物理教學中學習方法的應用

摘要：控制變量法和模型法是物理學習的兩種重要方法。本文通過幾組實例介紹在物理教學中如何有效地運用控制變量法和模型法來培養學生解決實際問題的能力。

關鍵詞：控制變量法；模型法；物理教學

一、 概念介紹

1. 控制變量法是培養學生解決復雜問題的一種有效方法。具體到物理學概念中，控制變量就是除實驗因素（也就是自變量）之外的對實驗結果產生影響的變量，因這類變量并非實驗的研究變量，因此也可稱作無關因子、非實驗因子、無關變量或非實驗因素等。由于實驗的影響因素不止一個，因此要研究一個影響因素時必須將其他的變量保持不變，否則在實驗分析時不知道實驗結果的改變是哪個因素所引起的。因此，需要預先控制容易導致因變量受影響的變量因素（除自變量之外），保證實驗結果不受影響，以進一步明確實驗因果關系。具體而言，要想獲得有效的實驗作用與結果，就必須對實驗影響因素進行有效控制，以此獲得保證實驗結果的真實性。如果某一物理量與其他兩個及以上物理量存在一定關系時，應將其中一個物理量進行改變，保證其他物理量始終處于不變狀態，進而對物理量與改變量之間的關系進行研究。

2. 模型法指通過模型來揭示原型的形態、特征和本質的方法，為滿足研究需求，將具體的物理實體或過程抽象為一定模型，通過忽略次要因素來凸顯主要因素，這一模型被稱作“理想模型”或“假想模型”。它在物理教學中起到重要的作用，能簡化教學過程，使物理知識直觀化，有利于對學生抽象思維及發散思維的培養。

二、 應用實例

1. 控制變量法的使用

下面以“降落傘在空中滯留時間與什么因素有關”來具體介紹控制變量法的實際應用：

（1） 首先對可能的幾種因素進行猜想

A. 傘繩長度可能影響滯空時間

B. 打開后形狀可能影響滯空時間

C. 面積可能影響滯空時間

D. 開始下落高度可能影響滯空時間

E. 總重量可能影響滯空時間

（2） 設定方案

A. 選擇實驗用具：傘繩長度、面積、形狀、總重量均不同的降落傘，盒尺、計時器、電子秤；

B. 操作步驟：根據控制變量法的實驗原則，進行多次實驗，每次實驗只對一個影響降落傘在空中滯留時間的因素進行改變，其他的因素保持不變；

（3） 設計記錄數據的表格：

（5） 實驗數據分析及結論

A. 分析1和2兩組數據得出，在保持其他條件不變的情況下，傘的面積會影響降落傘的滯空時間，面積越大的傘在空中滯留的時間越長，即傘的面積和滯空時間成正比。

B. 分析2和3兩組數據得出，在保持其他條件不變的情況下，傘的總重量會影響降落傘的滯空時間，總重量越大的傘在空中滯留的時間越短，即傘的總重量和滯空時間成反比。

C. 分析2和4兩組數據得出，在保持其他條件不變的情況下，降落傘打開后形狀不影響降落傘的滯空時間，即傘的形狀和滯空時間無關。

D. 分析5和6兩組數據得出，在保持其他條件不變的情況下，降落傘的起始高度會影響降落傘的滯空時間，起始高度越大的傘在空中滯留的時間越長，即傘的起始高度和滯空時間成正比。

E. 分析4和5兩組數據得出，在保持其他條件不變的情況下，傘繩長度不影響降落傘的滯空時間，即傘繩長度和滯空時間無關。

2. 模型法的使用

在物理例題和習題的解答中經常用到模型法來建立物理模型，例如在題目中出現“光滑的接觸面”意思就是將接觸面的摩擦力視為0，“兩物體間的距離遠大于它的長度”意思就是將物體視為體積為零的質點，“輕質彈簧”或“輕繩”意思就是將彈簧或繩子的質量忽略……如果學生不理解這些物理模型的意義，就無法正確地解答習題，教育效果也會大打折扣。所以教師在例題的教學中應該注意著重引導分析，首先讓學生理解題中的物理圖景，明確題中涉及的物理模型，然后再用相應的數學模型來解題.

三、 結論

控制變量法和模型法都是解決復雜問題的有效方法。控制變量法是將復雜的因素分解開，逐一的去分析問題。模型法是將復雜的因素分為主要和次要因素，著重分析主要因素從而解決問題。在物理教學中，指導學生閱讀課本，重視物理學史，加強物理實驗，注意觀察現象，巧妙設計習題，在知識復習中總結方法，在物理知識的教學中滲透方法教育。

作者簡介：

潘慧萍，福建省建甌市第二中學。endprint