浅谈"控制变量法"在初中物理实验教学中的应用

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  控制变量法是初中物理教学中的一种重要方法,掌握了这种方法对学生的平时学习也大有裨益,例如在学习压强、液体压强P=ρgh,热学、电流、电压与电阻的关系等问题时,如果把控制变量法运用于其中,那么教师将教得顺利,学生也将学得轻松,会收到事半功倍、举一反三的功效。
  物理学是以实验为基础的学科,具备正确的物理思想是进行物理规律探索的前提,而物理实验则是探索物理现象的最有效途径。在物理实验的指导思想中,其最基本的思想就是把影响物理规律的多种要素中的两个要素提出来研究,人为的控制其它要素不变,控制变量,创设理想的研究环境,则会更有利于分析和解决问题。自然界中发生的各种物理现象往往是错综复杂的,决定一个现象的产生和变化的因素也不是单一的,而是多种因素相互交错,共同起作用的。因此为了弄清事物变化的原因和规律就必须把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来,使它们保持不变,然后单独研究另一个因素对它的影响,这样逐一单独研究,最后综合起来,即可得出一般性结论,这种方法就叫控制变量法。下面就本人多年的教学经验谈谈对控制变量法的认识。
  1、控制变量法是一种最常用、最有效的探索物理规律的科学方法
  在初中物理学习中,控制变量法是一种最常用,最有效的探索物理规律的科学方法。无论是八年级、还是九年级的物理,都能看到控制变量法的影子。譬如研究动能时,就用到控制变量法。物体动能的大小不仅与物体质量的大小有关,而且还跟物体运动速度的大小有关,为了找到物体动能与质量间的关系,就得控制物体运动的速度相同,从而比较动能与质量间的关系,反之若要探讨出动能与速度间的关系,就得控制物体的质量相同,最后综合归纳得出结论,物体的运动速度一定时,质量大的动能就大,当物体的质量一定时,速度越快,动能越大。又如在探讨影响摩擦力大小因素的这一实验中,可首先控制压力不变,比较接触面的粗糙程度与摩擦力的关系,得出结论,接触面越粗糙,摩擦力就越大。其次是控制接触面的粗糙程度不变,比较压力与摩擦力间的关系,也能得出压力越大,摩擦力也越大。第三,若保持物体间的压力和接触面的粗糙程度不变,比较接触面积与摩擦力间的关系时,也很容易得到摩擦力的大小与物体间接触面积的大小无关的结论。
  2、控制变量法是一种带有普遍意义的思想方法。
  在“电功”、“焦耳定律”、“影响电磁铁磁性强弱的因素”教学中,都可以采用控制变量法启发学生来教学,获得很好的效果。因此本人认为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的问题来研究,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。
  3、控制变量法在教学中的渗透和应用
  下面就以“电流跟电压、电阻的关系”为例,来谈谈控制变量法在教学中的渗透和应用。
  在“电流跟电压、电阻的关系”这节新课教学中,为了让学生能领会方法而得出规律,则必须做好对学生的引导工作。因此,在讲授新课之前,要让学生先回忆初二学的“压力的作用效果的影响因素”的研究方法。因为压强和压力与受力面积都有关系,所以在研究时,是先保持压力F不变,通过演示实验而得出P和s的关系,然后保持受力面积s不变,通过实验再研究P和F的关系,从而得出结论。应当指出,这儿运用的研究方法就是控制变量法。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:电压是产生电流的原因,那么电压越高,电流是否会越大?又因为电阻对电流起阻碍作用,那么:导体电阻越大,电流是否越小?即为:电流与电压、电阻之间关系如何呢?这是一个多变量问题,应如何通过实验来研究确定三者的关系?马上就有学生回答:运用控制变量法。即先保持电阻R不变研究电流I与电压u的关系,再保持电压u不变,研究电流I与电阻R的关系。沿着这条思路,再进一步启发学生:怎样保持R不变(用同一电阻器),又怎样保持u不变(移动变阻器,使电阻器两端电压恒定)。在此基础上,再和学生一道进行总结归纳,从而得出了电流与电压、电阻的关系,同时又为后一节“欧姆定律”打下基础。
  总之,控制变量法是物理中的一种重要的研究学习方法。在物理教学中对有些内容应用控制变量法讲解,不仅教师教得得心应手,学生也会轻松接受,收到事半功倍的效果。
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