论文部分内容阅读
【摘要】本文介绍了什么是控制变量法，并以实验《探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关》为例来谈谈控制变量法在教学中的渗透和应用。控制变量法不仅是一种实验研究方法，而且是一种带有普遍意义的思想方法。通过这种方法，任何多变量问题都可以转化为单变量问题来研究，这样就可以使一个很复杂的问题变得简单、容易，便于学生理解和掌握。
【关键词】物理教学控制变量法多变量问题单变量因素
新课程改革的核心理念是一切为了学生的发展。换句话就是说，我们教出的学生将来要能适应社会，即具有相当的能力：有社会所需要的基本生存能力、自主学习的能力、与人合作的能力、信息收集与处理能力、学会办事的能力、独立生存的能力。在过去，人们只重视知识教学，其原因是认为“知识是能力的基础”。这样人们就忽略了能力形成的支撑，即“过程与方法”。就物理学科本身来讲，有什么样的探究过程和方法论就必然有什么样探究结论或结果。为此，我们要在物理教学中重视物理思维方法的教学，重视物理内涵的理解。在物理教学中，我们经常用到的研究方法有控制变量法、类比法、等效替代法、转换法、累积法、科学推理法、归纳法、分类法、观察法、逆向思维法等。其中控制变量法是科学探究的一种重要方法，是常用的探索问题、分析和解决问题的的方法，应用特别广泛。所谓“控制变量法”是指在研究某个问题（如物理量等）与多种因素的关系时，每次只改变一个因素，保持其他因素不变，通过分析这个改变的因素与所研究问题之间的关系，再分析综合得出结论（或规律）。举个通俗的例子，如物理量A与B、C、D等因素都有关，得出A与B之间具体关系的方法是：控制C、D不变，只改变B，判断A的变化，从而得出规律；再采用类似的步骤分析得出A与C、A与D之间的联系。下面笔者就结合自己的物理实际教学《探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关》为例，来谈谈控制变量法在物理教学中的渗透和应用。
在高中“滑动摩擦力”这节新课教学中，教师提出问题：滑动摩擦力大小与哪些因素有关？学生会做以下猜想：滑动摩擦力大小可能与物体对接触面的压力、接触面的粗糙程度、接触面的面积、物体的运动速度有关。教师接着抛给学生一个思考：有这么多的影响因素怎么研究？为了让学生能领会方法并得出规律，则必须做好对学生的引导工作。可以引导学生先回忆初中学习“压强”的研究方法，给学生一个提示。因为压强和压力与受力面积都有关系，所以先保持压力F不变，通过实验而得出P∝(1/S)；然后保持受力面积不变，通过实验再研究P和F的关系，从而得出结论：P∝F；综合以上两次的研究得出：P=F/S。教学进行到这里可以对学生指出，这里运用的研究方法就是控制变量法。也就是说：若研究的物理量与多个物理量有联系时，就把其中的一个或几个物理量先控制起来，使它保持不变，从而把所研究的问题首先转化为一个物理量与单个物理量之间的关系问题。这样使被研究的问题由复杂变简单，容易发现联系，最后将各个联系综合起来得到所需结论。控制变量法是研究多变量问题的有力武器，所有多变量问题原则上都可用控制变量法来研究、求解。
然后教师提出问题：如何控制这些变量？学生思考讨论得出下面的结论：
（1）保持压力、接触面的粗糙程度、接触面积的大小一样，探究滑动摩擦力大小与物体的运动速度的关系。
（2）保持压力、接触面的粗糙程度、运动速度的大小一样，探究滑动摩擦力大小与接触面积的大小的关系。
（3）保持压力、物体的运动速度、接触面积的大小一样，探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系。
（4）保持运动速度、接触面的粗糙程度、接触面积的大小一样，探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。
