楊國輝

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7661（2014）10-0035-02

物理學(xué)中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題。每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。它是科學(xué)探究中的重要思想方法，廣泛地運(yùn)用在各種科學(xué)探索和科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究之中。也是初中物理學(xué)習(xí)的重要方法，特別是在電學(xué)的學(xué)習(xí)中。

一、探究物理規(guī)律中控制變量法的應(yīng)用

歐姆定律是電學(xué)的基礎(chǔ)和重點(diǎn)，處于電學(xué)的核心位置。學(xué)生們通過之前的學(xué)習(xí)掌握了電學(xué)的3個基本概念：電流、電壓、電阻。它們之間有怎樣的關(guān)系呢？根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，教材安排了一個比較完整的探究活動，涵蓋了探究的3個要素。其中重點(diǎn)是如何運(yùn)用控制變量法來設(shè)計(jì)整個實(shí)驗(yàn)，明確用什么方法保證什么物理量不變，用什么方法改變什么物理量。

1.控制電阻R不變，改變導(dǎo)體兩端電壓U，探究電流I與電壓U之間的關(guān)系

（1）固定電阻值，可保證定值電阻R的阻值不變。

（2）影響導(dǎo)體兩端的電壓值的改變，可用兩種辦法：1.改變電源兩端的電壓，即可改變導(dǎo)體兩端的電壓U。用這個電路，學(xué)生能夠較為輕松地運(yùn)用控制變量的方法研究電流與電壓的關(guān)系，易于學(xué)生理解和掌握。2.通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，改變電阻R兩端的電壓。要使學(xué)生明確研究對象是定值電阻這部分電路，滑動變阻器的作用是為了使定值電阻兩端的電壓發(fā)生改變。

2.保持導(dǎo)體兩端的電壓U不變，改變電阻R，研究電流與電阻的關(guān)系

（1）用不同的定值電阻可改變電阻R的值。

（2）變動電阻R的同時必須保證導(dǎo)體兩端的電壓不改變，可以采用以下兩種方法：使用同一個電源，即可保證導(dǎo)體兩端的電壓不變，更換不同的電阻，可直接得出電流與電阻的關(guān)系，降低了探究的難度。但如果實(shí)驗(yàn)中使用的是干電池，電池有內(nèi)阻，外接電阻R變化時，電阻R兩端的電壓也會隨之變化，給實(shí)驗(yàn)帶來誤差。換用阻值不同的電阻R時，若滑動變阻器的滑片不動，定值電阻兩端的電壓會發(fā)生變化。電壓、電阻都改變，就不能確定究竟是什么因素影響了電流。這一點(diǎn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中容易忽視，教師要注意引導(dǎo)學(xué)生觀察電壓表，使其示數(shù)保持不變。

經(jīng)過以上兩個環(huán)節(jié)的探究，學(xué)生得出導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻的關(guān)系，便水到渠成了。

二、用控制變量法來學(xué)習(xí)電阻

學(xué)生通過之前的學(xué)習(xí)掌握了電路的兩個基本部分：電流及電壓；緊接著學(xué)習(xí)電阻，學(xué)生的壓力不會很大，但這時學(xué)生對科學(xué)探究物理的方法還沒什么概念。這時教師會根據(jù)課程的要求授完這節(jié)課，然后引入“控制變量法”安排一節(jié)課，有針對性地講解一些典型例題。

例題：在探究“導(dǎo)體電阻大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)時，將一根粗細(xì)均勻的導(dǎo)體截成長度不同兩段后分別接入電路中，這是用來探究（ ）。

A.導(dǎo)體電阻與橫截面積的關(guān)系；

B.導(dǎo)體電阻與材料的關(guān)系；

C.導(dǎo)體電阻與長度的關(guān)系；

D.導(dǎo)體電阻與溫度的關(guān)系。

解析：從題中所給的條件看，兩段導(dǎo)體是同一段導(dǎo)體按不同的長度截取的，即它們的材料、橫截面積及溫度是相同的，但是長度不同。這樣學(xué)生就很容易得出答案C。

但學(xué)生要掌握的是：本題由教材上的演示實(shí)驗(yàn)演化而來，這是中考試題常出現(xiàn)的命題來源，更重要的是，本題中涉及了對控制變量法的理解和應(yīng)用。

