浅谈初中物理教学中控制变量法的运用

摘要：物理是一门以观察和实验为基础的自然科学，物理教学重在培养学生的勤于动手、动脑的能力和敏锐的思维能力，而“控制变量法”作为初中物理中常用的探索、分析和解决问题的科学方法之一，在物理学科教学中起着极其重要的作用。

关键词：初中物理 探索 分析 问题 控制变量法

“控制变量法”作为初中物理中常用的探索问题和分析、解决问题的科学方法之一。

日常生活中各种物理现象往往都是错综复杂的，并且被研究对象往往都不是孤立存在的，总是处于与其他事物和现象的密切联系之中，因此影响研究对象的因素在许多情况下也并不是单一的，而是多种因素相互交错、共同起作用的。物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。

首先，在初中物理实验探究过程中，控制变量法是一种最常用的、非常有效的探索客观物理规律的科学方法。

根据研究对象，运用特定的手段主动干预或控制其发生发展的过程，在特定的观察条件下去探索客观规律．例如，在引导学生探索、研究导电体的电阻的大小同导电体的哪些特性有关时，可先故意将横截面积、长度都不同的一根镍铬合金丝和一根铜丝分别串入接有小灯泡的直流电路中，让学生分别观察灯泡发光的亮度，并问学生：刚才的实验现象能否说明电阻大小与导电体的哪个特性有关？学生经过思考与讨论，得到的结论当然是否定的。再用横截面积和长度都不同的两根镍铬合金丝分别串入上述电路中，观察小灯泡的亮度，并让学生思考这个实验能否说明电阻大小同导电体的某种特性有关，结论同样是不能。这时我们应该取怎样的两根金属丝串入上述电路来做这个实验，以研究导电体的电阻大小到底与哪些因素有关，同时向学生出示课前准备好的几根金属丝让他们选择．学生经过思考并相互讨论后，有的认为应取两根横截面积相同、但长度不同的镍铬合金丝进行上述实验；有的认为应取两根长度相同、但横截面积不同的镍铬合金丝进行上述实验；还有的认为应取长度、横截面积均相同的一根铜丝和一根镍铬合金丝进行实验比较．这时，教师可指出上述几种方法都可以，同时指出要研究电阻的大小同导电物质的长度、横截面积、材料种类这三个因素任何一个因素间的关系，就要人为地控制另外两个因素，使它们相等，并指出这种实验的方法就是“控制变量法”，然后让学生运用这一方法系统地进行上述实验，使学生在实际操作过程中去体验这一科学方法。

其次，在利用物理知识去分析和解决一些实际问题时，如能灵活运用“控制变量法”进行分析，有时可起到事半功倍的效果。

在初中物理中，可用“控制变量”去分析和解决的实际问题是很多的，这就为这一科学方法的教学和应用提供了很好的机会．运用“控制变量法”可以使物理量的变化简化为分别与各个单因素的变化有关的问题，逐一分析、解决，从而降低物理问题的分析难度。例如，有这样一道题目：质量相同的水和煤油，吸收相同的热量，谁的温度升高较大？对于这一道题，经过思考如果同学们能想到用公式Q=cmt结合“控制变量法”来解决这个问题，也就不难了。思路是这样的：因为这个问题要解决的是t（升高的温度）的大小，所以先将此公式变成t＝Q/cm的形式，再分析题目发现，m（质量）、Q（热量）相同，即这个问题中t仅取决于c（比热容），且从t＝Q/cm这一关系式中可以看出，当m、Q相同时，t与c成反比，又因为水的比热容大于煤油的比热容，因此很容易得出这个问题的答案是：“煤油升高的温度比水大”。其实在题目中就隐含了对相关变量的控制，比如说“质量相同的水和煤油”，“两个完全相同的烧杯”，如果同学们在审题时能够抓住这些信息，那么题目也就能做正确了。因此，在解决物理问题时，如能恰当运用科学方法进行分析，确实能起到提高解题速度与准确率的良好效果。更为重要的是，通过这一实际问题的解决过程，使学生对如何应用“控制变量法”等科学方法去分析、解决问题作了有益的尝试。在初中物理（如在力学、电学、热学）中，可用“控制变量”这一科学方法去分析解决的实际问题还很多，这就为学生灵活应用这一科学方法解决问题提供了保证。

最后，“控制变量法”在我们的生活和工作中有广泛的应用。物理学研究的是自然界最基本的运动规律，而自然界中的物理现象蕴藏着无穷奥秘，生活中的物理现象妙趣横生，认识主体在探索物理现象的过程中应充满乐趣。因此，学生在研究这些物理规律的过程中不应该被动地成为知识的接受者，而应该主动成为知识的探究者。只有这样，在做实验时才不会漫无目的，才能得出正确的实验结论，真正理解和掌握物理概念和规律，从而有利于学生的研究性学习和创新能力的发展。。这样才能真正落实新课标中的“从生活走向物理、从物理走向社会”。

总之，在科技迅速发展、知识日新月异的今天，我们应该认识到能力的高低在一定程度上表现为掌握方法的多少和熟练程度上，因此，教会学生掌握控制变量法，自觉主动地探讨物理问题的思想方法，是我们物理教学的首要任务，也只有这样，学生在学习和运用物理知识时才会得心应手，学生的创新能力才会得到发展。