沿着这条思路，再进一步启发学生：要怎么改变这些因素，要选用什么器材？
木块，底面和侧面的面积不同，这样平放、侧放接触面面积不同，可以用来改变接触面面积这个因素。
木板、毛巾，木块各在这两样上运动，接触面的粗糙程度不一样。
弹簧测力计，匀速拉木块时，根据二力平衡，弹簧测力计示数等于滑动摩擦力大小，匀速拉的速度不一样可以改变物体的运动速度大小这一因素。
钩码若干，把钩码放在木块上，改变木块对接触面的压力。
实验数据：
接着引导学生从数据中根据相同条件和不同条件的对比发现规律, 得到实验结论：滑动摩擦力与物体运动的速度、接触面积的大小无关，与接触面的粗糙程度、压力大小有关，而且接触面越粗糙，压力越大，滑动摩擦力越大。教师通过条件的强烈对比，要给学生一个深刻印象：条件多并不可怕，只要懂得控制就能迎刃而解。
从上例可知：控制变量法对处理多变量问题是很有效的。因此在实验教学中，我认为把控制变量法作为主线，使学生明确每次实验的前提条件，对于顺利完成实验教学中的系列难题是很有帮助的，同时也加深了学生对控制变量法的认识，提高了学生解决问题的能力。这对学生将来学习、走上社会也是十分有益的。
物理学是一门以观察和实验为基础的学科，大多物理规律都是在实验的基础上建立起来的，要想让学生牢固地掌握和熟练运用物理规律，就必须培养学生探究物理规律的能力。在后面的“探究物体加速度与合外力、质量的关系”、“探究导体的电阻大小与哪些因素有关”、“探究安培力大小”、“探究单摆周期与哪些因素有关”等等教学中，如果能把控制变量法运用于其中，那么教师将教得更加顺利，学生也会学得更加轻松，很容易收到事半功倍、举一反三的攻效，能获得很好的教学效果。可见，控制变量法不仅是一种实验研究方法，而且是一种带有普遍意义的思想方法。通过这种方法，任何多变量问题都可以转化为单变量问题来研究，这样就可以使一个很复杂的问题变得简单、容易，便于学生理解和掌握。这样就使我们的教学不仅仅“授学生以鱼”，更重要的是授予了学生自己“渔猎”的本领和方法，使学生在以后的学习中更加轻松、愉快。
参考文献
［1］ 李虹.浅谈控制变量法在初中物理电学中的应用
［2］杨敏.物理科学方法在中学物理教学中的应用
［3］于茂才.控制变量法在初中物理科学探究中的应用
【关键词】物理教学控制变量法多变量问题单变量因素
新课程改革的核心理念是一切为了学生的发展。换句话就是说，我们教出的学生将来要能适应社会，即具有相当的能力：有社会所需要的基本生存能力、自主学习的能力、与人合作的能力、信息收集与处理能力、学会办事的能力、独立生存的能力。在过去，人们只重视知识教学，其原因是认为“知识是能力的基础”。这样人们就忽略了能力形成的支撑，即“过程与方法”。就物理学科本身来讲，有什么样的探究过程和方法论就必然有什么样探究结论或结果。为此，我们要在物理教学中重视物理思维方法的教学，重视物理内涵的理解。在物理教学中，我们经常用到的研究方法有控制变量法、类比法、等效替代法、转换法、累积法、科学推理法、归纳法、分类法、观察法、逆向思维法等。其中控制变量法是科学探究的一种重要方法，是常用的探索问题、分析和解决问题的的方法，应用特别广泛。所谓“控制变量法”是指在研究某个问题（如物理量等）与多种因素的关系时，每次只改变一个因素，保持其他因素不变，通过分析这个改变的因素与所研究问题之间的关系，再分析综合得出结论（或规律）。举个通俗的例子，如物理量A与B、C、D等因素都有关，得出A与B之间具体关系的方法是：控制C、D不变，只改变B，判断A的变化，从而得出规律；再采用类似的步骤分析得出A与C、A与D之间的联系。下面笔者就结合自己的物理实际教学《探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关》为例，来谈谈控制变量法在物理教学中的渗透和应用。
