“控制变量法”在初中物理教学中的应用

聂孟兵

【摘 要】在初中物理实验教学中，常会用到控制变量法。首先介绍了控制变量法的定义、特征和体现，并阐述了其关键点，然后结合实例，分析了该方法在欧姆定律和位移公式中的实际应用。

【关键词】控制变量法；欧姆定律

物理是一门理论性和实用性都很强的学科，在实际生活中有着广泛应用。初中物理是学习物理的入门阶段，以基础知识为主，但由于学生很少接触，学习中还是存在有一定的难度。如何使用正确的教学方法只得深思考虑。实验是物理中的重要组成部分，多数原理都是通过假设、实验获得的，控制变量法是其中较为常用的一种，具有重大意义。

1 控制变量法

1.1定义

事物之间都是互相联系的，没有独立存在的事物，在研究自然界的对象时，往往受到其他很多因素影响，加大了研究困难。物理学上同样如此，在研究多变量问题时，为方便研究，常通过控制变量的途径，将多个变量转换成单个变量，进而只需改变一个变量，研究其所产生的影响。再对所有变量逐一研究，最后综合解决，此过程便是控制变量法。该方法具有较高的科学性，在实验探索中应用较广。

1.2特征

在物理学中，有多种实验方法，与其他方法不同的是，控制变量法必须是至少两个因素对某一物理量产生影响。为准确地研究出各个因素之间的规律，常采用控制变量法。如流经导体的电流，与两端电压和电阻都有关联，为做进一步研究，需将实验分为两部分。研究电压与电流的关系时，应控制电阻保持不变；而研究电阻和电流的关系时，应保持电压不变。

1.3体现

在刚接触物理时，控制变量法就有所体现。如声学一章，声音在空气和真空中的传播情况有所不同，为研究二者区别，往往选择真空罩中的闹铃实验。在实验中，闹铃及其位置，以及研究人员与闹铃的距离都是被控因素，最终得出：声音只在空气中传播，在真空中不能传播。除此外，在声音的响度和音调、力与运动、欧姆定律等实验中，都会用到控制变量法。

2 控制变量法的关键

物理学科具有一定的复杂性，经常一个因素受很多物理量影响。此时，经常采用的方法是：先提出问题，再提出假设和猜想，然后进行实验，分析论证后得出最终结论。控制变量法是验证猜想过程中的常用方法，其关键在于人为地控制一个或几个因素保持不变，一次只研究一个物理量变化时的现象。如研究电阻和横截面积之间的关系时，可准备一根铜线，和一根镍铬合金线，依次将其串入接有小灯泡和电流表的电路中，观察灯泡的变化，并记录电流表读数的变化。显然，如此并不能得到电阻和横截面积之间的直接关系，因为它们的材料和长度都不同。所以，在研究电阻和横截面积之间的关系时，应控制材料和长度不变。而研究电阻与其他两个因素之间的关系时，同样如此。

3 控制变量法在初中物理教学中的应用

3.1欧姆定律中的控制变量法应用

3.1.1研究电流与电阻的关系。此时应控制导体兩端的电压U为固定值，通过改变电阻R，观察电流的变化。使用统一电源，可在电压不变的基础上，实现电阻的变化，进而直接观察电流的变化，得出结论。但实验中若使用干电池，电池自身带有电阻，致使电阻变化时，电压也会随之变动，影响到实验的准确性。在变换阻值的过程中，若滑动变阻器的滑片保持不动，电压就会有所变化，也就无法准确的测出影响电流的因素了。面对这一问题，教师应令学生实时观察电压表的读数，保持其处于不变的状态。

3.1.2研究电压与电流的关系。此时应保持电阻值不变，通过对电压U的改变，观察电流I的变化。首先可直接改变电源两端的电压，使得导体电压随之而变，然后进行研究。或通过调动滑动变阻器改变导体电压，电阻器的作用主要就是实现定值电压的改变。

3.2研究位移与时间、速度的关系

S=vt，S为位移，v为速度，t为时间。可采用变量控制法，如在小球匀速滚动一段时间后，再看其位移。为做进一步研究，可对相同时间内不同速度滚动的位移加以对比。如小球先以5m/s的速度滚动了10秒，又以10m/s的速度滚动了10s。则第一次在10s内共滚动了50m，第二次则在相同时间内滚动了100m。可发现，当速度提升一倍后，位移也增加了一倍。即可得出，位移和速度成正比。在此实验过程中，时间和速度都是变量，而采用控制变量法，将时间控制保持不变，先研究位移与速度的关系。接下来便可控制速度不变，用同样的方法研究位移与时间的关联。

4 结束语

初中物理有很多公式，在记忆时容易混淆，因此需通过观察实验进行理解记忆。作为物理实验中常用的方法之一，控制变量法发挥着重要作用。该方法将众多复杂的因素简单化，逐一对每个因素进行研究，最终综合分析得出结果。此方法较为科学，将复杂简单化，因而有很多应用，在初中物理教学中值得引进。

参考文献：

[1]卢东文.初中物理电学中控制变量法的应用分析[J].神州，2013，22（7）：159-161

[2]苏荣华.谈谈初中物理的控制变量法[J].中学物理，2012，20（9）：121-122

[3]刘川疆.控制变量法在初中物理中的应用[J].读写算，2012，24（17）：144-145