初中物理教学控制变量法的应用

缑维杰

摘 要：对于初中生而言，物理是一门讲求逻辑思维和实践动手能力的重要学科.在初中物理实验中，控制变量法的运用最为广泛而有效，是初中学生必须掌握的基本物理实验方法之一.本文将通过具体实验案例分析来深入探究控制变量法对于设计物理实验、探究物理规律的重要意义.

关键词：初中物理;控制变量法;教学;应用

中图分类号：G632      文献标识码：A      文章编号：1008-0333（2020）23-0051-02

物理是一个讲求科学方法和逻辑思维的学科.因此，在物理学科教学过程中，教师不仅要保证教学高效性，更要保证教学能动性，引导学生探索科学，大胆实践创新.而控制变量法为教师的能动性教学提供了一个媒介，使教师能够将复杂的问题简单化，将物理学科生动的呈现在学生面前.因此，中学物理教师在进行实验教学时必须充分利用好控制变量法，并引导学生正确使用这一科学方法.

一、控制变量法的含义

在研究物理问题时，为使复杂的问题简单化，我们往往会对物理问题中的某些因素进行固定，从而探究在其他条件不变的前提下，某个因素单独发生变化对物理的影响.通过这种科学方法，我们就可以将部分复杂的物理问题分成几个简单的小问题进行探究，有利于问题的实际解决.具体来说，在运用控制变量法时，首先要明确研究对象，把研究对象确定为因变量，同时把其他可能会影响物理探究结果的因素变为自变量，随后实验探究因变量和自变量间的关系.

二、控制变量法在物理教学中的应用

1.概念教学

初中所涉及的物理知识相对来说较为基础，很多物理知识只是对几种相关变量之间关系的考察.以人教版为例，比较有代表意义的是电压、电流以及通电时间对电流做功的影响，以及质量、体积、密度之间变化关系.现在我们以探究质量、体积和密度之间的关系为案例，分析控制变量法在物理概念教学中的应用.第1步，我们要固定体积，选取体积相等的两种不同物体作为实验材料，让学生去探究质量和密度之间的相互关系，最终得出“相同体积的物体，密度越大，质量越大”的物理结论;第2步，我们要固定质量，以一个经典问题为例，我们可以让学生去思考一公斤的铁和一公斤的棉花哪一个更重，在这个问题中，棉花和铁的质量都是一公斤，怎么把质量看作是一个自变量，学生很容易就能得出“质量不变，物体的体积和密度成反比”的结论;第3步，在探究这物体的质量与体积比值的问题时，教师可以充分利用好初中物理实验室的一些实验仪器，让学生亲自去测量大小不同的物质的体积和质量，对每一次测量的物质的体积和质量的比值进行精确计算，他们很容易就能真正懂得密度这一概念.物理本就是一门探索性极强的科学，其运用到控制变量法的范围极广，掌握好这一方法，相当于为初中物理学习找到了高效工具.

2.规律教学

物理学科中教学内容的一大重点便是探索普遍存在的物理规律，最终推导出物理定律.初中课程中电路问题的学习一直被学生认为是难点，学生总是理不清电流、电压与电阻之间究竟存在一种怎么样的关联，在分析电路时总是无从下手.这时，教师就可以充分利用好控制变量法这项工具，首先，保持电路的电阻值固定，改变两端的电压，观察电流的变化情况;其次，控制电路中电压表读数不变，通过串联电阻改变电阻值，观察电流的变化规律，通过对电压和电阻的两个变量的控制，学生很容易就能在实验中验证欧姆定律的实际规律.

3.实验设计

在初中物理学习中，新的教学标准对学生的实验设计能力提出了明确要求.如果学生能够对控制变量法熟练应用，那么他们就有能力运用控制变量法来探究一些实际物理问题，自行设计相关实验验证物理规律，有利于其思维能力和动手能力的培养.比如说，在学生设计滑动摩擦力影响因素的探究实验中，教师可以鼓励他们自行结成实验小组，根据对摩擦力基础知识的学习确定实验原理，在此基础上设计实验.如果条件允许，教师可以带领学生在实验室中亲自验证他们的实验设想是否能够证实滑动摩擦力大小的影响规律，从而增加学生学习物理的兴趣，培养其物理能力.

三、控制变量法的应用事项

1.明确各个物理变量

在初中物理教学中，想让学生真正了解与掌握控制变量法，教师就必须在平时应用中让学生明确与所探究的物理规律相关的所有因素.在初中阶段物理学习中，很多可能会干扰物理实验结果的不确定因素是不纳入变量的考虑范围的，因此，学生只需要考虑在概念或者定义上与所探究物理量切实相关的因素.比如说，探究压强概念时，就需要明確压力大小和受力面积这两个因素;在探究密度概念时，就需要明确质量和体积这两个因素.2.明确自变量、因变量和不变量

在运用控制变量法探究物理量时，学生首先要搞清自变量、因变量和不变量之间的关系.不变量是在物理探究实验中给固定下来的因素的数值，自变量是发生改变的因素，而因变量就是随着因变量数值变动而发生变动的因素.拿具体例子来说，在控制体积不变，质量随着密度的变化而变化的结论探究中，体积是不变量，密度是自变量，而质量则是因变量.三者之间的关系并不复杂，但是随着实验探究目的的不同，三者之间是可以相互转化的，在一项实验中作为自变量的因素，可能在下一项实验中就变成了因变量，这需要学生仔细区别.

3.明确变量改变

初中所涉及到的能够用控制变量法探究的实验一般不会过于复杂，因此，在学生尝试设计实验时，必须熟知如何控制变量值发生改变.比较简易的摩擦力影响因素探究实验中，学生可以通过改变接触面的材质来改变粗糙面的粗糙程度，通过增加砝码来增强物体对于桌面的压力.总之，物理是一门思维比较活泛的学科，学生在应用控制变量法时，也应该尽量做到活学活用、举一反三.

综上所述，控制变量法是探究初中物理规律的一种常用科学方法，贯穿于整个初中学习.因此，教师在平时课堂教学中必须妥善教授控制变量法，要求学生对这一方法熟练掌握，提升学生的物理学习能力.

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[责任编辑：李 璟]