初中物理控制變量教學的幾點體會

蔡網林

摘 要：控制變量法的關鍵是控制無關變量的變化，將復雜的問題簡單化，然后去研究物理量之間的內在關系。控制變量法是在物理研究中應用非常廣泛的一種方法，由于影響物理量的因素往往不是一個，就這些因素單獨探究，能夠深入了解這些因素內在的關系。本文將對這種方法進行闡述，探討控制變量法在教學中應用的方法。

關鍵詞：初中物理；控制變量法；教學策略

控制變量法是研究物理的一種重要方法，通過在物理公式中的應用這一方法，學生們能夠掌握一種思維方式。教師通過教學，讓學生拓展思想，掌握控制變量這一常用的解決物理問題的方法。“授人以魚不如授人以漁”，學生在學習歐姆定律的過程中去探索這種方法，這種方法在以后實驗探究物理公式正比、反比關系中非常適用，能夠讓學生在以后學習其他新知識的時候事半功倍。

一、創設情境，激發體驗

學生在此前沒有接觸過有關控制變量的內容。在正式講解用控制變量法掌握歐姆定律之前，教師可以在教學的開始階段開展比較淺顯的探究活動，通過調動學生們的積極性，成功引入這種新的思想。這樣的方法，可以給學生提前創設出應用的氛圍，提前感知，在大腦中形成淺顯的印象，激發學生體驗。

在引入歐姆定律的時候，我訓練學生運用控制變量法，通過教師的簡單引導，讓學生們自己設計，培養學生探究科學方法的意識。在課堂上，我首先展示了一個簡單的發光小燈泡電路，讓學生去改變電路中的某個條件讓燈泡變暗。有學生們說減少電池的數量，這樣通過改變小燈泡的電壓U進而讓燈泡變暗。我問學生們在這種情況下，電路中還有什么發生了變化，學生回答：電壓U變小了，在電路中電阻R不變的情況下就會讓電流I變小。也就是說，在其他條件不變的情況下，改變小燈泡兩端的電壓U就會影響燈泡兩端的電流I，進而改變燈泡的亮度。我讓學生們再想想其他的方法，有學生說在電路中加一個滑動變阻器，這樣通過改變電路中的總電阻R，從而改變電流。學生說的這兩種方法都是正確的，教師就應該讓學生在課堂上多發言，提高他們在課堂的主體地位。學生其實已經有控制變量法的思想了，只是還沒有進行系統的認識，不懂得在其他方面應用。教師先提供給學生新的探究情景，讓學生開動腦筋，既能訓練他們的思維，還能激發他們對之后探究的熱情。

學生通過探究電阻R和電壓U對電流I的影響，逐漸的萌生出控制變量的思想。在此種情景中，雖然只是簡單的認識，但是已經提高了學生的思維活躍性，讓學生認識到物理實驗的有趣，產生參與的想法。學生從熟悉的電路入手，積極地參與到課堂教學中，有利于活躍課堂氣氛。

二、演繹探究，形成認知

學生了解了控制變量法的使用情況，教師就可以在實際操作中引導學生運用控制變量法，去研究各項因素是怎樣影響物理量的。教師通過在課堂上設計探究實驗，讓學生體驗控制變量法，進一步深入了解這個科學方法。

在探究歐姆定律的時候，我進一步問學生：“小燈泡的電阻會改變嗎？”學生回答：“小燈泡是白熾燈，它的電阻R會隨著溫度的變化而變化。”這是我讓學生提前閱讀教材的結果。這樣做能夠讓學生在聽講的時候變輕松。所以我讓學生選用定值電阻，來探究定值電阻I和導體兩端電壓U之間的關系。為了不老是換電池，有學生提出在電路中加一個滑動變阻器，這樣既可以保護電路還能改變定值電阻兩端的電壓U。學生自己動手實驗，及時記錄電流表和電壓表的數據I1，U1，教師在旁邊指導。學生每改變一次滑動變阻器的阻值，都可以得到一組新的數據。學生記錄完數據之后，根據剛才的實驗，我讓他們用圖像法來研究，畫出I-U的圖像，得到了當電阻不變時，電流I和導體兩端的電壓U是成正比的結論。在整個探究的過程中，首先要讓學生考慮影響整個實驗的其他因素，排出了這些因素，然后進行研究，再通過記錄數據進行分析，最終通過圖像等輔助工具來得出結論。

歐姆定律是電學的一個基本規律，學生在探究的時候正確地運用了滑動變阻器，大大降低了實驗的難度。學生和老師一起合作完成實驗設計，學生既動手又動腦，課堂變得生動活潑，教學的效率大大提高。

