控制變量法在物理教學(xué)的價(jià)值

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世界是普遍聯(lián)系的，自然界發(fā)生的各種現(xiàn)象往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的，并且被探究的對(duì)象往往不是孤立的，總是處在與其他事物和現(xiàn)象的相互聯(lián)系之中，因此影響探究對(duì)象的因素在許多情況下并不是單一的，而是多種因素相互交錯(cuò)、共同起作用的。要想精確地把握探究對(duì)象的各種特性，弄清事物變化的原因和規(guī)律，單靠自然條件下整體觀(guān)察探究對(duì)象是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須對(duì)探究對(duì)象施加人為的影響，造成特定的便于觀(guān)察的條件，這就是“控制變量法”。

初中物理所指控制變量法，是指適時(shí)地恰當(dāng)?shù)乜刂茖?duì)我們所要研究的物理量相關(guān)的或有影響的因素、條件，在眾多的會(huì)引起物理量發(fā)生變化的因素中，只讓要研究的因素(物理量)發(fā)生變化、發(fā)生改變，觀(guān)察物理量會(huì)如何隨著這個(gè)因素的變化而變化，而讓其他的暫時(shí)不研究的因素保持不變。

一、控制變量法在初中物理教學(xué)中的地位

物理學(xué)是一門(mén)以觀(guān)察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，大多數(shù)物理規(guī)律都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，要想讓學(xué)生牢固地掌握和熟練運(yùn)用物理規(guī)律，就必須培養(yǎng)學(xué)生探究物理規(guī)律的能力。而控制變量法作為一種常用的、有效的探索物理規(guī)律的科學(xué)方法，在初中物理新課程教學(xué)中得到了特別廣泛的應(yīng)用，許多物理概念或規(guī)律的探索和推導(dǎo)，演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，它不僅僅是用來(lái)探究物理規(guī)律，同時(shí)也是用來(lái)分析、解決物理問(wèn)題的好助手。

二、控制變量法在初中物理教學(xué)中的運(yùn)用

1.在物理試驗(yàn)探究中，運(yùn)用控制變量法能有序地分解和呈現(xiàn)問(wèn)題在物理探究實(shí)驗(yàn)中，如果影響某一物理量變化的因素比較多時(shí)，那么要研究這些因素的變化對(duì)該物理量是否有影響時(shí)，就需要使用控制變量法去研究，將復(fù)雜的、多變的物理問(wèn)題轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的變量問(wèn)題，將多因素的、抽象的大問(wèn)題，轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^(guān)的容易操控的小問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為特定的便于觀(guān)察的條件進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)的深入研究、分析判斷、總結(jié)歸納，最后找出這個(gè)因素跟我們想要研究的物理量是什么關(guān)系。

案例1：研究導(dǎo)電體的電阻大小與導(dǎo)電體的哪些特性有關(guān)時(shí)，先將橫截面積、長(zhǎng)度都不同的一根鎳鉻合金絲和一根銅絲分別串入接有小燈泡的直流電路中，讓學(xué)生分別觀(guān)察燈泡發(fā)光的亮度，再用橫截面積和長(zhǎng)度都不同的兩根鎳鉻合金絲分別串入上述電路中，觀(guān)察小燈泡的亮度，并讓學(xué)生思考這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾f(shuō)明電阻大小同導(dǎo)電體的某種特性有關(guān)。所以，要研究電阻的大小同導(dǎo)電物質(zhì)的長(zhǎng)度、橫截面積、材料種類(lèi)這三個(gè)因素中任何一個(gè)因素間的關(guān)系，就要人為地控制另外兩個(gè)因素，使它們相等。在這種探究過(guò)程中，控制變量法，有序地分解和呈現(xiàn)了物理問(wèn)題，幫助學(xué)生對(duì)影響物理量的多個(gè)因素逐一進(jìn)行研究。這種探究，思路非常清晰，能幫助學(xué)生快速、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)和完成探究。

2.在物理習(xí)題中，運(yùn)用控制變量法，能幫助學(xué)生迅速確定解題思路控制變量法除了物理實(shí)驗(yàn)探究中的應(yīng)用外，還常用于比較物理量大小和分析、解析實(shí)際問(wèn)題等。而且物理中考試題中有關(guān)控制變量法的考察是必考題型。因此，教師在課堂上要有針對(duì)性地舉一些有關(guān)控制變量法的試題，從不同角度、不同知識(shí)點(diǎn)去引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用控制變量法解決習(xí)題中的物理問(wèn)題，使學(xué)生能熟習(xí)這類(lèi)解題方法，從而有目的的去應(yīng)用這種方法解題和規(guī)范作答，提高學(xué)生的解題速度，提高正答率。

案例2：在照明電路中接入大功率的電爐，電線(xiàn)將顯著發(fā)熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災(zāi)，請(qǐng)你用學(xué)過(guò)的物理知識(shí)（如：電功率、焦耳定律），簡(jiǎn)要說(shuō)明這是為什么？題目分析：這是一道利用控制變量法去解釋實(shí)際問(wèn)題的典型題目，題目所講述的是電線(xiàn)的發(fā)熱問(wèn)題，解題思路為：要找出對(duì)發(fā)熱有影響和沒(méi)有影響的物理量來(lái)分析說(shuō)明。因此，對(duì)電線(xiàn)而言，其電阻不變，接入大功率的電爐后，電流顯著增大，由電功率公式P=I2R可知，此時(shí)電線(xiàn)中的熱功率顯著增大，相同時(shí)間內(nèi)發(fā)熱也顯著增多，所以在照明電路中接入大功率的電爐后，電線(xiàn)將顯著發(fā)熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災(zāi)。

案例3：同一水平桌面上放有長(zhǎng)方體木塊和鐵塊各一個(gè)，現(xiàn)想探究木塊和鐵塊的下表面誰(shuí)更粗糙，請(qǐng)你只利用一個(gè)量程滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求的彈簧測(cè)力計(jì)，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證你的猜想，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)的步驟、現(xiàn)象和結(jié)論。題目分析：這種試題主要考察學(xué)生運(yùn)用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以及對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)的能力。怎樣才能比較出兩物體表面的粗糙程度？影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素是壓力的大小和物體表面的粗糙程度（分析變量）。我們知道，在壓力相同時(shí)，摩擦力越大，物體的接觸面越粗糙。因此在設(shè)計(jì)本題的實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，首先要保證壓力相同（控制變量），可將木塊和鐵塊疊起來(lái)解決。所以說(shuō)控制變量法是一種解決物理問(wèn)題的常用科學(xué)方法，它不但能解決現(xiàn)有初中物理問(wèn)題，對(duì)于一些初中沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)的物理問(wèn)題或其他學(xué)科的問(wèn)題，也可以運(yùn)用它來(lái)解決，教師要善于引導(dǎo)學(xué)生觸類(lèi)旁通。總之，控制變量法的教學(xué)充分體現(xiàn)了新課標(biāo)教學(xué)理念。物理教師在傳授知識(shí)的時(shí)侯，要注意培養(yǎng)學(xué)生利用控制變量法來(lái)探究物理規(guī)律的能力，為學(xué)生形成科研能力、探究能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。提高初中物理教學(xué)效率。