探究初中物理实验中控制变量法的应用

卢方团

关键词：控制变量法；初中物理；实验方法

引言：实验是初中物理教学过程中帮助学生认识物理概念与规律的一个重要途径。控制变量法是一种科学试验方法，它通过对试验过程中某一变量或者某几个变量进行控制，使试验结果更精确、更可靠。文章将对初中物理实验当中控制变量法的具体运用进行探究，并分析其是怎样帮助同学们对物理知识进行深刻了解。

  1.什么是控制变量法

控制变量法作为科学实验设计方法之一，在实验研究中具有举足轻重的地位。这个方法的核心理念是在实验过程中保持所有其他条件不变，只改变一个或几个特定的变量，这样可以观察和分析这些变量对实验结果的影响。控制变量法旨在保证实验结果准确可靠，使变量间因果关系得以精确推断。在实践中，控制变量法需要实验者先确定试验自变量与因变量。在实验过程中，自变量被视为可以被操作的变量，这意味着实验者有意识地进行了改变；而因变量则是实验中被观察和测量的变量，它是实验结果的一个重要指标。为了保证实验的高效性，研究者必須对所有可能对实验结果产生影响的变量进行严格控制，这些变量通常被称作控制变量。控制变量主要有但不仅仅局限于采用对照组与实验组，随机分配、重复测量。控制变量法应用范围很广，它不但普遍存在于物理学、化学、生物学以及其他自然科学领域，而且还适用于社会科学及工程学。这样，研究人员就可以排除干扰因素的影响，对实验变量间的相互关系进行精确地评价，并由此获得科学结论。控制变量法作为科学研究不可缺少的组成部分，对促进科学知识发展与技术创新有着十分重要的作用。

  2.初中物理实验中控制变量法的应用

  2.1力的平衡实验

初中物理实验中力的平衡是一个重要的练习，旨在验证力平衡的条件，通过控制变量法达到实验准确可靠。实验时，将重量不等的物体挂在弹簧测力计上面，调节挂物体位置，从而使系统处于受力平衡。在此过程中应注意的控制变量有悬挂物体重量，悬挂点位置和弹簧测力计位置。调节这些变量就能观察到作用力的平衡条件——当作用力等于反作用力时系统处于平衡状态。通过对实验数据的详细记录和深入分析，我们能够确认牛顿的第三定律，那就是作用在物体上的力与物体对其他物体产生的反作用力是相等的。

  2.2物体运动的规律探究

探究物体运动规律是初中物理实验的又一个重要组成部分，其目的在于通过对实验的观察与分析来揭示物体运动规律与特征。实验中常采用的控制变量法主要有：改变对物体所受力的大小及方向、观测物体加速度及运动轨迹。通过对实验数据进行记录及分析可得牛顿第二定律实验验证的结果：物体加速度正比于对物体所施加的作用力，反比于物体质量。另外，我们也可通过观察惯性和摩擦力现象来探讨其在物体运动过程中的作用。

  2.3热量传导实验

热量传导实验的目的是研究热量在物体间的传导规律及特点，并采用控制变量法对热传导影响因素进行探讨。实验中经常用到的控制变量有物体的物质，表面积和温度差。观察热传导速率在不同材料和不同温度差时的变化规律，可得热传导规律：热传导速率正比于物体材料导热性质，反比于温度差和物体表面积。此外，我们还可以通过实验来验证不同的热量传导方式，例如，导热、对流和辐射等，以及不同材料的热传导性能的差异。

  2.4光的反射与折射实验

在初中物理实验中，光的反射和折射实验是经常进行的，其主要目的是探索光在各种介质中的传播模式和属性。实验上采用控制变量法探索光线的反射角及折射角随入射角的变化。常见控制变量有改变光源位置与方向、改变介质折射率。通过观察反射角与折射角在不同入射角时的变化规律可得光线的反射定律与折射定律，即入射角与反射角相等，折射角为折射率所确定。我们通过实验来验证这些光学定律，这不仅加深了学生对光学原理的认识，还有助于他们更好地掌握和应用光学知识。

  结语：

控制变量在初中物理实验上的运用，在增强实验科学性与准确性的同时，也大大丰富了同学们的实验感受。这样，可以使学生对物理现象有更直观地观察与认识，发展其观察力、分析力与逻辑思维能力。当学生掌握并运用控制变量法时，就会更能挖掘物理世界中的秘密，从而为今后的学习与研究奠定扎实的基础。所以，教师要鼓励学生主动使用控制变量法进行实验，从而促进学生科学素养得到充分发展。

参考文献：

[1]朱春治.初中物理教学中“控制变量法”应用技巧及指导策略[J].国家通用语言文字教学与研究，2023（04）：97-99.

（作者单位：南宁市江南区明阳中学）