在高中“滑动摩擦力”这节新课教学中，教师提出问题：滑动摩擦力大小与哪些因素有关？学生会做以下猜想：滑动摩擦力大小可能与物体对接触面的压力、接触面的粗糙程度、接触面的面积、物体的运动速度有关。教师接着抛给学生一个思考：有这么多的影响因素怎么研究？为了让学生能领会方法并得出规律，则必须做好对学生的引导工作。可以引导学生先回忆初中学习“压强”的研究方法，给学生一个提示。因为压强和压力与受力面积都有关系，所以先保持压力F不变，通过实验而得出P∝(1/S)；然后保持受力面积不变，通过实验再研究P和F的关系，从而得出结论：P∝F；综合以上两次的研究得出：P=F/S。教学进行到这里可以对学生指出，这里运用的研究方法就是控制变量法。也就是说：若研究的物理量与多个物理量有联系时，就把其中的一个或几个物理量先控制起来，使它保持不变，从而把所研究的问题首先转化为一个物理量与单个物理量之间的关系问题。这样使被研究的问题由复杂变简单，容易发现联系，最后将各个联系综合起来得到所需结论。控制变量法是研究多变量问题的有力武器，所有多变量问题原则上都可用控制变量法来研究、求解。
然后教师提出问题：如何控制这些变量？学生思考讨论得出下面的结论：
（1）保持压力、接触面的粗糙程度、接触面积的大小一样，探究滑动摩擦力大小与物体的运动速度的关系。
（2）保持压力、接触面的粗糙程度、运动速度的大小一样，探究滑动摩擦力大小与接触面积的大小的关系。
（3）保持压力、物体的运动速度、接触面积的大小一样，探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系。
（4）保持运动速度、接触面的粗糙程度、接触面积的大小一样，探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。
沿着这条思路，再进一步启发学生：要怎么改变这些因素，要选用什么器材？
木块，底面和侧面的面积不同，这样平放、侧放接触面面积不同，可以用来改变接触面面积这个因素。
木板、毛巾，木块各在这两样上运动，接触面的粗糙程度不一样。
弹簧测力计，匀速拉木块时，根据二力平衡，弹簧测力计示数等于滑动摩擦力大小，匀速拉的速度不一样可以改变物体的运动速度大小这一因素。
钩码若干，把钩码放在木块上，改变木块对接触面的压力。
实验数据：
接着引导学生从数据中根据相同条件和不同条件的对比发现规律, 得到实验结论：滑动摩擦力与物体运动的速度、接触面积的大小无关，与接触面的粗糙程度、压力大小有关，而且接触面越粗糙，压力越大，滑动摩擦力越大。教师通过条件的强烈对比，要给学生一个深刻印象：条件多并不可怕，只要懂得控制就能迎刃而解。
从上例可知：控制变量法对处理多变量问题是很有效的。因此在实验教学中，我认为把控制变量法作为主线，使学生明确每次实验的前提条件，对于顺利完成实验教学中的系列难题是很有帮助的，同时也加深了学生对控制变量法的认识，提高了学生解决问题的能力。这对学生将来学习、走上社会也是十分有益的。
物理学是一门以观察和实验为基础的学科，大多物理规律都是在实验的基础上建立起来的，要想让学生牢固地掌握和熟练运用物理规律，就必须培养学生探究物理规律的能力。在后面的“探究物体加速度与合外力、质量的关系”、“探究导体的电阻大小与哪些因素有关”、“探究安培力大小”、“探究单摆周期与哪些因素有关”等等教学中，如果能把控制变量法运用于其中，那么教师将教得更加顺利，学生也会学得更加轻松，很容易收到事半功倍、举一反三的攻效，能获得很好的教学效果。可见，控制变量法不仅是一种实验研究方法，而且是一种带有普遍意义的思想方法。通过这种方法，任何多变量问题都可以转化为单变量问题来研究，这样就可以使一个很复杂的问题变得简单、容易，便于学生理解和掌握。这样就使我们的教学不仅仅“授学生以鱼”，更重要的是授予了学生自己“渔猎”的本领和方法，使学生在以后的学习中更加轻松、愉快。
参考文献
［1］ 李虹.浅谈控制变量法在初中物理电学中的应用
［2］杨敏.物理科学方法在中学物理教学中的应用
［3］于茂才.控制变量法在初中物理科学探究中的应用