三、在學(xué)習(xí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)中利用控制變量法

在總結(jié)“電磁鐵磁性的強(qiáng)弱與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)時，我們會用到如下圖所示的例題：在研究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱跟什么因素有關(guān)時，小華和小明從實(shí)驗(yàn)室選取了匝數(shù)分別為50匝和100匝的外形相同的電磁鐵，并先后將這兩個電磁鐵接入電路中，如圖所示。閉合開關(guān)S后用電磁鐵吸引大頭針，并移動滑動變阻器的滑片P重復(fù)了多次實(shí)驗(yàn)，記錄如下：

（1）分析第1、2、3次的實(shí)驗(yàn)記錄，可得出結(jié)論： 。

（2）分析第1、4次和2、5次的實(shí)驗(yàn)記錄，可得出結(jié)論： 。

（1）題中，在控制線圈的匝數(shù)相同、都有鐵芯的情況下，隨著電流的增加，吸引鐵釘數(shù)目也在增加，說明電磁鐵的磁性在增強(qiáng)，那么可以得出的結(jié)論：線圈的匝數(shù)相同、都有鐵芯時，電流越大，電磁鐵的磁性越強(qiáng)。

（2）題中，是在控制電流和鐵芯的情況下，線圈匝數(shù)不同時，電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)的關(guān)系，匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強(qiáng)，可以得出的結(jié)論：電流相同，都有鐵芯的情況下，線圈匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性就越強(qiáng)。

這兩個題目的共同特點(diǎn)是：涉及多個物理量的問題，讓學(xué)生感覺比較麻煩，但是百變不離其中，因?yàn)殡姶盆F的磁性強(qiáng)弱與三個因素有關(guān)系，那么就要控制其中的兩個物理量，來討論第三個物理量，問題就迎刃而解了。

四、電學(xué)習(xí)題中控制變量法的運(yùn)用

在比較物理量的大小時用控制變量的思路

例1：已知甲導(dǎo)體的電阻比乙導(dǎo)體的電阻大，把它們并聯(lián)在電路中，比較甲的電功率和乙的電功率。

學(xué)生通常的思路是用公式p=UI或p=或p=者來解決問題，讓學(xué)生感覺無從下手。可引導(dǎo)學(xué)生用控制變量法的思路解決這類問題。關(guān)鍵在于根據(jù)題目意思找到起相同作用的因素，只讓一個因素發(fā)生變化，再分析電功率與另一個變量之間的關(guān)系。一并聯(lián)種方法是，在并聯(lián)電路中，U是相同的，又知道R甲>R乙，那么可根據(jù)p=來判斷出p甲

總之，控制變量法作為一種重要的科學(xué)研究方式，不僅在物理中得到很好地運(yùn)用，在生活中也能進(jìn)行有效滲透，為我們解決各種生活中的難題，通過讓學(xué)生在物理電學(xué)中掌握好控制變量法，對他們以后的生活和學(xué)習(xí)也是大有裨益的。

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7661（2014）10-0035-02

物理學(xué)中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題。每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。它是科學(xué)探究中的重要思想方法，廣泛地運(yùn)用在各種科學(xué)探索和科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究之中。也是初中物理學(xué)習(xí)的重要方法，特別是在電學(xué)的學(xué)習(xí)中。

一、探究物理規(guī)律中控制變量法的應(yīng)用

歐姆定律是電學(xué)的基礎(chǔ)和重點(diǎn)，處于電學(xué)的核心位置。學(xué)生們通過之前的學(xué)習(xí)掌握了電學(xué)的3個基本概念：電流、電壓、電阻。它們之間有怎樣的關(guān)系呢？根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，教材安排了一個比較完整的探究活動，涵蓋了探究的3個要素。其中重點(diǎn)是如何運(yùn)用控制變量法來設(shè)計(jì)整個實(shí)驗(yàn)，明確用什么方法保證什么物理量不變，用什么方法改變什么物理量。

1.控制電阻R不變，改變導(dǎo)體兩端電壓U，探究電流I與電壓U之間的關(guān)系

（1）固定電阻值，可保證定值電阻R的阻值不變。

（2）影響導(dǎo)體兩端的電壓值的改變，可用兩種辦法：1.改變電源兩端的電壓，即可改變導(dǎo)體兩端的電壓U。用這個電路，學(xué)生能夠較為輕松地運(yùn)用控制變量的方法研究電流與電壓的關(guān)系，易于學(xué)生理解和掌握。2.通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，改變電阻R兩端的電壓。要使學(xué)生明確研究對象是定值電阻這部分電路，滑動變阻器的作用是為了使定值電阻兩端的電壓發(fā)生改變。

