對于初中物理控制變量法應用的幾點認識

朱曉春

(廣西梧州市龍圩實驗中學 廣西 梧州 543000)

1.控制變量法的含義

控制變量法是指變化一個物理量中需要研究的因素，保持其他因素不變，然后觀察物理量在這個過程中是如何隨著選定的因素的變化而發生相應的改變，從而確定物理量與選定因素間的數量關系或邏輯關系。初中物理中，有許多探究實驗都用到了控制變量法。例如：探究聲音的響度和音調、理想斜面實驗、探究力與運動的關系、探究影響滑動摩擦力大小的因素、探究影響壓力的作用效果的因素、探究影響液體壓強大小的因素、探究影響浮力大小的因素、探究影響滑輪組的機械效率的因素、探究影響動能的因素、探究影響重力勢能大小的因素、探究影響導體電阻大小的因素、驗證歐姆定律、探究影響電流做功多少的因素、探究影響電磁鐵磁性強弱的因素。

2.控制變量法的重要作用

初中物理是一門以實驗為主的自然科學，很多的知識都來源于實驗，因此初中物理的實驗教學具有舉足輕重的作用，其中控制變量法，是一種最常用的、效果還非常好的探究客觀物理規律的科學的方法，它貫穿了整個初中物理的教學和學習中，掌握控制變量法對探究物理理規律、理解物理概念、設計物理實驗、解決物理問題等都有重要的作用。而且初中物理的教學中，控制變量法的應用還非常廣泛。初中物理中有三分之二的物理規律都需要控制變量法來進行探究，從物理概念到物理規律都離不開控制變量法，可見其重要性。

3.控制變量法在探究影響浮力的大小的因素中的應用

浮力的初中物理中有一定難度的部分，影響浮力大小因素可以利用控制變量法來探究。影響浮力大小的因素有物體浸在液體中體積的大小、液體的密度。為了充分掌握各個因素對浮力大小的影響，需要通過相應的實驗來進行探究，對于有多個因素影響研究對象時，常采用控制變量法。利用控制變量法，可以從以下幾個步驟進行，提出問題，猜測和假想，設計實驗，進行實驗，收集數據，歸納結論等。

提出問題：影響浮力大小的因素是什么？

實驗猜想：影響浮力大小的因素有物體浸入液體中的體積的大小，液體的密度。

設計實驗：

(1)控制液體的密度不變(同一種液體)，探究浮力的大小與物理浸在液體的體積的關系。

(2)控制物體浸在液體的體積不變，探究浮力的大小與液體的密度的關系。

(3)控制物體的浸在液體的體積不變，液體的密度不變，探究浮力的大小與物體的密度的關系。

進行實驗：

(1)控制液體的密度不變(同一種液體)，改變物體浸在液體的體積的大小。

(2)控制物體浸在液體的體積不變，改變物體浸在液體的密度的大小(使物體浸在不同的液體中)。

(3)控制物體的浸在液體的體積不變，液體的密度不變，利用不同材料的體積相同的物體來進行實驗。

實驗結論：物體在液體中所受浮力的大小，跟它浸在液體中的體積有關系，跟液體的密度有關，浸在液體中的體積越大，液體的密度越大，物體所受的浮力就越大，物體所受的浮力的大小與物體自身密度沒有關系。

3.控制變量法在探究動能的大小與哪些因素有關中的應用

在探究動能的大小與物體的速度的關系時，提出問題：物體動能的大小與哪些因素有關系？

猜想和假設：

(1)物體動能的大小與物體的速度有關系。

(2)物體動能的大小與物體的質量有關系。

實驗設計：

(1)控制小球的質量不變，只改變小球的運動速度，從而探究動能的大小與物體速度的關系。

(2)控制小球的運動速度不變，只改變小球的質量，從而就探究動能的大小與物體質量的關系。

進行實驗：

(1)利用小球在斜面的不同高度自由下落，來保證小球滑落到水平面時的速度不相同，通過小球推動輕質的小木塊向前移動距離的大小來判斷物體的動能的大小。

(2)利用小球從斜面的不同的高度自由下滑，保證小球滑落到水平面時的速度不同。通過小球推動輕質的小木塊向前移動距離的大小來判斷物體的動能的大小。

收集數據，得到結論：物體動能的大小與物體的質量和物體的速度有關系，質量越大，速度越大，動能越大。

4.探究影響導體電阻大小的因素中的應用

電學部分是初中物理中非常重要的部分，電學中有很多的規律可以利用控制變量法來驗證的，下面就以探究影響導體電阻大小的因素為例來說明控制變量法的應用。

提出問題：影響導體電阻大小的因素有哪些？

猜想和假設：影響導體電阻大小的因素可能有：導體的長度、橫截面積、材料和溫度等。

(1)控制導體的橫截面積、材料和溫度不變，探究導體電阻的大小與導體長度的關系。

(2)控制導體的長度、材料和溫度不變，探究導體電阻的大小與導體橫截面積的關系。

(3)控制導體的長度、橫截面積和溫度不變，探究導體電阻的大小與導體材料的關系。

(4)控制導體的材料、導體的長度、橫截面積不變，探究導體的電阻大小與溫度的關系。進行實驗：

(1)在探究導體電阻的大小與導體長度的關系時，應控制導體的橫截面積、材料和溫度不變，只改變導體的長度，從而探究出導體電阻的大小與導體長度的關系。

(2)在探究導體電阻的大小與導體橫截面積的關系時，應控制導體的長度、材料和溫度不變，只改變導體的橫截面積，從而探究出導體電阻的大小與導體橫截面積的關系。

(3)在探究導體電阻的大小與導體材料的關系時，應控制導體的長度、橫截面積和溫度不變，只改變導體的材料，從而探究出導體電阻的大小與的大小與導體材料的關系。

(4)在探究導體電阻的大小與導體溫度的關系時，應控制導體的長度、橫截面積和材料不變，只改變導體的溫度，從而探究出導體電阻的大小與導體溫度的關系。

實驗結論：導體的電阻與導體的長度、橫截面積、導體的材料和溫度都有關系。且導體的橫截面積越小，長度越長，導體的電阻越大，一般情況下，溫度越高，導體的電阻越大。

總之，控制變量法在初中物理的教學中占有很重要的作用，它的應用貫穿整個初中物理的教學中，我們要對于這種方法的應用和學習要特別的關注，要重點的關注，要讓學生運用好這一科學的學習方法，有利于在物理學習中理解、鞏固好所學的有關知識，提高解決實際問題的能力。