初中物理電學中控制變量法的應(yīng)用與分析

陳長勇

摘 要：電學是初中物理教學中一項重要的學習內(nèi)容，初中物理中涉及的電學知識是為學生將來深入物理學習做的鋪墊。然而因為學生對于電學內(nèi)容的感知程度不夠高，加上電學內(nèi)容本身也比較復(fù)雜，相對比較抽象，所以導(dǎo)致很多初中生在學習電學知識時遇到了很多困難?？刂谱兞糠ㄗ鳛橐环N將復(fù)雜數(shù)理關(guān)系理清的分析方法被引入初中物理電學學習中后，學生能夠很清晰地從電阻、電壓、電流三者間的變化關(guān)系了解電路情況，從而幫助學生提高了初中物理電學的學習效率。

關(guān)鍵詞：初中物理電學；控制變量法；學習效率

在初中物理教學中，除去經(jīng)典力學部分，電學就是另一項重要的教學內(nèi)容，在初中物理考試中，電學試題的出現(xiàn)比例也是相當高的，解決電學問題的過程中也會經(jīng)常涉及控制變量法的應(yīng)用，因此學生如果能熟練掌握控制變量法，便可以很快速地解決初中物理電學問題。利用控制變量法主要是幫助學生理清電阻、電流、電壓三者之間的關(guān)系，這樣能有效地提高學生的學習效率。

一、控制變量法的概述

在物理學中，每個物理量都存在影響該物理量的條件或者因素。這些因素和條件的變化就會引起物理量的變化?？刂谱兞糠ㄊ侵缸兓粋€物理量中需要研究的因素，保持其他因素不變，然后觀察物理量在這個過程中是如何隨著選定的因素的變化而發(fā)生相應(yīng)的改變，從而確定物理量與選定因素間的數(shù)量關(guān)系或邏輯關(guān)系?？刂谱兞糠ㄓ欣谧寣W生對電學產(chǎn)生一定的認識，在此基礎(chǔ)上逐漸加深理解，通過建立對物理量影響因素的認知，提升學生自身解決實際物理問題的能力。

控制變量法能夠?qū)?fù)雜的物理電學問題變得簡單，但是初中生由于年齡限制，還不能獨立、有效地運用控制變量法，因此在教學過程中，教師一定要充分發(fā)揮引導(dǎo)作用，幫助學生建立起在解決初中物理電學問題時正確使用控制變量法的意識。

二、控制變量法在初中物理電學中的應(yīng)用

1.控制變量法在探究物理規(guī)律中的運用

歐姆定律是所有電學的基礎(chǔ)與重點，歐姆定律的標準式是I=U/R（變形式是U=IR；R=U/I），它在電學學習中所占的位置是非常重要的。學生在學習電學之前必須掌握電流、電壓、電阻三個基本概念。通過控制變量法對三個要素進行實驗，要確保其中一物理量保持不變來實現(xiàn)對歐姆定律的學習。

（1）電阻R不變，通過改變導(dǎo)體兩端電壓U，研究電流I與U之間的關(guān)系

在此探究過程中，為了保證電阻阻值不變應(yīng)該采用定值電阻。改變導(dǎo)體兩端電壓值的方法主要有兩種：首先對電源兩端的電壓進行改變，這樣就可以實現(xiàn)對導(dǎo)體兩端電壓U的改變，由此可以讓學生輕松地使用控制變量法對電流和電壓的關(guān)系精心研究，并且非常便于學生理解和掌握；其次就是對變阻箱進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)定值電阻R兩端電壓的改變（這里變阻箱的主要作用是改變定值電阻兩端分得的電壓）。

（2）保持電路總電壓U不變，改變電阻R，研究電流I與電阻R的關(guān)系

改變電阻值可以使用電阻箱，電阻箱上面有明確的數(shù)值，相比滑動變阻器更明顯地能看出電阻值；或者采用更換定值電阻，但是拆解電路較麻煩，沒有電阻箱方便。

一般電學實驗使用的電源都是干電池組裝起來的，但是由于干電池有內(nèi)阻，在調(diào)節(jié)電阻箱的電阻時，分配到的電壓也會發(fā)生變化，而且隨著實驗時間的推移，干電池電量也會損耗，這時實驗結(jié)果就不能很明確地顯示出電流I與電阻R的關(guān)系。同樣，實驗時間過長會導(dǎo)致電阻箱發(fā)熱，電阻值也會發(fā)生變化，并不會和顯示的數(shù)值保持一致。上述問題都是實驗中學生容易忽視的問題，物理教師一定要注意引導(dǎo)學生，保證實驗時間在有效期間內(nèi)，電流表一有度數(shù)就要立刻記錄并斷開電路，按照正確的操作步驟來認識和了解電流與電阻之間的關(guān)系。

2.運用控制變量法了解物質(zhì)的電阻

學習物體電阻時，必須讓學生在電路學習中優(yōu)先掌握電流和電壓的基本知識，這樣就不會在學習電阻值的過程中有很大的學習壓力。在研究物質(zhì)電阻時，學生首先要猜想電阻的大小與什么因素有關(guān)，得出的結(jié)果一般是：電阻與制造的材質(zhì)、粗細（橫截面）、溫度、長短、形狀等等有關(guān)。相關(guān)實驗中，在研究某一因素時，要保證其他的因素都是一樣的，例如研究電阻與長度的關(guān)系時要采用同樣材質(zhì)的電阻材料，保證其粗細和形狀一樣，放在電路中通電相同時間以確保電阻的溫度保持一致，通過改變電阻的長短，觀察電流表的度數(shù)，得出電阻值與導(dǎo)體長度之間的關(guān)系。在研究其他變量時也采用相同的辦法，只保證一個變量而其他因素保持不變。控制變量法研究導(dǎo)體電阻值問題是該探究方法的一個典型特例，正確使用控制變量法能夠幫助學生更加明白地了解電學知識，明確幾個電學要素之間的關(guān)系。

控制變量法在初中物理電學教學中具有重要的地位和作用，它也是幫助學生今后研究和解決各種物理問題的重要方法。初中生在學習過程中應(yīng)熟練掌握控制變量法，以方便他們今后研究其他的科學問題。在實際的物理電學教學中，教師除了要教會學生掌握控制變量法來討論問題，還要指導(dǎo)學生學會掌握物理規(guī)律和理論概念，而不是隨便地將控制變量法運用到那些不切實際、不能使用控制變量法的問題上去。

參考文獻：

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編輯 李建軍