初中物理教學控制變量法的應用

緱維杰

摘 要：對于初中生而言，物理是一門講求邏輯思維和實踐動手能力的重要學科.在初中物理實驗中，控制變量法的運用最為廣泛而有效，是初中學生必須掌握的基本物理實驗方法之一.本文將通過具體實驗案例分析來深入探究控制變量法對于設計物理實驗、探究物理規(guī)律的重要意義.

關鍵詞：初中物理;控制變量法;教學;應用

中圖分類號：G632? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1008-0333（2020）23-0051-02

物理是一個講求科學方法和邏輯思維的學科.因此，在物理學科教學過程中，教師不僅要保證教學高效性，更要保證教學能動性，引導學生探索科學，大膽實踐創(chuàng)新.而控制變量法為教師的能動性教學提供了一個媒介，使教師能夠?qū)碗s的問題簡單化，將物理學科生動的呈現(xiàn)在學生面前.因此，中學物理教師在進行實驗教學時必須充分利用好控制變量法，并引導學生正確使用這一科學方法.

一、控制變量法的含義

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

二、控制變量法在物理教學中的應用

1.概念教學

初中所涉及的物理知識相對來說較為基礎，很多物理知識只是對幾種相關變量之間關系的考察.以人教版為例，比較有代表意義的是電壓、電流以及通電時間對電流做功的影響，以及質(zhì)量、體積、密度之間變化關系.現(xiàn)在我們以探究質(zhì)量、體積和密度之間的關系為案例，分析控制變量法在物理概念教學中的應用.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驗材料，讓學生去探究質(zhì)量和密度之間的相互關系，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，以一個經(jīng)典問題為例，我們可以讓學生去思考一公斤的鐵和一公斤的棉花哪一個更重，在這個問題中，棉花和鐵的質(zhì)量都是一公斤，怎么把質(zhì)量看作是一個自變量，學生很容易就能得出“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，教師可以充分利用好初中物理實驗室的一些實驗儀器，讓學生親自去測量大小不同的物質(zhì)的體積和質(zhì)量，對每一次測量的物質(zhì)的體積和質(zhì)量的比值進行精確計算，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的科學，其運用到控制變量法的范圍極廣，掌握好這一方法，相當于為初中物理學習找到了高效工具.

2.規(guī)律教學

物理學科中教學內(nèi)容的一大重點便是探索普遍存在的物理規(guī)律，最終推導出物理定律.初中課程中電路問題的學習一直被學生認為是難點，學生總是理不清電流、電壓與電阻之間究竟存在一種怎么樣的關聯(lián)，在分析電路時總是無從下手.這時，教師就可以充分利用好控制變量法這項工具，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，通過對電壓和電阻的兩個變量的控制，學生很容易就能在實驗中驗證歐姆定律的實際規(guī)律.

3.實驗設計

在初中物理學習中，新的教學標準對學生的實驗設計能力提出了明確要求.如果學生能夠?qū)刂谱兞糠ㄊ炀殤?，那么他們就有能力運用控制變量法來探究一些實際物理問題，自行設計相關實驗驗證物理規(guī)律，有利于其思維能力和動手能力的培養(yǎng).比如說，在學生設計滑動摩擦力影響因素的探究實驗中，教師可以鼓勵他們自行結(jié)成實驗小組，根據(jù)對摩擦力基礎知識的學習確定實驗原理，在此基礎上設計實驗.如果條件允許，教師可以帶領學生在實驗室中親自驗證他們的實驗設想是否能夠證實滑動摩擦力大小的影響規(guī)律，從而增加學生學習物理的興趣，培養(yǎng)其物理能力.

三、控制變量法的應用事項

1.明確各個物理變量

在初中物理教學中，想讓學生真正了解與掌握控制變量法，教師就必須在平時應用中讓學生明確與所探究的物理規(guī)律相關的所有因素.在初中階段物理學習中，很多可能會干擾物理實驗結(jié)果的不確定因素是不納入變量的考慮范圍的，因此，學生只需要考慮在概念或者定義上與所探究物理量切實相關的因素.比如說，探究壓強概念時，就需要明確壓力大小和受力面積這兩個因素;在探究密度概念時，就需要明確質(zhì)量和體積這兩個因素.2.明確自變量、因變量和不變量

在運用控制變量法探究物理量時，學生首先要搞清自變量、因變量和不變量之間的關系.不變量是在物理探究實驗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)值變動而發(fā)生變動的因素.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.三者之間的關系并不復雜，但是隨著實驗探究目的的不同，三者之間是可以相互轉(zhuǎn)化的，在一項實驗中作為自變量的因素，可能在下一項實驗中就變成了因變量，這需要學生仔細區(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驗一般不會過于復雜，因此，在學生嘗試設計實驗時，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驗中，學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物體對于桌面的壓力.總之，物理是一門思維比較活泛的學科，學生在應用控制變量法時，也應該盡量做到活學活用、舉一反三.

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

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[責任編輯：李 璟]