初中物理电学中控制变量法的应用分析

袁玉湖

【摘要】在初中物理中，电学是一项非常重要的学习内容，而且还是以后进一步学习电学知识的基础。目前，初中学生都普遍存在的一个问题就是感性认知比较低，而物理电学内容关系比较复杂，导致了初中学生的学习效果比较差。为了有效的提高初中学生的学习效果，在初中物理电学教学中应用了控制变量法。本文中，分析了当前初中物理教学的现状，并具体的分析了控制变量法在初中物理中的应用。

【关键词】初中物理电学 控制变量法 应用 分析

一、控制变量法

实施新课程改革之后，对于学生能力的培养十分的重视，在科学探究领域，有效培养能力的方法就是控制变量法。在物理学中，每个物理量都有相关的或者有影响的因素和条件，这些因素和条件的变化就会引起物理量的变化，控制变量法是指将需要研究的因素发生变化，不需要研究的因素保持不变，然后观察物理量在这个过程中如何随着因素的变化而发生改变。利用控制变量法学习初中物理电学，有利于让学生对电学产生一定的认识，并在此基础上逐渐的深化认识，而且还可以帮助学生建立控制变量的认知，从而提高学生自身解决实际物理问题的能力。

控制变量法能够将复杂的物理电学问题变得简单，从而符合学生的认知，便于学生的理解。初中生的感性认知还没发展完全，还不能独立的有效运用控制变量法，所以，学生在使用的过程中教师一定要充分的发挥引导作用。

二、初中物理电学中控制变量法的应用

1控制变量法在物理规律教学中的应用

如“探究决定导体电阻大小的因素”以及“欧姆定律”的探究实验中，给你如下实验器材（图1）：电阻丝数根（电阻丝上标明不同的材料的名称）、电流表一个、电压表一个、开关一个、导线、干电池、毫米刻度尺、电阻丝固定装置，要求设计一个实验，探究导体的电阻与哪些因素有关。并写出实验步骤现象和结论。

实验电路图

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图1

实验步骤：

①按图连接实验器材，其中R为待测电阻丝。

②将长度为l、横截面积为s锰铜金属导体接入电路，读出电流表和电压表的示数，填入表格中。

③将长度为l、横截面积为s的镍铬合金导体接入电路，读出电流表和电压表的示数，填入表格中。

④将长度为l、横截面积为2s的镍铬合金导体接入电路，读出电流表和电压表的示数，填入表格中。

⑤将长度为l/2、横截面积为s的镍铬合金导体接入电路，读出电流表和电压表的示数，填入表格中。

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实验现象：

①比较1和2的数据，发现在长度和横截面积相同时，导体材料不同，电阻不同。

②比较2和3的数据，发现在长度和材料相同时，导体横截面积越大电阻越小。

③比较2和4的数据，发现在材料和横截面积相同时，导体长度越长电阻越大。

实验结论：导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积和温度都关。导体的电阻与导体的长度成正比，导体的电阻与导体的横截面积成反比。

物理教师必须熟悉控制变量法，掌握控制变量法，让它成为我们手中的有力武器，让它在教学中发挥更大的作用和效益，更好地为我们的教学服务。

2控制变量法在比较物理量大小等习题教学中的应用

在近几年的考试测验中，经常会出现一种类型题：比较物理量的大小。学生在解这类题型时，经常是失分严重，错误连连。究其原因，是学生没有掌握解题的诀窍，以至于不能形成正确的解题思路。在笔者自己解决这类题之后发现：控制变量法就是最好的解决办法。

控制变量法是两种或两种以上因素共同控制一个物理量。要想比较它们的大小，就必须控制其中一个或多个因素不变，再去比较这个物理量是否发生变化。比如：

①初温相同，质量相等的铜块和铁块，吸收相同的热量后，温度高的是（B）

A.铜块B.铁块

C.都一样D.无法确定

②物理学研究中常常用到“控制变量法”、“等效法”、“类比法”等科学方法。在下列研究实例中，运用了控制变量法的是（D）

A.研究电流的形成原因时，将电流与水流相比较，从分析水流的形成入手来分析电流的形成

B.研究电流的大小时，根据电流产生的效应大小来判断电流的大小

C.研究多个电阻组成的电路时，求出电路的总电阻，用总电阻产生的效果来代替所有电阻产生的总效果

D.研究电流与电压的大小关系时，保持电阻大小不变，改变电阻两端的电压值，观察电流如何随电压变化而变化

③控制变量法是解决复杂问题的一种有效方法，在我们的生活、学习和工作中有广泛的应用。

（1）下面四个研究实例中，采取控制变量法的是C（填写选项前的字母）

A用水流的形成类比电流的形成

B研究磁场时，用磁感线描述空间磁场的分布情况

C研究滑动摩擦力与压力大小关系时，保持接触面的粗糙程度不变

D利用光线来研究光的直线传播现象

（2）在探究影响浮力大小因素的活动中，同学们提出了下列三种猜想：

猜想1：浮力的大小与物体浸入液体中的体积有关。

猜想2：浮力的大小与液体的密度有关。猜想3：浮力的大小与物体的重力大小有关。

同学们通过实验探究，验证了猜想1和猜想2是正确的。

对于猜想3，甲乙两同学分别进行了如下的实验探究。

甲同学的实验探究如下：

实验：利用弹簧测力计、水和盐水，测算出同一铁块浸没在盐水中受到的浮力大小和浸没在水中受到的浮力大小不相等。

分析：由于铁块的重力大小不变，而铁块所受的浮力大小不等，所以铁块受到的浮力大小与铁块的重力大小无关。

结论：猜想3是错误的。

乙同学的实验探究如下：

实验：利用弹簧测力计和水，测算出体积相同的铁块和铝块浸没在水中受到的浮力大小相等。

分析：由于铁块、铝块的重力大小不等，而它们受到的浮力大小相等，所以浮力大小与重力大小无关。

结论：猜想3是错误的。

对甲乙两同学的实验，你认为甲同学（甲同学/乙同学）的实验方法是不正确的，请具体指出他的错误是：研究与重力的关系却控制了重力不变，根据他的实验和他的分析思路还可得出；浮力大小与浸入液体的体积大小无关的结论，这个结论是错误（正确/错误）的。

教育教学中，我们应该尽量发挥控制变量法的优点和长处，让它更好地为我们服务。但控制变量法也不是万能的，它只是我们在探究事物现象，探寻事物发生发展规律中较常用的一种方法为学生形成并增强科研能力、探究能力、解决实际问题的能力打下坚实的基础，并为以后的学习和生活起到积极的影响和促进作用。

【参考文献】

[1]程明勇，任国霞.用好控制变量法[J].中学生数理化（八年级物理）（配合人教社教材）2011年06期.

[2]张庆杰.物理教学中控制变量法[J].中学生数理化（教与学）2011年08期.