三、建立概念，引導歸納

在學習了控制變量法之后，為了能讓學生進一步的深化理解、建立控制變量法的概念，教師可以讓學生使用這種方法去驗證其他的公式。我突破教材的限制，增加了一個補充實驗：讓學生探究電阻的計算公式R= ，來加深他們對這種方法的印象。

這次我讓學生自己去設計實驗，學生你一言我一語的積極發言，基本把實驗的步驟說全了。之后我讓學生用實驗來檢測，學生借助之前研究歐姆定律的電路圖，這次通過更換定值電阻的電阻絲，得到幾組電壓表和電流表的示數IX、UX。我給學生提供了相同電阻率，不同橫截面積的電阻絲，通過在課堂上隨機剪斷電阻絲來改變長度L。有的學生研究的是保持電阻的長度不變探究橫截面積和電阻之間的關系，有的學生研究的是保持電阻的橫截面積相同探究電阻的長度和電阻之前的關系。在學生將得到的數據IX、UX進行整理，算出電阻絲的電阻R之后，再去做R-S和R-L的圖像，就可以去檢測公式R=的正確性。學生運用控制變量法，發現電阻絲的電阻R和長度L成正比，和橫截面積S成反比。通過檢測，驗證了控制變量法的必要性，學生就可以通過這兩個實驗去體會控制變量法在探究實驗中的應用，將這個方法融入到自己的思想中去。

最后我告訴同學們，要在實驗中正確地找到自變量和因變量，就必須理清哪個量的改變是由于誰的變化而變化的。只要學生們掌握了這樣的邏輯關系，分清自變量和因變量，就能很好地運用控制變量法了。

四、開放試題，學以致用

物理知識不是只靠教師的講解就能讓學生掌握的，要想讓學生將這些知識真正地內化，做題是唯一的途徑。在做題的過程中，學生才能發現自己的問題，在聽講的過程中并不一定能夠發現這些問題，通過練習才可以提高運用知識的能力。

控制變量法的考查多設置在實驗題中，我以“密度”為載體，讓學生進行練習。物體的密度公式為p=—，不難發現：同種物質組成的物體，質量與體積成正比；不同種物質組成的不同物體，質量一定時，密度與體積是成反比的。就通過這一結論來做題。首先題目中給出了四個物塊，鋁塊1的質量為54g，體積為20cm3，密度為2.7g/cm3，鋁塊2的質量為108g，體積為40cm3，松木1的質量為108g，體積為216 cm3，密度未知，松木2的質量為10g，體積為20 cm3，密度為0.5 g/cm3。松木的密度很容易就能求得，為0.5 g/cm3。通過比較兩個鋁塊，可以發現質量和體積有什么關系？不難發現，兩個物塊的密度是相同的，根據公式m=pV，可知兩者是呈正比關系的。通過比較鋁塊2和松木1，質量相同的不同物質，密度和體積是什么關系？顯然體積是不同的，因為密度不同，在質量相等的情況下，密度越大，體積越小。通過比較鋁塊和松木，可以得出什么結論？這兩種物體的質量、體積、密度都不一定相同，完全可以寫“同種物質的密度是一樣的”“不同物質的密度一般是不一樣的”。就這道題來說，就是運用了控制變量法，鋁塊1、鋁塊2的密度是相同的，當質量增大一倍，體積也會相應的增大一倍。而對于鋁塊2和松木1，兩者的質量是相同的，根據對應關系m=pV，就可知松木的密度會小。這道題雖然簡單，學生通過觀察數據，已經慢慢地在接觸這種研究方法。在之后練習到難的問題時，就會有堅實的基礎，比如探究壓強、液體內部的壓強的問題，學生必須分析不同的數據，然后進行整合，才能解決問題。

知識必須要在實踐中得到升華，只有經過不斷地練習，才能將其融會貫通。教師可以將題型變化形式，將不變的原理裝入不同的“外套”里去，讓學生真正學會這種方法。通過訓練做題，學生不斷精益求精，不斷進步。

通過對不同物理公式的探究，學生接觸到新的科學方法——控制變量法。通過學習這種方法，學生可以認識不同物理量之間的關系，進而加深對公式的理解。在整個過程中，教師都要以重點知識作為切入點，注重培養學生主體的行為和思維，目的是提高學生的科學素養。

參考文獻：

[1]張 論.控制變量法在初中物理教學中的應用[J].宿州教育學院學報，2008（3）.

[2]羅國忠.關于科學探究中的多因素問題研究[J].浙江教育科學，2007（2）.

（作者單位：江蘇省泰州市大馮初級中學）endprint