控制變量在初中物理教學的應用

王瑞菊

作者簡介：王瑞菊（1962.09-），女，漢族，四川鄰水人，中學一級教師，大專，四川省鄰水縣城南鎮解慍初級中學。

摘要：自然界中的各種現象都不是孤立的，而是相互聯系相互制約的。同樣，在物理知識領域里，一個物理量要受到多個物理因素的影響和制約。在這種情況下，要知道一個物理量與某個因素之間的關系時，就要控制其他變量不變，而討論這個物理量于其中一個因素的關系。這種研究物理問題的方法叫控制變量法。

關鍵詞：初中物理教學；物理影響因素；控制變量法

中圖分類號：G633.7文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）10-0044-01

控制變量法在初中物理教學中具有重要的地位和作用。它貫穿著初中物理的始終。也是科學家研究物理問題的重要方法。也是初中學生應該掌握的研究物理問題的方法。

首先，初中物理知識中有許多新的物理量就是通過控制變量進行實驗得出分析得出來的。

如物體的質量跟物體的體積和物質的種類有關，通過控制物質的種類相同，討論同種物質的質量與它的體積成正比；控制物體的體積相同，得出物體的質量與物質的種類有關，通過比較相同體積的不同物質的質量不等引出了新的物理量——密度。

再比如，壓力的作用效果與壓力和物體的受力面積有關。就通過控制受力面積相同，比較壓力的作用效果與壓力大小的關系；通過控制壓力相同，比較壓力的作用效果與受力面積的關系，就用相同受力面積的壓力來比較壓力的作用效果，從而引出了比較壓力作用效果的物理量——壓強。

又如，在熱學中討論物體溫度升高吸收熱量的多少與物質的種類、物體的質量、升高溫度的關系，就要分別控制物體的質量、升高的溫度、和物質的種類相同，來討論物體溫度升高吸收的熱量與其中一個因素的關系。通過分析比較質量相等的不同物質升高相同的溫度吸收的熱量不同，以此引入了比較不同物質的吸熱能力的物理量——比熱容。

利用控制變量法引入新的物理量的例子在初中物理乃至整個物理學的例子不勝枚舉。

其次，初中物理中的一些定理、定律也是利用控制變量法通過實驗分析歸納推理得出來的。

在電學中，通過控制電阻相等，改變同一電阻兩端的電壓進行多次實驗，得出：在電阻一定時，導體中的電流與導體兩端的電壓成正比；；通過控制電阻兩端的電壓相等，改變連入電路中的電阻大小進行實驗，分析得出：在導體兩端的電壓一定時，導體中的電流與導體的電阻成反比。把兩個影響電流大小的因素——電壓、電阻都考慮進去，就得出了歐姆定律。

電流流過導體要產生熱量，其產生的熱量大小與電流的大小、導體的電阻、通電時間有關，也是應用控制變量法分別控制其他變量，實驗驗證電流流過導體產生的熱量與未控制那個物理量的關系。通過實驗定性證明：導體中的電流越大，導體的電阻越大、通電時間越長，電流流過導體產生的熱量越多。再進行理論推導得出焦耳定律。

前面兩個例子是比較明顯地應用了控制變量法討論物理量間的數量關系。在整個初中物理中還有不是明顯的數量關系，也用了控制變量的方法進行討論得出其物理規律。

在研究阻力大小對物體運動的影響時，讓同一小車從同一斜面的同一高度滑下來控制小車在進入水平面的初速度相同，來討論小車的運動與在水平面受到的阻力的關系。通過實驗得出：運動的物體受到的阻力越小，小車運動的距離越遠。在通過歸納推理得出，運動物體在沒有受到力的作用時，將以原來的速度永遠地運動下去，進一步推理得出牛頓第一定律。

閉合電路的一部分導體在磁場中要產生的感應電流，其感應電流的方向與導體切割磁感線方向和磁感線方向的關系時，也要控制其中一個不變來討論另外兩個量的關系，從而得出其規律。

第三，不但初中物理無處不在地應用控制變量法討論問題，獲取新的知識。而且利用控制變量法討論物體現象也是課程目標對學生能力的一種要求。在我們平時的習題及畢業會考中都不會忽略考察學生對控制變量法掌握程度。控制變量法在學生以后的學習和工作中也都會用到這個方法的。

從上可知，控制變量法在物理研究和物理教學中具有很重要的作用。在實際物理教學中一定要采取多種教學方法，培養學生掌握并應用控制變量這種討論研究問題的方法。我在平時的教學中是從以下幾點入手培養學生應用控制變量法的。

第一，作為戰斗在第一線的物理老師，要認真專研教材，理解教材設計的意圖，讀懂課程目標，體會物理教學內容中無處不在的控制變量法。在實際的教學中，在出現利用控制變量法討論問題時，一定要引導學生明白：在每個步驟中是控制哪些自變量不變，那個自變量在變，從而得出因變量與自變量是成正比或者成反比的關系；或者是在某些量不變時，因變量與自變量是一個越大另一個也越大的定性關系；或者一個越大，另一個量越小的定性關系。對學生應用控制變量法討論問題起到潛移默化的作用。

第二，為了培養和檢查學生對控制變量法的掌握程度，作為物理教師，應該多設置一些相關的習題給學生練習，從而檢查學生對其掌握程度，逐步提高學生應用學生應用控制變量法的能力。

第三，在實際生活和學習中，也可以引導學生應用看著變量法。比如要比較誰打掃清潔快，誰完成作業快等，都要控制某個相同的量，而比較另一個量的多少。

第四，對于物理量間的定量關系，物理學中一般是指諸如y=z/x和y=xz的關系這類的表達式。但也有很多是定性的關系，如牛頓第一定律，也有一個量與另一個量還存在乘方的關系。在y=z/x這個表達式中，當x相等時，y與z成正比，當z相等時，y與x成反比；在y=xz，其中一個量相等，y就與另一個量成正比。這里要特別說明的是，在進行控制變量法的教學過程中，也不要忘了對物理概念的教學，特別要讓學生了解物理量的真正含義。一個量不一定就跟另一個量成正比或者反比關系。例如，由歐姆定律可以變形得到R=U/I，R是導體的電阻，只與導體本身的材料、長度、橫截面積和溫度有關，與導體兩端的電壓和電流無關。就不能夠說成R與U成正比，R與I有成反比。又如密度ρ=m/V中，密度ρ是物質本身的一種性質，與物體的質量m、物體的體積v無關，也不存ρ與m成正比，與v成反比關系。

因此，我們在實際的物理教學中，除了要教會學生應用控制變量法討論問題，更要讓學生理解物理概念和規律，而不能夠亂用控制變量的方法想當然地回答問題。

綜上所述，控制變量法在整個初中物理中占有很重要的地位和作用，我們一定要做好這方面的教學。

（作者單位：四川省鄰水縣城南鎮解慍初級中學）