初中物理電學(xué)中控制變量法的應(yīng)用

何正宏（貴州省威寧縣二塘中學(xué)，貴州 威寧 553100）

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初中物理電學(xué)中控制變量法的應(yīng)用

何正宏
（貴州省威寧縣二塘中學(xué)，貴州 威寧 553100）

摘要：在初中物理教學(xué)中，控制變量法是要求學(xué)生必需掌握的知識(shí)點(diǎn)，它是一種實(shí)驗(yàn)方法，也是解決問題時(shí)最常運(yùn)用的科學(xué)方法，在分析解決多因素問題時(shí)尤為有效。然而目前“重理論、輕實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)方式使得學(xué)生難以完全掌握這一基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)方法，更不利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成。本文簡要討論了控制變量法在初中物理電學(xué)中的應(yīng)用，并分析了掌握其的重要性。

關(guān)鍵詞：初中物理；電學(xué)；控制變量法；應(yīng)用

對(duì)物理學(xué)中對(duì)于多因素（變量）問題，物理學(xué)家們提出了“控制變量法”這一探究方法，它是指在保證其余因素不變的情況下，通過控制其中某個(gè)因素的改變，觀察這個(gè)因素對(duì)于觀察目標(biāo)的影響，并找出兩者之間的關(guān)系。控制變量法是初中物理電學(xué)中主要知識(shí)點(diǎn)的研究方法，它將多因素的問題研究轉(zhuǎn)化為了單因素，降低了電學(xué)的復(fù)雜性，掌握控制變量法對(duì)學(xué)生充分理解初中物理電學(xué)的知識(shí)有所幫助，也對(duì)將來的物理學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

一、初中物理教學(xué)的現(xiàn)狀

（一）應(yīng)試教育影響導(dǎo)致學(xué)生重視理論忽視實(shí)驗(yàn)。

我國單一的人才選拔方式導(dǎo)致學(xué)生、家長重視理論知識(shí)的掌握。初中的主要學(xué)習(xí)課程達(dá)到九門之多，因此盡管初中知識(shí)的學(xué)習(xí)止于淺層，但學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)仍是繁重。面對(duì)著中考這一個(gè)決定了高中三年教學(xué)資源與環(huán)境的重要考核，學(xué)生不免將精力投入到考核點(diǎn)的理論學(xué)習(xí)，而對(duì)于實(shí)驗(yàn)則持著忽視的態(tài)度。

（二）硬件設(shè)施不足致使學(xué)生無法動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。

初中的物理教學(xué)知識(shí)點(diǎn)并不復(fù)雜，對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的實(shí)踐與思考占據(jù)著物理學(xué)習(xí)的重要部分，但大部分學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)所需配備卻不足，難以滿足學(xué)校的教學(xué)要求，部分、甚至絕大部分物理實(shí)驗(yàn)難以讓學(xué)生親自動(dòng)手完成。在物理學(xué)習(xí)中，實(shí)驗(yàn)研究與結(jié)果探討是關(guān)鍵步驟，在實(shí)驗(yàn)過程中找出規(guī)律、發(fā)現(xiàn)問題，能有效提升物理教學(xué)的有效性，而實(shí)驗(yàn)設(shè)施的缺乏致使學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)止于表面，對(duì)深入理解所學(xué)知識(shí)有所阻礙。

二、控制變量法在初中物理電學(xué)中的應(yīng)用

（一）控制變量法在物理規(guī)律中的應(yīng)用。

歐姆定律是初中物理電學(xué)的知識(shí)的重點(diǎn)，也是進(jìn)行電學(xué)學(xué)習(xí)的根本條件，充分理解歐姆定律是學(xué)生在初中電學(xué)學(xué)習(xí)初始階段的主要任務(wù)，而在歐姆定律的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中則主要運(yùn)用了控制變量法用于探究電壓、電流與電阻之間的關(guān)系。在這個(gè)探究過程中，通常固定三者中的一個(gè)保持不變，改變剩余兩者其中之一，觀察其余兩者之間的關(guān)系。例如，在保證電阻不變的條件下，通過改變導(dǎo)體兩端的電壓，探究電流與電壓之間的關(guān)系，這種直面的實(shí)踐與觀察能幫助學(xué)生輕松理解與掌握電流與電壓的關(guān)系。而在試驗(yàn)過后，學(xué)生在加強(qiáng)對(duì)歐姆定律理解的同時(shí)，也鍛煉了自身的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。

