測量數據的深入研究、分析判斷、總結歸納，最后找出這個因素跟我們想要研究的物理量是什么關系。

案例1：研究導電體的電阻大小與導電體的哪些特性有關時，先將橫截面積、長度都不同的一根鎳鉻合金絲和一根銅絲分別串入接有小燈泡的直流電路中，讓學生分別觀察燈泡發光的亮度，再用橫截面積和長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，并讓學生思考這個實驗能否說明電阻大小同導電體的某種特性有關。所以，要研究電阻的大小同導電物質的長度、橫截面積、材料種類這三個因素中任何一個因素間的關系，就要人為地控制另外兩個因素，使它們相等。在這種探究過程中，控制變量法，有序地分解和呈現了物理問題，幫助學生對影響物理量的多個因素逐一進行研究。這種探究，思路非常清晰，能幫助學生快速、準確地設計和完成探究。

2.在物理習題中，運用控制變量法，能幫助學生迅速確定解題思路控制變量法除了物理實驗探究中的應用外，還常用于比較物理量大小和分析、解析實際問題等。而且物理中考試題中有關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性地舉一些有關控制變量法的試題，從不同角度、不同知識點去引導學生運用控制變量法解決習題中的物理問題，使學生能熟習這類解題方法，從而有目的的去應用這種方法解題和規范作答，提高學生的解題速度，提高正答率。

案例2：在照明電路中接入大功率的電爐，電線將顯著發熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災，請你用學過的物理知識（如：電功率、焦耳定律），簡要說明這是為什么？題目分析：這是一道利用控制變量法去解釋實際問題的典型題目，題目所講述的是電線的發熱問題，解題思路為：要找出對發熱有影響和沒有影響的物理量來分析說明。因此，對電線而言，其電阻不變，接入大功率的電爐后，電流顯著增大，由電功率公式P=I2R可知，此時電線中的熱功率顯著增大，相同時間內發熱也顯著增多，所以在照明電路中接入大功率的電爐后，電線將顯著發熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災。

案例3：同一水平桌面上放有長方體木塊和鐵塊各一個，現想探究木塊和鐵塊的下表面誰更粗糙，請你只利用一個量程滿足實驗要求的彈簧測力計，設計一個實驗來驗證你的猜想，寫出實驗的步驟、現象和結論。題目分析：這種試題主要考察學生運用控制變量法設計實驗以及對實驗進行評價的能力。怎樣才能比較出兩物體表面的粗糙程度？影響滑動摩擦力大小的因素是壓力的大小和物體表面的粗糙程度（分析變量）。我們知道，在壓力相同時，摩擦力越大，物體的接觸面越粗糙。因此在設計本題的實驗方案時，首先要保證壓力相同（控制變量），可將木塊和鐵塊疊起來解決。所以說控制變量法是一種解決物理問題的常用科學方法，它不但能解決現有初中物理問題，對于一些初中沒有學習過的物理問題或其他學科的問題，也可以運用它來解決，教師要善于引導學生觸類旁通。總之，控制變量法的教學充分體現了新課標教學理念。物理教師在傳授知識的時侯，要注意培養學生利用控制變量法來探究物理規律的能力，為學生形成科研能力、探究能力、解決實際問題的能力打下堅實的基礎。提高初中物理教學效率。