重视“控制变量法”在初中物理教学中的应用

王喜波

“控制变量法”在初中物理教学中有着广泛的应用，是探索问题、分析和解决问题的主要方法。所谓控制变量法是当研究多个因素之间的关系时，往往先控制其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化对另一个因素的变化所产生的影响，然后找出它们之间的关系，得出结论的研究方法。

八年级学生刚学习“控制变量法”相关问题时，学生不理解“变量”也不知道如何控制“变量”。我举了通俗的例子说明：人的健康状况受哪些因素的影响？经过学生讨论，认为受“先天因素、饮食情况、是否锻炼”三个因素的影响。于是我提出问题：人的健康状况与是否锻炼有什么关系？同学们马上给出答案，锻炼的人要好于不锻炼的人。我接着追问：如果一个先天体质差但饮食习惯好且参与锻炼的人和一个先天体质好但饮食习惯不好且不参与锻炼的人哪个更健康呢？一时同学们没了答案。接着我又给出第三个问题：在什么条件下，你们的答案才是正确的呢？经过大家讨论认为，在先天因素和饮食习惯都相同的条件下。这里的条件就是控制变量，我们所采用的研究问题的方法就是控制变量法。

一、控制变量法对理解和分析物理公式起着很重要的作用，多出现在选择题中

例如：对公式v=s/t的理解，不能盲目地说速度v与路程s成正比，与时间t成反比。而应该说：当时间t一定，速度v与路程s成正比；当路程s一定，速度v与时间t成反比；当v一定，s与t成正比。对其他物理公式的分析采取同样方法。对公式P=UI的理解，绝不能简单地说电压U越高或电流越大，电功率P就越大。正确的理解是：当电流I一定，电功率P与电压U成正比；当电压U一定，电功率P与电流I成正比；当P一定，U与I成反比。上述归纳为：只要是三个物理量组成的公式，在分析它们的关系时，一定要控制其中一个量不变，然后讨论另外两个量的关系。如果是四个物理量组成的公式呢？则应控制其中两个量不变，然后讨论另外两个量的关系。例：W=UIt的分析：当I和t一定，W与U成正比；当U和t一定，W与I成正比；当W和t一定，U与I成反比；当W和I一定U与t成反比。不管公式中出现多少个物理量，在分析两个量的关系时，则需把其他所有量都控制不变（常数除外）。这样就掌握了正确的分析物理公式的方法。

二、在简答题中解释物理现象时常用到控制变量法

例：为什么坐在沙发上比坐在木凳上舒服些？我们知道影响压强大小因素有压力和受力面积，这里是同一人控制的是压力一定，坐沙发比坐木凳人体的受力面积大，根据P=F/S，所以人体受到的压强小，感觉舒服些。为什么人走在冰面上比走在地面上容易滑倒？影响滑动摩擦力的因素是压力和接触面的粗糙程度。这里是控制压力不变，改变了接触面的粗糙程度，冰面的粗糙程度比地面小，人受到冰面的滑动摩擦力小，因此容易滑倒。如果在解答此类问题时，没有控制变量会导致逻辑不严谨而失分。

三、控制变量法在探究实验中更为重要

如果在设计实验和进行试验时没有控制变量，整个试验就是失败的，得出的结论也毫无意义。例如：在探究“影响动能大小的因素”的时，首先在设计实验时需要选同一斜面且保证斜面的倾斜程度一定。然后再分别研究与质量和速度的关系。（1）动能与质量的关系。选两个质量不等（改变质量）的钢球使它们处于斜面上同一高度（控制到达平面时速度相等）自由释放，观察两次平面上的木块被推动距离的远近。归纳结论：物体的运动速度相同，质量越大，动能越大。（2）动能与速度的关系。选两个质量相同或同一钢球（控制质量相等）使其处于斜面上不同高度（改变到达平面时的速度）自由释放，再观察两次平面上的木块被推动距离的远近。分析归纳：物体的质量相同，运动速度越大，动能越大。探究“电流与电压的关系”时，需要控制定值电阻R一定，通过滑动变阻器改变R两端电压，然后用电流表测出每次对应的电流值I。最后得出：当电阻一定，通过导体的电流与导体两端的电压成正比的结论。而“探究电流与电阻的关系”时则要改变定值电阻R的阻值，通过滑动变阻器控制定值电阻R两端电压一定，用电流表测出每次对应的电流值I。从而得到：当电压一定，通过导体的电流与导体的电阻成反比的结论。除了上述实验，还有多个采用控制变量法的探究实验：“同种物质的质量与体积的关系”“影响浮力大小的因素”“比较不同物质的吸热能力”“电热与什么因素有关”“影响电磁铁磁性强弱的因素”等。

控制变量法不仅应用在上述题型中，在这里不一一列举，它是学生学习物理必须掌握的方法。总之，该方法可以说是贯穿初中物理教学的始终，是初中物理教学中最为常用、最为重要的一种方法。

参考文献：

[1]田苗.论初中物理教学中的主要解题策略[J].中小学教学研究，2013（12）.

[2]张伦.控制变量法在初中物理教学中的应用[J].宿州教育学院学报，2008（6）.