对于初中物理控制变量法应用的几点认识

朱晓春

摘要：物理是一门以实验为基础的自然学科，许多重要的概念和规律都要建立在观察和实验的基础之上。在初中物理实验中，学生遇到的实验方法有很多，比如有控制变量法、类比法、等效替代法、转换法、累积法、科学推理法、归纳法、分类法、观察法、类比法、逆向思维法等。。而控制变量法作为初中物理中重要的实验方法之一，非常值得我们去研究和学习。下面就自己多年的教學实践谈谈对控制变量法应用的几点认识。

关键词：初中物理;控制变量法

中图分类号：G633.6文献标识码：B文章编号：1672-1578（2019）05-0199-02

1.控制变量法的含义

控制变量法是指变化一个物理量中需要研究的因素，保持其他因素不变，然后观察物理量在这个过程中是如何随着选定的因素的变化而发生相应的改变，从而确定物理量与选定因素间的数量关系或逻辑关系。初中物理中，有许多探究实验都用到了控制变量法。例如：探究声音的响度和音调、理想斜面实验、探究力与运动的关系、探究影响滑动摩擦力大小的因素、探究影响压力的作用效果的因素、探究影响液体压强大小的因素、探究影响浮力大小的因素、探究影响滑轮组的机械效率的因素、探究影响动能的因素、探究影响重力势能大小的因素、探究影响导体电阻大小的因素、验证欧姆定律、探究影响电流做功多少的因素、探究影响电磁铁磁性强弱的因素。

2.控制变量法的重要作用

初中物理是一门以实验为主的自然科学，很多的知识都来源于实验，因此初中物理的实验教学具有举足轻重的作用，其中控制变量法，是一种最常用的、效果还非常好的探究客观物理规律的科学的方法，它贯穿了整个初中物理的教学和学习中，掌握控制变量法对探究物理理规律、理解物理概念、设计物理实验、解决物理问题等都有重要的作用。而且初中物理的教学中，控制变量法的应用还非常广泛。初中物理中有三分之二的物理规律都需要控制变量法来进行探究，从物理概念到物理规律都离不开控制变量法，可见其重要性。

3.控制变量法在探究影响浮力的大小的因素中的应用

浮力的初中物理中有一定难度的部分，影响浮力大小因素可以利用控制变量法来探究。影响浮力大小的因素有物体浸在液体中体积的大小、液体的密度。为了充分掌握各个因素对浮力大小的影响，需要通过相应的实验来进行探究，对于有多个因素影响研究对象时，常采用控制变量法。利用控制变量法，可以从以下几个步骤进行，提出问题，猜测和假想，设计实验，进行实验，收集数据，归纳结论等。

提出问题：影响浮力大小的因素是什么？

实验猜想：影响浮力大小的因素有物体浸入液体中的体积的大小，液体的密度。

设计实验：

（1）控制液体的密度不变（同一种液体），探究浮力的大小与物理浸在液体的体积的关系。

（2）控制物体浸在液体的体积不变，探究浮力的大小与液体的密度的关系。

（3）控制物体的浸在液体的体积不变，液体的密度不变，探究浮力的大小与物体的密度的关系。

进行实验：

（1）控制液体的密度不变（同一种液体），改变物体浸在液体的体积的大小。

（2）控制物体浸在液体的体积不变，改变物体浸在液体的密度的大小（使物体浸在不同的液体中）。

（3）控制物体的浸在液体的体积不变，液体的密度不变，利用不同材料的体积相同的物体来进行实验。

实验结论：物体在液体中所受浮力的大小，跟它浸在液体中的体积有关系，跟液体的密度有关，浸在液体中的体积越大，液体的密度越大，物体所受的浮力就越大，物体所受的浮力的大小与物体自身密度没有关系。

3.控制变量法在探究动能的大小与哪些因素有关中的应用

在探究动能的大小与物体的速度的关系时，提出问题：物体动能的大小与哪些因素有关系？

猜想和假设：

（1）物体动能的大小与物体的速度有关系。

（2）物体动能的大小与物体的质量有关系。

实验设计：

（1）控制小球的质量不变，只改变小球的运动速度，从而探究动能的大小与物体速度的关系。

（2）控制小球的运动速度不变，只改变小球的质量，从而就探究动能的大小与物体质量的关系。

进行实验：

（1）利用小球在斜面的不同高度自由下落，来保证小球滑落到水平面时的速度不相同，通过小球推动轻质的小木块向前移动距离的大小来判断物体的动能的大小。

（2）利用小球从斜面的不同的高度自由下滑，保证小球滑落到水平面时的速度不同。通过小球推动轻质的小木块向前移动距离的大小来判断物体的动能的大小。

收集数据，得到结论：物体动能的大小与物体的质量和物体的速度有关系，质量越大，速度越大，动能越大。

4.探究影响导体电阻大小的因素中的应用

电学部分是初中物理中非常重要的部分，电学中有很多的规律可以利用控制变量法来验证的，下面就以探究影响导体电阻大小的因素为例来说明控制变量法的应用。

提出问题：影响导体电阻大小的因素有哪些？

猜想和假设：影响导体电阻大小的因素可能有：导体的长度、横截面积、材料和温度等。

（1）控制导体的横截面积、材料和温度不变，探究导体电阻的大小与导体长度的关系。

（2）控制导体的长度、材料和温度不变，探究导体电阻的大小与导体横截面积的关系。

（3）控制导体的长度、横截面积和温度不变，探究导体电阻的大小与导体材料的关系。

（4）控制导体的材料、导体的长度、横截面积不变，探究导体的电阻大小与温度的关系。

进行实验：

（1）在探究导体电阻的大小与导体长度的关系时，应控制导体的横截面积、材料和温度不变，只改变导体的长度，从而探究出导体电阻的大小与导体长度的关系。

（2）在探究导体电阻的大小与导体横截面积的关系时，应控制导体的长度、材料和温度不变，只改变导体的横截面积，从而探究出导体电阻的大小与导体横截面积的关系。

（3）在探究导体电阻的大小与导体材料的关系时，应控制导体的长度、横截面积和温度不变，只改变导体的材料，从而探究出导体电阻的大小与的大小与导体材料的关系。

（4）在探究导体电阻的大小与导体温度的关系时，应控制导体的长度、横截面积和材料不变，只改变导体的温度，从而探究出导体电阻的大小与导体温度的关系。

实验结论：导体的电阻与导体的长度、横截面积、导体的材料和温度都有关系。且导体的横截面积越小，长度越长，导体的电阻越大，一般情况下，温度越高，导体的电阻越大。

总之，控制变量法在初中物理的教学中占有很重要的作用，它的应用贯穿整个初中物理的教学中，我们要对于这种方法的应用和学习要特别的关注，要重点的关注，要让学生运用好这一科学的学习方法，有利于在物理学习中理解、巩固好所学的有关知识，提高解决实际问题的能力。

参考文献：

[1]柴林.“中学物理探究性学习的实施策略”物理教师，2006.

[2]张军明.《关于物理新课程实施过程中物理实验教学的一些问题》.

[3]曲志新.“谈物理课堂教学有效性策略研究”中学物理教学参考，2009.

[4]韩会一.《新课改下初中物理实验教学探讨》，《科教文汇》，2009年21期.