初中物理教學(xué)控制變量法的應(yīng)用

緱維杰

(甘肅省天水市秦安縣中山緱灣初級(jí)中學(xué) 741020)

物理是一個(gè)講求科學(xué)方法和邏輯思維的學(xué)科.因此，在物理學(xué)科教學(xué)過程中，教師不僅要保證教學(xué)高效性，更要保證教學(xué)能動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生探索科學(xué)，大膽實(shí)踐創(chuàng)新.而控制變量法為教師的能動(dòng)性教學(xué)提供了一個(gè)媒介，使教師能夠?qū)?fù)雜的問題簡單化，將物理學(xué)科生動(dòng)的呈現(xiàn)在學(xué)生面前.因此，中學(xué)物理教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)必須充分利用好控制變量法，并引導(dǎo)學(xué)生正確使用這一科學(xué)方法.

一、控制變量法的含義

在研究物理問題時(shí)，為使復(fù)雜的問題簡單化，我們往往會(huì)對(duì)物理問題中的某些因素進(jìn)行固定，從而探究在其他條件不變的前提下，某個(gè)因素單獨(dú)發(fā)生變化對(duì)物理的影響.通過這種科學(xué)方法，我們就可以將部分復(fù)雜的物理問題分成幾個(gè)簡單的小問題進(jìn)行探究，有利于問題的實(shí)際解決.具體來說，在運(yùn)用控制變量法時(shí)，首先要明確研究對(duì)象，把研究對(duì)象確定為因變量，同時(shí)把其他可能會(huì)影響物理探究結(jié)果的因素變?yōu)樽宰兞?，隨后實(shí)驗(yàn)探究因變量和自變量間的關(guān)系.

二、控制變量法在物理教學(xué)中的應(yīng)用

1.概念教學(xué)

初中所涉及的物理知識(shí)相對(duì)來說較為基礎(chǔ)，很多物理知識(shí)只是對(duì)幾種相關(guān)變量之間關(guān)系的考察.以人教版為例，比較有代表意義的是電壓、電流以及通電時(shí)間對(duì)電流做功的影響，以及質(zhì)量、體積、密度之間變化關(guān)系.現(xiàn)在我們以探究質(zhì)量、體積和密度之間的關(guān)系為案例，分析控制變量法在物理概念教學(xué)中的應(yīng)用.第1步，我們要固定體積，選取體積相等的兩種不同物體作為實(shí)驗(yàn)材料，讓學(xué)生去探究質(zhì)量和密度之間的相互關(guān)系，最終得出“相同體積的物體，密度越大，質(zhì)量越大”的物理結(jié)論；第2步，我們要固定質(zhì)量，以一個(gè)經(jīng)典問題為例，我們可以讓學(xué)生去思考一公斤的鐵和一公斤的棉花哪一個(gè)更重，在這個(gè)問題中，棉花和鐵的質(zhì)量都是一公斤，怎么把質(zhì)量看作是一個(gè)自變量，學(xué)生很容易就能得出“質(zhì)量不變，物體的體積和密度成反比”的結(jié)論；第3步，在探究這物體的質(zhì)量與體積比值的問題時(shí)，教師可以充分利用好初中物理實(shí)驗(yàn)室的一些實(shí)驗(yàn)儀器，讓學(xué)生親自去測量大小不同的物質(zhì)的體積和質(zhì)量，對(duì)每一次測量的物質(zhì)的體積和質(zhì)量的比值進(jìn)行精確計(jì)算，他們很容易就能真正懂得密度這一概念.物理本就是一門探索性極強(qiáng)的科學(xué)，其運(yùn)用到控制變量法的范圍極廣，掌握好這一方法，相當(dāng)于為初中物理學(xué)習(xí)找到了高效工具.

