初中物理教学中“控制变量法”的应用(改编)

初中物理教学中“控制变量法”的应用

【摘要】控制变量法是自然学科中常规的研究方法，它能将一些复杂的多变量的物理问题转化为简单的单变量的问题，将一些多因素的抽象的大问题，转化为直观的易于操控的小问题。教学中如果此法应用得当，将会非常地方便、快捷，省时、省力，而且能少走很多不必要的弯路，减少很多无谓的而且是艰辛的探索之路，收到事半功倍、一石二鸟的良好效益。本文就控制变量法在初中物理教学中的应用作一些粗浅的探讨，希望能起到抛砖引玉的作用。本文将从控制变量法已贯穿整个初中物理教学及控制变量法本身具备的优点的角度，讲述学生必须掌握这种科学的方法，最后介绍如何引导学生使用控制变量法。

一、控制变量法贯穿了整个初中物理教学

物理学是一门以观察和实验为基础的学科，大多数物理规律都是在实验的基础上建立起来的，要想让学生牢固地掌握和熟练运用物理规律，就必须培养学生探究物理规律的能力。

下表是课堂教学中应用了控制变量法的物理概念或规律及其对应变量：

序概念或规律对应变量

1 声音的响度物体振幅、声源的远近

2 影响液体蒸发的快慢的因素液体温度、表面积、液体表面气流速度

3 影响导体电阻大小的因素导体的材料、长度、横截面积、温度

4 欧姆定律（导体中的电流）导体两端的电压、导体的电阻

5 焦耳定律电流、电阻、时间

6 影响电磁铁磁性的因素有无铁芯、线圈中电流大小、线圈匝数

7 通电导线在磁场中的受力方向通电导线电流的方向、磁场的方向

8 感应电流的方向磁场的方向、导体切磁感线的方向

9 速度路程、时间

10 压强压力、受力的面积

11 液体压强液体密度、液体深度

12 浮力液体密度、排开液体的体积

13 影响动能大小的因素物体的质量、物体的速度

14 影响重力势能大小的因素物体的质量、物体的高度

15 影响内能的因素物体的质量、温度，种类

16 热量的变化（热传递）比热容、质量、温度的变化

17 热量（燃烧燃料）：热值、质量

从表中罗列到的物理概念或规律可看到，控制变量法的应用贯穿整个初中物理教学，它是学生必须掌握和熟练应用的科学方法之一。

二、控制变量法的优点

（一）控制变量法能有序地分解和呈现物理探究问题。

当影响某一物理量变化的因素可能较多时，要研究这些因素的变化对该物理量是否有影响，这时就需要使用控制变量法去研究，将复杂的多变量的物理问题转化为简单的单变量的问题，将多因素的抽象的大问题，转化为直观的易于操控的小问题，造成特定的便于观察的条件，进行研究。通过对相关测量数据的深入研究、分析判断、总结归纳，最后找出这个因素跟我们想要研究的物理量是什么关系。

例如：在探究液体蒸发快慢时（猜想：液体蒸发的快慢可能与液体温度、液体表面积、液体表面气流速度等因素有关），要得出液体蒸发的快慢与液体温度之间具体关系的方法是：控制液体表面积、液

体表面气流速度不变，只改变液体温度，判断液体蒸发的快慢的变化，从而得出规律；再采用类似的步骤分析得出液体蒸发的快慢与液体表面积、液体蒸发的快慢与液体表面气流速度之间的规律。

在这种探究过程中，控制变量法，有序地分解和呈现了物理问题，帮助学生对影响物理量的多个因素逐一进行研究。这种探究，思路非常清晰，能帮助学生快速、准确地设计和完成探究。

（二）控制变量法能帮助学生，迅速确定解题思路。

在试题中，除了实验探究中的应用外，控制变量法还经常用于比较物理量大小和分析、解析实际问题。掌握控制变量法，能帮助学生，在分析这些问题时，迅速确定解题思路，正确作答。

1、比较物理量的大小。

2、分析、解析实际问题。

例2：在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾，请你用学过的物理知识（如：电功率、焦耳定律），简要说明这是为什么？

这是一题利用控制变量法去解释实际问题的题目，题目讲述的是电线的发热问题，思路：关键是要找出对发热有影响和没有影响的物理量来分析说明。所以：对电线而言，其电阻不变，接入大功率的电炉后，电流显著增大，由电功率公式：P=I2R可知此时电线中的热功率显著增大，相同时间内发热也显著增多，所以在照明电路中接入大功率的电炉后，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。

在初中物理教学中，用控制变量法去分析和解决的试题很多，如果此法应用得当，学生就能迅速确定解题：一看就知道该怎样做、该如何下手，先做什么、后做什么，对问题的解决能做到胸有成竹。

所以教师在教学中要注意培养学生用控制变量分析解题的思维能力，

学生只有掌握这种解题方法，才能为快速而准确地解题铺平道路。

三、如何引导学生使用控制变量法

控制变量法，能有序地分解和呈现物理探究的问题，能帮助学生在分析、解决问题时，抓住问题的本质，形成正确的解题思路，进而解决问题。所以帮助学生掌握这种实用的探究和问题推理方法，显得非常重要。

（一）引导学生用控制变量法探究物理规律

课堂上，在引导学生用控制变量法探究物理规律的时候，可采用以下步骤进行：提出问题讨论猜想控制变量进行探究总结规律。

在用控制变量法探究物理规律的过程中，应使学生认识到，具体的科学问题常常都是由多个因素共同造成的结果，帮助学生在科学探究中体会变量的概念、建立控制变量的初步意识。同时也使学生对控制变量法有了较系统的认识，对于以后用这种方法去探究其它类似的物理规律时也起到较好的示范的作用。

初中物理教学中，探究的实验比较多，在做大部分的探究实验时，都使用了控制变量法，只有掌握这种方法，同学们在做实验时才不会漫无目的，才能得出正确的实验结论，真正理解和掌握物理概念和规律，从而有利于学生研究性学习和创新能力的发展。

（二）引导学生用控制变量法去完成相关习题

近几年，初中物理试题中出现了很多需要利用控制变量法去解答的考题，所以，平时在课堂上，教师也应有目的地例析一些典型的题目，从不同角度、不同知识点去引导同学们运用控制变量法解决习题中的物理问题，使学生能熟习这类解题方法，从一始就能有目的应用这种方法解题和规范作答，提高学生的解题速度，提高正答率。

考核控制变量法的角度有很多，如运用控制变量法选择实验器材、分析实验设计是否合理、根据实验数据或现象写实验的结论、设计实验（包括实验步骤、实验电路图、记录实验数据的表格等）、比较物理量大小、解析实际问题等。下面从两个角度例举说明：

1、运用控制变量法，根据实验数据或现象写出实验的结论

2、运用控制变量法，按要求设计物理实验。