控制变量在初中物理教学中的应用

控制变量在初中物理教学中的应用

刘亚东

刘亚东（夏津县第六中学山东夏津253200）

【摘要】所谓控制变量，实际上是研究事物之间关系时，研究其中一个事物时需要控制其他的事物保持不变的一种逻辑思维。在物理教学中运用控制变量思维可以帮助学生理解较复杂的实验和知识。

【关键词】控制变量；物理教学

1．控制变量的作用

控制变量思维是物理思维的一种重要形式。运用物理控制变量思维可以把复杂的物理问题变得简单，特别研究一个物理量与多个物理量的关系时，控制变量更是得天独厚，它可以启发思路、提供线索，使学生进一步认识物理世界。

初中学生以形象思维为主，抽象思维能力相对较差。虽然物理是以实验为基础的学科，给人的感觉比较具体、形象，但是其理论（概念、定义、定律、规律等）是对实验、事物等经过抽象概括形成的，学生往往很难去研究，难以理解和接受。而运用控制变量的方法进行教学，可以引导学生的思维从形象提升到抽象，帮助学生有效地把握物理知识、发展智力、培养能力，对于锻炼他们思维的严密性也有很大的帮助。

从物理学的角度看，不同的研究对象之间有许多相同或相似的特征，他们遵守着相同或相似的物理规律，对他们的研究所采用的物理方法也受其特征的制约，三者之间有着必然的内在联系。若抓住研究对象的特征，应用控制变量，则既可进行传授知识的教学和应用知识的教学，又可进行物理方法的教学。

2．控制变量应用于物理知识的教学

一般来说，在物理中被研究对象往往不是孤立的，总是处于与其它物理量的相互联系之中，因此影响研究对象的因素在许多情况下并不是单一的，而是多种因素相互交错、共同起作用的。要想精确地把握研究对象的各种特性，弄清事物变化的原因和规律，单靠普通情况下的对比是远远不够的，还必须对研究对象加以控制，造成特定的便于观察的条件。以研究滑动摩擦力的大小与什么因素有关的实验（人民教育出版社九年级物理教材P60）为例说明:影响摩擦力的可能因素很多:压力的大小、接触面的粗糙程度、接触面积、质量的大小、速度的大小等。笔者采用控制变量的方法，收到了较好的效果。在研究摩擦力与压力大小的关系时，我们保证接触面的粗糙度、接触面积、质量大小、速度大小不变，只改变压力的大小，看摩擦力如何变化，这就叫控制变量法。或研究摩擦力与接触面的粗糙程度的关系时，我们保证压力、接触面积、质量大小、速度大小不变，看接触面的粗糙程度变化时，摩擦力如何变化。

3．控制变量应用于物理方法的教学

物理方法实际上是研究和处理问题的思路和方式，即物理思想。加强物理方法的教育是提高学生素质的必要手段，是当代物理教育的发展趋势。物理方法与物理知识一样，需要经过多次的在不同方面的应用才能掌握。一般来说，一个物理方法处理的是一类（或几类）具有相同或相似特征的物理问题。若能抓住研究问题的特征，通过控制变量，在不同的领域内（或不同的内容上）使用同一种方法，可达到加深理解物理方法的目的。

如比值法是定义许多物理量的常用方法，在学习速度、密度、压强、热量、比热容等物理量时，均采用了这种方法。但在学习比热容的概念时（人民教育出版社九年级物理教材P131），许多学生对定义中为什么要同时满足“每千克”和“温度上升1℃”这两个条件感到不可理解。笔者采用了以下方法：首先叫学生猜物体吸收热量的多少与什么因素有关？

生：与物体质量、升高的温度及物质的种类都有关系

师：物体吸收热量的多少可能与物质的种类、物体的质量与升高的温度都有关系？，怎样得出结论与什么因素有关呢？请同学们回忆研究摩擦力大小与什么因素有关的实验，然后回答问题

生：这个实验应该用控制变量法，研究吸收热量多少与物质种类关系时候应该控制物体质量，升高温度不变。

师：那么怎么控制才最简单？

生：两种物质都取1千克就是最简单的质量相等

让两种物质都升高1℃就是最简单的升高温度相等

师：这下同学们了解为什么要同时满足“每千克”和“温度上升1℃了吧？

生：是在控制变量

通过控制变量法让学生更好的去理解物理中很难理解的定义，也可以使不相关的知识紧密的连在一起，锻炼学生的整体思维。

4．控制变量法应用于解题过程中

控制变量法在初中物理中的发展过程如下图

师老教学生控制变量→学生学习控制变量法→

学生有了控制变量思维→学生应用控制变量思维解题

如图1是Rl和R2两个电阻中的电流随它们两端电压变化的I-U图象，从图象可知，电阻R1R。(选“<”“>”或“=”)。

这个题的信息都靠看图得到，笔者通过这道题考察学生是否会应用控制变量去解决问题。学生很快就想出了解题方法（其中一个同学的方法）：

解：根据欧姆定律可知当U一定时I越小R越大

应用控制变量法如图2竖线与R1和R2的交点对应的电压相等（控制电压相等）

∵I1>I2

∴R1﹤R2

控制变量在物理教授知识过程中有广泛的应用，老师要培养学生的控制变量思维，而不是教授它怎样去用控制变量去解题。在大力推进新课程改革的今天，老师不能只把学生看作是知识和信息的接受器，而要尽快更新理念，不仅要帮助学生掌握好基础知识，更应该给学生分析、研究问题的方法，授之以“鱼”莫若授之以“渔”，为其终身发展奠定基础。

参考文献

[1]廖伯琴、张大昌《物理课程标准(实验稿)解读》武汉：湖北教育出版社

[2]孙袁华《研究性学习课程与教师教学策略探析》《教育理论与实践》

[3]高凌飚,张春燕《探究性学习的特点》（课程、教材、教法）