初中物理研究方法之

【摘 要】“控制變量法”是初中物理中最常見的一種科學(xué)研究方法，特別是在實驗探究方面經(jīng)常應(yīng)用。本文就“控制變量法“在教學(xué)中的應(yīng)用作一探討。

【關(guān)鍵詞】控制變量法；探究；分析；物理規(guī)律

物理學(xué)中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題，而只改變其中的某一個因素，從而研究這個因素對事物影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。

一、能夠應(yīng)用控制變量法探究的前提

（1）某種現(xiàn)象受到多個“因素”的影響；

（2）實驗的目的是：“探究某種因素”對現(xiàn)象的影響；

（3）實驗過程中，被探究的“因素”作為變量，其它因素作為不變量；

（4）能夠直接或間接的得到實驗結(jié)果或?qū)嶒灛F(xiàn)象。

二、常見術(shù)語

（1）對照組：一般是各個條件都適宜的組別；

（2）實驗組：缺少或增加所要探究“因素”的組別；

（3）自變量：影響實驗結(jié)果的因素；

（4）因變量：實驗結(jié)果；

（5）調(diào)節(jié)變量：被探究的“因素”；

（6）不變量：除調(diào)節(jié)變量外，其它的“因素”，一般要保持適宜。

例題1：在學(xué)習(xí)吉他演奏的過程中，小華發(fā)現(xiàn)琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低是受各種因素影響的，他決定對此進行研究，經(jīng)過和同學(xué)們討論，提出了以下猜想：

猜想一：琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低，可能與琴弦的橫截面積有關(guān)；

猜想二：琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低，可能與琴弦的長短有關(guān)；

猜想三：琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低，可能與琴弦的材料有關(guān)。

為了驗證上述猜想是否正確，他們找到了下表所列9種規(guī)格的琴弦。因為音調(diào)的高低取決于聲源振動的頻率，于是借來一個能夠測出振動頻率的儀器進行實驗。

（1）為了驗證猜想一，應(yīng)選用編號為 、 、 的琴弦進行實驗。為了驗證猜想二，應(yīng)選用編號為 、 、 的琴弦進行實驗。表中有的材料規(guī)格還沒填全，為了驗證猜想三，必須知道該項內(nèi)容。請在表中填上所缺數(shù)據(jù)。

（2）隨著實驗的進行，小華又覺得琴弦音調(diào)的高低，可能還與琴弦的松緊程度有關(guān)。為了驗證這一猜想，必須進行的操作是 。

分析：從本題的猜想可以看出，決定音調(diào)高低的因素可能有三個，為了探究猜想一就應(yīng)選琴弦的長短和材料不變，而琴弦的橫截面積不同的組別，這種思路就體現(xiàn)了控制變量的思想方法。而為了探究猜想二，猜想三同理。

答案：①ABC；ADF；表中數(shù)據(jù)為80、1.02。②選 E材料，先撥動較松琴弦，觀察其頻率的高低；再撥動較緊的琴弦，觀察其頻率的高低；換H、I材料重復(fù)上述實驗

例題2：為探究電磁鐵的磁性跟哪些因素有關(guān)，小麗同學(xué)作出以下猜想：

猜想A：電磁鐵通電時有磁性，斷電時沒有磁性

猜想B：通過電磁鐵的電流越大，它的磁性越強

猜想C：外形相同的螺線管，線圈的匝數(shù)越多，它的磁性越強

為了檢驗上述猜想是否正確，小麗所在實驗小組通過交流與合作設(shè)計了以下實驗方案用漆包線（表面涂有絕緣漆的導(dǎo)線）在大鐵釘上繞制若干圈，制成簡單的電磁鐵.圖1所示的a、b、c、d為實驗中觀察到的四種情況。

根據(jù)小麗的猜想和實驗，完成下面填空：

（1）通過比較______________兩種情況，可以驗證猜想A是正確的；

（2）通過比較______________兩種情況，可以驗證猜想B是正確的；

（3）通過比較d中兩電磁鐵，發(fā)現(xiàn)猜想C不全面，應(yīng)補充_____________的條件。

分析：從本題的猜想可以看出，決定電磁鐵的磁性強弱的因素可能有三個，為了探究A是否正確，就只能改變A因素（即通斷電），而其它因素都不變（如電流、線圈的匝數(shù)），這種思路就體現(xiàn)了控制變量的思想方法。而為了探究猜想B是否正確就只改變電流，bc兩圖中線圈的匝數(shù)是相同的，滑動變阻器的位置不同，體現(xiàn)了其它因素就不變（如線圈匝數(shù)、保持通電），只改變電流的思路。

答案：①ab ；②bc ；③電流相同

可見，在解決物理問題時，如能恰當(dāng)運用科學(xué)方法進行分析，確實能起到提高解題速度與準確率的良好效果。在初中物理中，可用“控制變量”去分析和解決的實際問題是很多的，這就為這一科學(xué)方法的教學(xué)和應(yīng)用提供了很好的機會，為學(xué)生靈活應(yīng)用這一科學(xué)方法解決問題提供了保證。

作者簡介：

王輝（1983.10～ ），男，漢，四川平昌人，中學(xué)物理教師，大學(xué)本科，西昌一中俊波外國語學(xué)校。