聶孟兵

【摘 要】在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，常會(huì)用到控制變量法。首先介紹了控制變量法的定義、特征和體現(xiàn)，并闡述了其關(guān)鍵點(diǎn)，然后結(jié)合實(shí)例，分析了該方法在歐姆定律和位移公式中的實(shí)際應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】控制變量法；歐姆定律

物理是一門理論性和實(shí)用性都很強(qiáng)的學(xué)科，在實(shí)際生活中有著廣泛應(yīng)用。初中物理是學(xué)習(xí)物理的入門階段，以基礎(chǔ)知識(shí)為主，但由于學(xué)生很少接觸，學(xué)習(xí)中還是存在有一定的難度。如何使用正確的教學(xué)方法只得深思考慮。實(shí)驗(yàn)是物理中的重要組成部分，多數(shù)原理都是通過(guò)假設(shè)、實(shí)驗(yàn)獲得的，控制變量法是其中較為常用的一種，具有重大意義。

1 控制變量法

1.1定義

事物之間都是互相聯(lián)系的，沒(méi)有獨(dú)立存在的事物，在研究自然界的對(duì)象時(shí)，往往受到其他很多因素影響，加大了研究困難。物理學(xué)上同樣如此，在研究多變量問(wèn)題時(shí)，為方便研究，常通過(guò)控制變量的途徑，將多個(gè)變量轉(zhuǎn)換成單個(gè)變量，進(jìn)而只需改變一個(gè)變量，研究其所產(chǎn)生的影響。再對(duì)所有變量逐一研究，最后綜合解決，此過(guò)程便是控制變量法。該方法具有較高的科學(xué)性，在實(shí)驗(yàn)探索中應(yīng)用較廣。

1.2特征

在物理學(xué)中，有多種實(shí)驗(yàn)方法，與其他方法不同的是，控制變量法必須是至少兩個(gè)因素對(duì)某一物理量產(chǎn)生影響。為準(zhǔn)確地研究出各個(gè)因素之間的規(guī)律，常采用控制變量法。如流經(jīng)導(dǎo)體的電流，與兩端電壓和電阻都有關(guān)聯(lián)，為做進(jìn)一步研究，需將實(shí)驗(yàn)分為兩部分。研究電壓與電流的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電阻保持不變；而研究電阻和電流的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持電壓不變。

1.3體現(xiàn)

在剛接觸物理時(shí)，控制變量法就有所體現(xiàn)。如聲學(xué)一章，聲音在空氣和真空中的傳播情況有所不同，為研究二者區(qū)別，往往選擇真空罩中的鬧鈴實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，鬧鈴及其位置，以及研究人員與鬧鈴的距離都是被控因素，最終得出：聲音只在空氣中傳播，在真空中不能傳播。除此外，在聲音的響度和音調(diào)、力與運(yùn)動(dòng)、歐姆定律等實(shí)驗(yàn)中，都會(huì)用到控制變量法。

2 控制變量法的關(guān)鍵

物理學(xué)科具有一定的復(fù)雜性，經(jīng)常一個(gè)因素受很多物理量影響。此時(shí)，經(jīng)常采用的方法是：先提出問(wèn)題，再提出假設(shè)和猜想，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析論證后得出最終結(jié)論?？刂谱兞糠ㄊ球?yàn)證猜想過(guò)程中的常用方法，其關(guān)鍵在于人為地控制一個(gè)或幾個(gè)因素保持不變，一次只研究一個(gè)物理量變化時(shí)的現(xiàn)象。如研究電阻和橫截面積之間的關(guān)系時(shí)，可準(zhǔn)備一根銅線，和一根鎳鉻合金線，依次將其串入接有小燈泡和電流表的電路中，觀察燈泡的變化，并記錄電流表讀數(shù)的變化。顯然，如此并不能得到電阻和橫截面積之間的直接關(guān)系，因?yàn)樗鼈兊牟牧虾烷L(zhǎng)度都不同。所以，在研究電阻和橫截面積之間的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制材料和長(zhǎng)度不變。而研究電阻與其他兩個(gè)因素之間的關(guān)系時(shí)，同樣如此。

3 控制變量法在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用

3.1歐姆定律中的控制變量法應(yīng)用

3.1.1研究電流與電阻的關(guān)系。此時(shí)應(yīng)控制導(dǎo)體兩端的電壓U為固定值，通過(guò)改變電阻R，觀察電流的變化。使用統(tǒng)一電源，可在電壓不變的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電阻的變化，進(jìn)而直接觀察電流的變化，得出結(jié)論。但實(shí)驗(yàn)中若使用干電池，電池自身帶有電阻，致使電阻變化時(shí)，電壓也會(huì)隨之變動(dòng)，影響到實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。在變換阻值的過(guò)程中，若滑動(dòng)變阻器的滑片保持不動(dòng)，電壓就會(huì)有所變化，也就無(wú)法準(zhǔn)確的測(cè)出影響電流的因素了。面對(duì)這一問(wèn)題，教師應(yīng)令學(xué)生實(shí)時(shí)觀察電壓表的讀數(shù)，保持其處于不變的狀態(tài)。

3.1.2研究電壓與電流的關(guān)系。此時(shí)應(yīng)保持電阻值不變，通過(guò)對(duì)電壓U的改變，觀察電流I的變化。首先可直接改變電源兩端的電壓，使得導(dǎo)體電壓隨之而變，然后進(jìn)行研究。或通過(guò)調(diào)動(dòng)滑動(dòng)變阻器改變導(dǎo)體電壓，電阻器的作用主要就是實(shí)現(xiàn)定值電壓的改變。

3.2研究位移與時(shí)間、速度的關(guān)系

S=vt，S為位移，v為速度，t為時(shí)間。可采用變量控制法，如在小球勻速滾動(dòng)一段時(shí)間后，再看其位移。為做進(jìn)一步研究，可對(duì)相同時(shí)間內(nèi)不同速度滾動(dòng)的位移加以對(duì)比。如小球先以5m/s的速度滾動(dòng)了10秒，又以10m/s的速度滾動(dòng)了10s。則第一次在10s內(nèi)共滾動(dòng)了50m，第二次則在相同時(shí)間內(nèi)滾動(dòng)了100m?？砂l(fā)現(xiàn)，當(dāng)速度提升一倍后，位移也增加了一倍。即可得出，位移和速度成正比。在此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，時(shí)間和速度都是變量，而采用控制變量法，將時(shí)間控制保持不變，先研究位移與速度的關(guān)系。接下來(lái)便可控制速度不變，用同樣的方法研究位移與時(shí)間的關(guān)聯(lián)。

4 結(jié)束語(yǔ)

初中物理有很多公式，在記憶時(shí)容易混淆，因此需通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)進(jìn)行理解記憶。作為物理實(shí)驗(yàn)中常用的方法之一，控制變量法發(fā)揮著重要作用。該方法將眾多復(fù)雜的因素簡(jiǎn)單化，逐一對(duì)每個(gè)因素進(jìn)行研究，最終綜合分析得出結(jié)果。此方法較為科學(xué)，將復(fù)雜簡(jiǎn)單化，因而有很多應(yīng)用，在初中物理教學(xué)中值得引進(jìn)。

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