2.保持導(dǎo)體兩端的電壓U不變，改變電阻R，研究電流與電阻的關(guān)系

（1）用不同的定值電阻可改變電阻R的值。

（2）變動電阻R的同時必須保證導(dǎo)體兩端的電壓不改變，可以采用以下兩種方法：使用同一個電源，即可保證導(dǎo)體兩端的電壓不變，更換不同的電阻，可直接得出電流與電阻的關(guān)系，降低了探究的難度。但如果實(shí)驗(yàn)中使用的是干電池，電池有內(nèi)阻，外接電阻R變化時，電阻R兩端的電壓也會隨之變化，給實(shí)驗(yàn)帶來誤差。換用阻值不同的電阻R時，若滑動變阻器的滑片不動，定值電阻兩端的電壓會發(fā)生變化。電壓、電阻都改變，就不能確定究竟是什么因素影響了電流。這一點(diǎn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中容易忽視，教師要注意引導(dǎo)學(xué)生觀察電壓表，使其示數(shù)保持不變。

經(jīng)過以上兩個環(huán)節(jié)的探究，學(xué)生得出導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻的關(guān)系，便水到渠成了。

二、用控制變量法來學(xué)習(xí)電阻

學(xué)生通過之前的學(xué)習(xí)掌握了電路的兩個基本部分：電流及電壓；緊接著學(xué)習(xí)電阻，學(xué)生的壓力不會很大，但這時學(xué)生對科學(xué)探究物理的方法還沒什么概念。這時教師會根據(jù)課程的要求授完這節(jié)課，然后引入“控制變量法”安排一節(jié)課，有針對性地講解一些典型例題。

例題：在探究“導(dǎo)體電阻大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)時，將一根粗細(xì)均勻的導(dǎo)體截成長度不同兩段后分別接入電路中，這是用來探究（ ）。

A.導(dǎo)體電阻與橫截面積的關(guān)系；

B.導(dǎo)體電阻與材料的關(guān)系；

C.導(dǎo)體電阻與長度的關(guān)系；

D.導(dǎo)體電阻與溫度的關(guān)系。

解析：從題中所給的條件看，兩段導(dǎo)體是同一段導(dǎo)體按不同的長度截取的，即它們的材料、橫截面積及溫度是相同的，但是長度不同。這樣學(xué)生就很容易得出答案C。

但學(xué)生要掌握的是：本題由教材上的演示實(shí)驗(yàn)演化而來，這是中考試題常出現(xiàn)的命題來源，更重要的是，本題中涉及了對控制變量法的理解和應(yīng)用。

三、在學(xué)習(xí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)中利用控制變量法

在總結(jié)“電磁鐵磁性的強(qiáng)弱與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)時，我們會用到如下圖所示的例題：在研究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱跟什么因素有關(guān)時，小華和小明從實(shí)驗(yàn)室選取了匝數(shù)分別為50匝和100匝的外形相同的電磁鐵，并先后將這兩個電磁鐵接入電路中，如圖所示。閉合開關(guān)S后用電磁鐵吸引大頭針，并移動滑動變阻器的滑片P重復(fù)了多次實(shí)驗(yàn)，記錄如下：

（1）分析第1、2、3次的實(shí)驗(yàn)記錄，可得出結(jié)論： 。

（2）分析第1、4次和2、5次的實(shí)驗(yàn)記錄，可得出結(jié)論： 。

（1）題中，在控制線圈的匝數(shù)相同、都有鐵芯的情況下，隨著電流的增加，吸引鐵釘數(shù)目也在增加，說明電磁鐵的磁性在增強(qiáng)，那么可以得出的結(jié)論：線圈的匝數(shù)相同、都有鐵芯時，電流越大，電磁鐵的磁性越強(qiáng)。

（2）題中，是在控制電流和鐵芯的情況下，線圈匝數(shù)不同時，電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)的關(guān)系，匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強(qiáng)，可以得出的結(jié)論：電流相同，都有鐵芯的情況下，線圈匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性就越強(qiáng)。

這兩個題目的共同特點(diǎn)是：涉及多個物理量的問題，讓學(xué)生感覺比較麻煩，但是百變不離其中，因?yàn)殡姶盆F的磁性強(qiáng)弱與三個因素有關(guān)系，那么就要控制其中的兩個物理量，來討論第三個物理量，問題就迎刃而解了。