（二）用控制變量法學(xué)習(xí)電阻。

在進(jìn)行電阻的學(xué)習(xí)時(shí)，學(xué)生已經(jīng)基本掌握了電壓及電流這兩個(gè)電路的組成部分，在這個(gè)基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)電阻，學(xué)生理解電阻概念不會(huì)有很大阻礙，教師在這時(shí)引入“控制變量法”在題目上的運(yùn)用，有助于學(xué)生理解三者之間的關(guān)系，同時(shí)也幫助學(xué)生開拓了解題思路。

例題：下列說法正確的是（ ）

A：鎳鉻合金的電阻一定比同長度的銅導(dǎo)線的電阻大；

B：導(dǎo)線的長度越長，橫截面積越小，導(dǎo)線的電阻一定越大；

C：一段導(dǎo)體無論是否有電流通過，它的電阻總是存在的；

D：一段導(dǎo)體中通過的電流大時(shí)電阻小。

解析：想要解答這道題，在充分理解電阻這個(gè)概念的同時(shí)，也得對(duì)“控制變量法”在解體上的運(yùn)用有所涉獵。在這道題中，電阻的大小由導(dǎo)體本身的性質(zhì)——長度、橫截面積、材質(zhì)等所決定的，A中保證了長度的一致，討論材料的不同對(duì)于電阻大小的影響，但忽視了橫截面積大小這一個(gè)因素，因此不能判斷；B中則是忽略了材質(zhì)這一個(gè)因素；而D則是沒有考慮電壓的大小對(duì)電阻的影響；因此C是正確的。

（三）控制變量法在電學(xué)習(xí)題中的應(yīng)用。

例題：如圖1所示的電路中，電源電壓保持不變，滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)（ ）

A：電流壓表示數(shù)減小，電流表示數(shù)減小，兩者示數(shù)比值不變

B：電流壓表示數(shù)不變，電流表示數(shù)減小，電壓表與電流表比值變大

C：電流壓表示數(shù)減小，電流表示數(shù)增大，電壓表與電流表比值變小

D：電流壓表示數(shù)增大，電流表示數(shù)減小，兩者示數(shù)比值不變

圖1

在這道題中，電路中的電流與電阻同時(shí)發(fā)生了改變，也難以判斷電壓表的示數(shù)如何變化，想要解答這道題，就要運(yùn)用控制變量法的思考方式，保證電流或電阻中的一個(gè)因素不發(fā)生變化，再一步步分析。電源電壓始終不變，滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)，即滑動(dòng)電阻R2阻值增大，定值電阻R1阻值不變，電路中的阻值增大，所以電路中的電流變小，即電流表示數(shù)減小.又因?yàn)镽1不變，根據(jù)U＝IR，所以電壓表示數(shù)減小，電壓表與電流表的比值即為電阻R1的值不變。在解答這類問題時(shí)，熟練運(yùn)用控制變量法的解題思路，找出題中不變的因素，再由它開始一步步分析，是解題的關(guān)鍵。

三、結(jié)束語

通過進(jìn)行控制變量法的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將抽象的物理規(guī)律問題轉(zhuǎn)變成了具體的實(shí)驗(yàn)問題，直面生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有助于學(xué)生進(jìn)一步理解并充分掌握初中物理電學(xué)知識(shí)。而控制變量法在解體方面提供的思路，不僅可以運(yùn)用在物理電學(xué)上，還可以運(yùn)用在整個(gè)物理學(xué)科，甚至所有理科的學(xué)習(xí)上。

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中圖分類號(hào)：G633.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-864X（2016）04-0264-01