對于初中物理控制變量法應(yīng)用的幾點認識

朱曉春

(廣西梧州市龍圩實驗中學(xué) 廣西 梧州 543000)

1.控制變量法的含義

控制變量法是指變化一個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。初中物理中，有許多探究實驗都用到了控制變量法。例如：探究聲音的響度和音調(diào)、理想斜面實驗、探究力與運動的關(guān)系、探究影響滑動摩擦力大小的因素、探究影響壓力的作用效果的因素、探究影響液體壓強大小的因素、探究影響浮力大小的因素、探究影響滑輪組的機械效率的因素、探究影響動能的因素、探究影響重力勢能大小的因素、探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素、驗證歐姆定律、探究影響電流做功多少的因素、探究影響電磁鐵磁性強弱的因素。

2.控制變量法的重要作用

初中物理是一門以實驗為主的自然科學(xué)，很多的知識都來源于實驗，因此初中物理的實驗教學(xué)具有舉足輕重的作用，其中控制變量法，是一種最常用的、效果還非常好的探究客觀物理規(guī)律的科學(xué)的方法，它貫穿了整個初中物理的教學(xué)和學(xué)習(xí)中，掌握控制變量法對探究物理理規(guī)律、理解物理概念、設(shè)計物理實驗、解決物理問題等都有重要的作用。而且初中物理的教學(xué)中，控制變量法的應(yīng)用還非常廣泛。初中物理中有三分之二的物理規(guī)律都需要控制變量法來進行探究，從物理概念到物理規(guī)律都離不開控制變量法，可見其重要性。

3.控制變量法在探究影響浮力的大小的因素中的應(yīng)用

浮力的初中物理中有一定難度的部分，影響浮力大小因素可以利用控制變量法來探究。影響浮力大小的因素有物體浸在液體中體積的大小、液體的密度。為了充分掌握各個因素對浮力大小的影響，需要通過相應(yīng)的實驗來進行探究，對于有多個因素影響研究對象時，常采用控制變量法。利用控制變量法，可以從以下幾個步驟進行，提出問題，猜測和假想，設(shè)計實驗，進行實驗，收集數(shù)據(jù)，歸納結(jié)論等。

提出問題：影響浮力大小的因素是什么？

實驗猜想：影響浮力大小的因素有物體浸入液體中的體積的大小，液體的密度。

設(shè)計實驗：

(1)控制液體的密度不變(同一種液體)，探究浮力的大小與物理浸在液體的體積的關(guān)系。

(2)控制物體浸在液體的體積不變，探究浮力的大小與液體的密度的關(guān)系。

(3)控制物體的浸在液體的體積不變，液體的密度不變，探究浮力的大小與物體的密度的關(guān)系。

進行實驗：

(1)控制液體的密度不變(同一種液體)，改變物體浸在液體的體積的大小。

(2)控制物體浸在液體的體積不變，改變物體浸在液體的密度的大小(使物體浸在不同的液體中)。

(3)控制物體的浸在液體的體積不變，液體的密度不變，利用不同材料的體積相同的物體來進行實驗。

實驗結(jié)論：物體在液體中所受浮力的大小，跟它浸在液體中的體積有關(guān)系，跟液體的密度有關(guān)，浸在液體中的體積越大，液體的密度越大，物體所受的浮力就越大，物體所受的浮力的大小與物體自身密度沒有關(guān)系。

3.控制變量法在探究動能的大小與哪些因素有關(guān)中的應(yīng)用

在探究動能的大小與物體的速度的關(guān)系時，提出問題：物體動能的大小與哪些因素有關(guān)系？

猜想和假設(shè)：

(1)物體動能的大小與物體的速度有關(guān)系。

(2)物體動能的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)系。

實驗設(shè)計：

(1)控制小球的質(zhì)量不變，只改變小球的運動速度，從而探究動能的大小與物體速度的關(guān)系。

(2)控制小球的運動速度不變，只改變小球的質(zhì)量，從而就探究動能的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系。

進行實驗：

(1)利用小球在斜面的不同高度自由下落，來保證小球滑落到水平面時的速度不相同，通過小球推動輕質(zhì)的小木塊向前移動距離的大小來判斷物體的動能的大小。

(2)利用小球從斜面的不同的高度自由下滑，保證小球滑落到水平面時的速度不同。通過小球推動輕質(zhì)的小木塊向前移動距離的大小來判斷物體的動能的大小。

收集數(shù)據(jù)，得到結(jié)論：物體動能的大小與物體的質(zhì)量和物體的速度有關(guān)系，質(zhì)量越大，速度越大，動能越大。

4.探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素中的應(yīng)用

電學(xué)部分是初中物理中非常重要的部分，電學(xué)中有很多的規(guī)律可以利用控制變量法來驗證的，下面就以探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素為例來說明控制變量法的應(yīng)用。

提出問題：影響導(dǎo)體電阻大小的因素有哪些？

猜想和假設(shè)：影響導(dǎo)體電阻大小的因素可能有：導(dǎo)體的長度、橫截面積、材料和溫度等。

(1)控制導(dǎo)體的橫截面積、材料和溫度不變，探究導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體長度的關(guān)系。

(2)控制導(dǎo)體的長度、材料和溫度不變，探究導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系。

(3)控制導(dǎo)體的長度、橫截面積和溫度不變，探究導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體材料的關(guān)系。

(4)控制導(dǎo)體的材料、導(dǎo)體的長度、橫截面積不變，探究導(dǎo)體的電阻大小與溫度的關(guān)系。進行實驗：

(1)在探究導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體長度的關(guān)系時，應(yīng)控制導(dǎo)體的橫截面積、材料和溫度不變，只改變導(dǎo)體的長度，從而探究出導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體長度的關(guān)系。

(2)在探究導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系時，應(yīng)控制導(dǎo)體的長度、材料和溫度不變，只改變導(dǎo)體的橫截面積，從而探究出導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系。

(3)在探究導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體材料的關(guān)系時，應(yīng)控制導(dǎo)體的長度、橫截面積和溫度不變，只改變導(dǎo)體的材料，從而探究出導(dǎo)體電阻的大小與的大小與導(dǎo)體材料的關(guān)系。

(4)在探究導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體溫度的關(guān)系時，應(yīng)控制導(dǎo)體的長度、橫截面積和材料不變，只改變導(dǎo)體的溫度，從而探究出導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體溫度的關(guān)系。

實驗結(jié)論：導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度、橫截面積、導(dǎo)體的材料和溫度都有關(guān)系。且導(dǎo)體的橫截面積越小，長度越長，導(dǎo)體的電阻越大，一般情況下，溫度越高，導(dǎo)體的電阻越大。

總之，控制變量法在初中物理的教學(xué)中占有很重要的作用，它的應(yīng)用貫穿整個初中物理的教學(xué)中，我們要對于這種方法的應(yīng)用和學(xué)習(xí)要特別的關(guān)注，要重點的關(guān)注，要讓學(xué)生運用好這一科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，有利于在物理學(xué)習(xí)中理解、鞏固好所學(xué)的有關(guān)知識，提高解決實際問題的能力。