初中物理中控制变量法的应用研究

丁 娟

(江苏省扬州市梅岭中学京华城校区 225007)

控制变量法指的是在众多的影响某个物理量的因素和条件中，通过人为的控制某些物理量不变，而只改变我们要研究的那个因素的值，从而观察和分析出这个因素对这个物理量的影响.控制变量法是在初中物理教学过程中经常用到，它是分析解决问题和探索物理问题最行之有效的方法之一.学生掌握了控制变量法，有利于他们对物理概念和规律的理解，也有利于培养他们的创新能力和科学素养.文章将对控制变量法在初中物理中的应用做出简要探讨.

一、控制变量法在物理概念教学过程中的应用

物理概念是一种可以反映出物理现象和物理过程本质的思维方式，它是从物理事实中抽象出来的.对于刚开始学物理的初中生来说，物理概念抽象难懂，学习起来非常吃力.如果初中物理教师在物理概念的教学过程中能够用控制变量法还原出物理概念的抽象过程，这样就大大降低了学生的理解难度，而且能让学生更加轻松愉快直观地深层次理解这个物理概念.

例如，在初中物理“压强”一节内容的教学过程中，教师完全可以运用控制变量法的思维给同学直观具体地建立起压强的概念.教师可以针对印象压强的两个控制因素：压力的大小，受力面积这两部分内容，通过运用控制变量法做一些简单且易于观察的实验，从而给学生以直观的感受.教师可以借助海绵这一道具，通过改变控制量，进而让学生观察海绵凹陷程度，从而通过海绵的凹陷程度观察出不同因素对压力的影响效果.教师可以首先控制受力面积不变，改变压力的大小，如图1(a)、(b).这样就可以让学生直观具体地观测出在受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越强.通过控制压力大小不变，改变压力的受力面积，如图(b)、(c)，从而观察出在压力大小相同时，受力面积越小，压力的作用效果越强.通过运用控制变量法的思维进行教学，可以让学生直观具体的建立起压强这一概念，从而科学有效地提高了课堂的效率.

(a) (b) (c)图1

二、控制变量法在物理规律教学过程中的应用

物理规律是从特别事实中通过大胆假设，严密推导，然后再经过实验反复验证观察得到的普遍规律.它是初中物理教学的另一大教学难题，如果教师只是单纯的通过课堂上的理论教学方法让学生真正掌握物理规律，那无外乎是以卵击石，毫无效果.如果将控制变量法这一思想运用到物理规律的教学过程中，那将大大降低学生的学习难度，让学生更加轻松的吸收这一部分知识.

例1欧姆定律的探究.导体两端的电压和电阻阻值的大小对导体中的电流究竟有何影响？

图2

分析实验：这一物理规律的探究过程，教师可以搭建一个实验平台(如图2)，让学生通过观察电压表以及电流表的读数，从而直观形象的理解欧姆定律的内涵.教师首先设定定值电阻阻值不变，通过改变滑动变阻器划片位置来控制电压表(即定值电阻两端电压)大小来记录电流表中的电流.从而观察出电阻阻值不变，电阻两端电压越大，流过电阻的电流越大.然后教师可以设定定值电阻两端电压不变，通过更换阻值不同的定制阻值来记录电流中的电流，进而得出电阻两端电压不变，电阻阻值越大，流过电阻中的电流越小的结论.通过在物理规律教学过程中运用控制变量法这一思维，可以水到渠成的让学生总结出I=U/R这一物理规律.

三、控制变量法在物理实验教学过程中的应用

控制变量法被大量运用在物理实验中来探究物理规律，因此在初中物理实验教学过程中更要运用控制变量法这一思想.在设计实验时，让学生采用控制变量法来探究物理问题，首先要让学生大胆猜测出所要研究的物理量与哪些因素有关并且有什么样的关系，然后让学生通过控制变量来设计出试验方案并进行规范的实验操作来验证.

例2影响滑动摩擦力的大小的因素的探究.

分析实验：影响摩擦力大小的因素有很多，首先让学生大胆猜测有哪些因素会影响摩擦力，教师可引导学生了解影响摩擦力大小的主要因素有接触面受到的压力大小、粗糙程度以及面积大小等.

实验步骤：a.水平放置木板，将木块放置在木板上，然后用带有弹簧测力计的细线匀速水平拉动木块，最后读出弹簧测力计大小.b.在木块与木板之间放置棉布在重复a操作.c.用木板的不同面重复a操作.d.改变木块大小在重复a操作.通过运用控制变量法的思维来进行试验，可以很容易的得出接触面大小和粗糙程度不变的情况下，接粗面面积越大摩擦力越大等结论.

控制变量法是解决大多数物理问题的重要方法之一，掌握了控制变量法的思维不仅仅能解决很多初中物理课堂上的问题，对于生活中的问题以及其他科学探究也是非常有帮助的.教师要将控制变量法运用在初中物理教学的各个过程中，引导学生理解并掌握控制变量法.