控制变量在初中物理教学的应用

王瑞菊

作者简介：王瑞菊（1962.09-），女，汉族，四川邻水人，中学一级教师，大专，四川省邻水县城南镇解愠初级中学。

摘要：自然界中的各种现象都不是孤立的，而是相互联系相互制约的。同样，在物理知识领域里，一个物理量要受到多个物理因素的影响和制约。在这种情况下，要知道一个物理量与某个因素之间的关系时，就要控制其他变量不变，而讨论这个物理量于其中一个因素的关系。这种研究物理问题的方法叫控制变量法。

关键词：初中物理教学；物理影响因素；控制变量法

中图分类号：G633.7文献标志码：A文章编号：2095-9214（2016）10-0044-01

控制变量法在初中物理教学中具有重要的地位和作用。它贯穿着初中物理的始终。也是科学家研究物理问题的重要方法。也是初中学生应该掌握的研究物理问题的方法。

首先，初中物理知识中有许多新的物理量就是通过控制变量进行实验得出分析得出来的。

如物体的质量跟物体的体积和物质的种类有关，通过控制物质的种类相同，讨论同种物质的质量与它的体积成正比；控制物体的体积相同，得出物体的质量与物质的种类有关，通过比较相同体积的不同物质的质量不等引出了新的物理量——密度。

再比如，压力的作用效果与压力和物体的受力面积有关。就通过控制受力面积相同，比较压力的作用效果与压力大小的关系；通过控制压力相同，比较压力的作用效果与受力面积的关系，就用相同受力面积的压力来比较压力的作用效果，从而引出了比较压力作用效果的物理量——压强。

又如，在热学中讨论物体温度升高吸收热量的多少与物质的种类、物体的质量、升高温度的关系，就要分别控制物体的质量、升高的温度、和物质的种类相同，来讨论物体温度升高吸收的热量与其中一个因素的关系。通过分析比较质量相等的不同物质升高相同的温度吸收的热量不同，以此引入了比较不同物质的吸热能力的物理量——比热容。

利用控制变量法引入新的物理量的例子在初中物理乃至整个物理学的例子不胜枚举。

其次，初中物理中的一些定理、定律也是利用控制变量法通过实验分析归纳推理得出来的。

在电学中，通过控制电阻相等，改变同一电阻两端的电压进行多次实验，得出：在电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；；通过控制电阻两端的电压相等，改变连入电路中的电阻大小进行实验，分析得出：在导体两端的电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比。把两个影响电流大小的因素——电压、电阻都考虑进去，就得出了欧姆定律。

电流流过导体要产生热量，其产生的热量大小与电流的大小、导体的电阻、通电时间有关，也是应用控制变量法分别控制其他变量，实验验证电流流过导体产生的热量与未控制那个物理量的关系。通过实验定性证明：导体中的电流越大，导体的电阻越大、通电时间越长，电流流过导体产生的热量越多。再进行理论推导得出焦耳定律。

前面两个例子是比较明显地应用了控制变量法讨论物理量间的数量关系。在整个初中物理中还有不是明显的数量关系，也用了控制变量的方法进行讨论得出其物理规律。

在研究阻力大小对物体运动的影响时，让同一小车从同一斜面的同一高度滑下来控制小车在进入水平面的初速度相同，来讨论小车的运动与在水平面受到的阻力的关系。通过实验得出：运动的物体受到的阻力越小，小车运动的距离越远。在通过归纳推理得出，运动物体在没有受到力的作用时，将以原来的速度永远地运动下去，进一步推理得出牛顿第一定律。

闭合电路的一部分导体在磁场中要产生的感应电流，其感应电流的方向与导体切割磁感线方向和磁感线方向的关系时，也要控制其中一个不变来讨论另外两个量的关系，从而得出其规律。

第三，不但初中物理无处不在地应用控制变量法讨论问题，获取新的知识。而且利用控制变量法讨论物体现象也是课程目标对学生能力的一种要求。在我们平时的习题及毕业会考中都不会忽略考察学生对控制变量法掌握程度。控制变量法在学生以后的学习和工作中也都会用到这个方法的。

从上可知，控制变量法在物理研究和物理教学中具有很重要的作用。在实际物理教学中一定要采取多种教学方法，培养学生掌握并应用控制变量这种讨论研究问题的方法。我在平时的教学中是从以下几点入手培养学生应用控制变量法的。

第一，作为战斗在第一线的物理老师，要认真专研教材，理解教材设计的意图，读懂课程目标，体会物理教学内容中无处不在的控制变量法。在实际的教学中，在出现利用控制变量法讨论问题时，一定要引导学生明白：在每个步骤中是控制哪些自变量不变，那个自变量在变，从而得出因变量与自变量是成正比或者成反比的关系；或者是在某些量不变时，因变量与自变量是一个越大另一个也越大的定性关系；或者一个越大，另一个量越小的定性关系。对学生应用控制变量法讨论问题起到潜移默化的作用。

第二，为了培养和检查学生对控制变量法的掌握程度，作为物理教师，应该多设置一些相关的习题给学生练习，从而检查学生对其掌握程度，逐步提高学生应用学生应用控制变量法的能力。

第三，在实际生活和学习中，也可以引导学生应用看着变量法。比如要比较谁打扫清洁快，谁完成作业快等，都要控制某个相同的量，而比较另一个量的多少。

第四，对于物理量间的定量关系，物理学中一般是指诸如y=z/x和y=xz的关系这类的表达式。但也有很多是定性的关系，如牛顿第一定律，也有一个量与另一个量还存在乘方的关系。在y=z/x这个表达式中，当x相等时，y与z成正比，当z相等时，y与x成反比；在y=xz，其中一个量相等，y就与另一个量成正比。这里要特别说明的是，在进行控制变量法的教学过程中，也不要忘了对物理概念的教学，特别要让学生了解物理量的真正含义。一个量不一定就跟另一个量成正比或者反比关系。例如，由欧姆定律可以变形得到R=U/I，R是导体的电阻，只与导体本身的材料、长度、横截面积和温度有关，与导体两端的电压和电流无关。就不能够说成R与U成正比，R与I有成反比。又如密度ρ=m/V中，密度ρ是物质本身的一种性质，与物体的质量m、物体的体积v无关，也不存ρ与m成正比，与v成反比关系。

因此，我们在实际的物理教学中，除了要教会学生应用控制变量法讨论问题，更要让学生理解物理概念和规律，而不能够乱用控制变量的方法想当然地回答问题。

综上所述，控制变量法在整个初中物理中占有很重要的地位和作用，我们一定要做好这方面的教学。

（作者单位：四川省邻水县城南镇解愠初级中学）