探究初中物理實驗中控制變量法的應用

盧方團

關鍵詞：控制變量法；初中物理；實驗方法

引言：實驗是初中物理教學過程中幫助學生認識物理概念與規律的一個重要途徑。控制變量法是一種科學試驗方法，它通過對試驗過程中某一變量或者某幾個變量進行控制，使試驗結果更精確、更可靠。文章將對初中物理實驗當中控制變量法的具體運用進行探究，并分析其是怎樣幫助同學們對物理知識進行深刻了解。

? 1.什么是控制變量法

控制變量法作為科學實驗設計方法之一，在實驗研究中具有舉足輕重的地位。這個方法的核心理念是在實驗過程中保持所有其他條件不變，只改變一個或幾個特定的變量，這樣可以觀察和分析這些變量對實驗結果的影響。控制變量法旨在保證實驗結果準確可靠，使變量間因果關系得以精確推斷。在實踐中，控制變量法需要實驗者先確定試驗自變量與因變量。在實驗過程中，自變量被視為可以被操作的變量，這意味著實驗者有意識地進行了改變；而因變量則是實驗中被觀察和測量的變量，它是實驗結果的一個重要指標。為了保證實驗的高效性，研究者必須對所有可能對實驗結果產生影響的變量進行嚴格控制，這些變量通常被稱作控制變量。控制變量主要有但不僅僅局限于采用對照組與實驗組，隨機分配、重復測量。控制變量法應用范圍很廣，它不但普遍存在于物理學、化學、生物學以及其他自然科學領域，而且還適用于社會科學及工程學。這樣，研究人員就可以排除干擾因素的影響，對實驗變量間的相互關系進行精確地評價，并由此獲得科學結論。控制變量法作為科學研究不可缺少的組成部分，對促進科學知識發展與技術創新有著十分重要的作用。

? 2.初中物理實驗中控制變量法的應用

? 2.1力的平衡實驗

初中物理實驗中力的平衡是一個重要的練習，旨在驗證力平衡的條件，通過控制變量法達到實驗準確可靠。實驗時，將重量不等的物體掛在彈簧測力計上面，調節掛物體位置，從而使系統處于受力平衡。在此過程中應注意的控制變量有懸掛物體重量，懸掛點位置和彈簧測力計位置。調節這些變量就能觀察到作用力的平衡條件——當作用力等于反作用力時系統處于平衡狀態。通過對實驗數據的詳細記錄和深入分析，我們能夠確認牛頓的第三定律，那就是作用在物體上的力與物體對其他物體產生的反作用力是相等的。

? 2.2物體運動的規律探究

探究物體運動規律是初中物理實驗的又一個重要組成部分，其目的在于通過對實驗的觀察與分析來揭示物體運動規律與特征。實驗中常采用的控制變量法主要有：改變對物體所受力的大小及方向、觀測物體加速度及運動軌跡。通過對實驗數據進行記錄及分析可得牛頓第二定律實驗驗證的結果：物體加速度正比于對物體所施加的作用力，反比于物體質量。另外，我們也可通過觀察慣性和摩擦力現象來探討其在物體運動過程中的作用。

? 2.3熱量傳導實驗

熱量傳導實驗的目的是研究熱量在物體間的傳導規律及特點，并采用控制變量法對熱傳導影響因素進行探討。實驗中經常用到的控制變量有物體的物質，表面積和溫度差。觀察熱傳導速率在不同材料和不同溫度差時的變化規律，可得熱傳導規律：熱傳導速率正比于物體材料導熱性質，反比于溫度差和物體表面積。此外，我們還可以通過實驗來驗證不同的熱量傳導方式，例如，導熱、對流和輻射等，以及不同材料的熱傳導性能的差異。

? 2.4光的反射與折射實驗

在初中物理實驗中，光的反射和折射實驗是經常進行的，其主要目的是探索光在各種介質中的傳播模式和屬性。實驗上采用控制變量法探索光線的反射角及折射角隨入射角的變化。常見控制變量有改變光源位置與方向、改變介質折射率。通過觀察反射角與折射角在不同入射角時的變化規律可得光線的反射定律與折射定律，即入射角與反射角相等，折射角為折射率所確定。我們通過實驗來驗證這些光學定律，這不僅加深了學生對光學原理的認識，還有助于他們更好地掌握和應用光學知識。

? 結語：

控制變量在初中物理實驗上的運用，在增強實驗科學性與準確性的同時，也大大豐富了同學們的實驗感受。這樣，可以使學生對物理現象有更直觀地觀察與認識，發展其觀察力、分析力與邏輯思維能力。當學生掌握并運用控制變量法時，就會更能挖掘物理世界中的秘密，從而為今后的學習與研究奠定扎實的基礎。所以，教師要鼓勵學生主動使用控制變量法進行實驗，從而促進學生科學素養得到充分發展。

參考文獻：

[1]朱春治.初中物理教學中“控制變量法”應用技巧及指導策略[J].國家通用語言文字教學與研究，2023（04）：97-99.

（作者單位：南寧市江南區明陽中學）