2.規(guī)律教學(xué)

物理學(xué)科中教學(xué)內(nèi)容的一大重點(diǎn)便是探索普遍存在的物理規(guī)律，最終推導(dǎo)出物理定律.初中課程中電路問題的學(xué)習(xí)一直被學(xué)生認(rèn)為是難點(diǎn)，學(xué)生總是理不清電流、電壓與電阻之間究竟存在一種怎么樣的關(guān)聯(lián)，在分析電路時(shí)總是無從下手.這時(shí)，教師就可以充分利用好控制變量法這項(xiàng)工具，首先，保持電路的電阻值固定，改變兩端的電壓，觀察電流的變化情況；其次，控制電路中電壓表讀數(shù)不變，通過串聯(lián)電阻改變電阻值，觀察電流的變化規(guī)律，通過對(duì)電壓和電阻的兩個(gè)變量的控制，學(xué)生很容易就能在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證歐姆定律的實(shí)際規(guī)律.

3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在初中物理學(xué)習(xí)中，新的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力提出了明確要求.如果學(xué)生能夠?qū)刂谱兞糠ㄊ炀殤?yīng)用，那么他們就有能力運(yùn)用控制變量法來探究一些實(shí)際物理問題，自行設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證物理規(guī)律，有利于其思維能力和動(dòng)手能力的培養(yǎng).比如說，在學(xué)生設(shè)計(jì)滑動(dòng)摩擦力影響因素的探究實(shí)驗(yàn)中，教師可以鼓勵(lì)他們自行結(jié)成實(shí)驗(yàn)小組，根據(jù)對(duì)摩擦力基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)確定實(shí)驗(yàn)原理，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).如果條件允許，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中親自驗(yàn)證他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)想是否能夠證實(shí)滑動(dòng)摩擦力大小的影響規(guī)律，從而增加學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)其物理能力.

三、控制變量法的應(yīng)用事項(xiàng)

1.明確各個(gè)物理變量

在初中物理教學(xué)中，想讓學(xué)生真正了解與掌握控制變量法，教師就必須在平時(shí)應(yīng)用中讓學(xué)生明確與所探究的物理規(guī)律相關(guān)的所有因素.在初中階段物理學(xué)習(xí)中，很多可能會(huì)干擾物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不確定因素是不納入變量的考慮范圍的，因此，學(xué)生只需要考慮在概念或者定義上與所探究物理量切實(shí)相關(guān)的因素.比如說，探究壓強(qiáng)概念時(shí)，就需要明確壓力大小和受力面積這兩個(gè)因素；在探究密度概念時(shí)，就需要明確質(zhì)量和體積這兩個(gè)因素.

2.明確自變量、因變量和不變量

在運(yùn)用控制變量法探究物理量時(shí)，學(xué)生首先要搞清自變量、因變量和不變量之間的關(guān)系.不變量是在物理探究實(shí)驗(yàn)中給固定下來的因素的數(shù)值，自變量是發(fā)生改變的因素，而因變量就是隨著因變量數(shù)值變動(dòng)而發(fā)生變動(dòng)的因素.拿具體例子來說，在控制體積不變，質(zhì)量隨著密度的變化而變化的結(jié)論探究中，體積是不變量，密度是自變量，而質(zhì)量則是因變量.三者之間的關(guān)系并不復(fù)雜，但是隨著實(shí)驗(yàn)探究目的的不同，三者之間是可以相互轉(zhuǎn)化的，在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中作為自變量的因素，可能在下一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中就變成了因變量，這需要學(xué)生仔細(xì)區(qū)別.

3.明確變量改變

初中所涉及到的能夠用控制變量法探究的實(shí)驗(yàn)一般不會(huì)過于復(fù)雜，因此，在學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須熟知如何控制變量值發(fā)生改變.比較簡易的摩擦力影響因素探究實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以通過改變接觸面的材質(zhì)來改變粗糙面的粗糙程度，通過增加砝碼來增強(qiáng)物體對(duì)于桌面的壓力.總之，物理是一門思維比較活泛的學(xué)科，學(xué)生在應(yīng)用控制變量法時(shí)，也應(yīng)該盡量做到活學(xué)活用、舉一反三.

綜上所述，控制變量法是探究初中物理規(guī)律的一種常用科學(xué)方法，貫穿于整個(gè)初中學(xué)習(xí).因此，教師在平時(shí)課堂教學(xué)中必須妥善教授控制變量法，要求學(xué)生對(duì)這一方法熟練掌握，提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力.