四、電學(xué)習(xí)題中控制變量法的運(yùn)用

在比較物理量的大小時用控制變量的思路

例1：已知甲導(dǎo)體的電阻比乙導(dǎo)體的電阻大，把它們并聯(lián)在電路中，比較甲的電功率和乙的電功率。

學(xué)生通常的思路是用公式p=UI或p=或p=者來解決問題，讓學(xué)生感覺無從下手?？梢龑?dǎo)學(xué)生用控制變量法的思路解決這類問題。關(guān)鍵在于根據(jù)題目意思找到起相同作用的因素，只讓一個因素發(fā)生變化，再分析電功率與另一個變量之間的關(guān)系。一并聯(lián)種方法是，在并聯(lián)電路中，U是相同的，又知道R甲>R乙，那么可根據(jù)p=來判斷出p甲

總之，控制變量法作為一種重要的科學(xué)研究方式，不僅在物理中得到很好地運(yùn)用，在生活中也能進(jìn)行有效滲透，為我們解決各種生活中的難題，通過讓學(xué)生在物理電學(xué)中掌握好控制變量法，對他們以后的生活和學(xué)習(xí)也是大有裨益的。

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7661（2014）10-0035-02

物理學(xué)中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題。每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。它是科學(xué)探究中的重要思想方法，廣泛地運(yùn)用在各種科學(xué)探索和科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究之中。也是初中物理學(xué)習(xí)的重要方法，特別是在電學(xué)的學(xué)習(xí)中。

一、探究物理規(guī)律中控制變量法的應(yīng)用

歐姆定律是電學(xué)的基礎(chǔ)和重點(diǎn)，處于電學(xué)的核心位置。學(xué)生們通過之前的學(xué)習(xí)掌握了電學(xué)的3個基本概念：電流、電壓、電阻。它們之間有怎樣的關(guān)系呢？根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，教材安排了一個比較完整的探究活動，涵蓋了探究的3個要素。其中重點(diǎn)是如何運(yùn)用控制變量法來設(shè)計(jì)整個實(shí)驗(yàn)，明確用什么方法保證什么物理量不變，用什么方法改變什么物理量。

1.控制電阻R不變，改變導(dǎo)體兩端電壓U，探究電流I與電壓U之間的關(guān)系

（1）固定電阻值，可保證定值電阻R的阻值不變。

（2）影響導(dǎo)體兩端的電壓值的改變，可用兩種辦法：1.改變電源兩端的電壓，即可改變導(dǎo)體兩端的電壓U。用這個電路，學(xué)生能夠較為輕松地運(yùn)用控制變量的方法研究電流與電壓的關(guān)系，易于學(xué)生理解和掌握。2.通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，改變電阻R兩端的電壓。要使學(xué)生明確研究對象是定值電阻這部分電路，滑動變阻器的作用是為了使定值電阻兩端的電壓發(fā)生改變。

2.保持導(dǎo)體兩端的電壓U不變，改變電阻R，研究電流與電阻的關(guān)系

（1）用不同的定值電阻可改變電阻R的值。

（2）變動電阻R的同時必須保證導(dǎo)體兩端的電壓不改變，可以采用以下兩種方法：使用同一個電源，即可保證導(dǎo)體兩端的電壓不變，更換不同的電阻，可直接得出電流與電阻的關(guān)系，降低了探究的難度。但如果實(shí)驗(yàn)中使用的是干電池，電池有內(nèi)阻，外接電阻R變化時，電阻R兩端的電壓也會隨之變化，給實(shí)驗(yàn)帶來誤差。換用阻值不同的電阻R時，若滑動變阻器的滑片不動，定值電阻兩端的電壓會發(fā)生變化。電壓、電阻都改變，就不能確定究竟是什么因素影響了電流。這一點(diǎn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中容易忽視，教師要注意引導(dǎo)學(xué)生觀察電壓表，使其示數(shù)保持不變。

經(jīng)過以上兩個環(huán)節(jié)的探究，學(xué)生得出導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻的關(guān)系，便水到渠成了。

二、用控制變量法來學(xué)習(xí)電阻

學(xué)生通過之前的學(xué)習(xí)掌握了電路的兩個基本部分：電流及電壓；緊接著學(xué)習(xí)電阻，學(xué)生的壓力不會很大，但這時學(xué)生對科學(xué)探究物理的方法還沒什么概念。這時教師會根據(jù)課程的要求授完這節(jié)課，然后引入“控制變量法”安排一節(jié)課，有針對性地講解一些典型例題。

例題：在探究“導(dǎo)體電阻大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)時，將一根粗細(xì)均勻的導(dǎo)體截成長度不同兩段后分別接入電路中，這是用來探究（ ）。

A.導(dǎo)體電阻與橫截面積的關(guān)系；

B.導(dǎo)體電阻與材料的關(guān)系；

C.導(dǎo)體電阻與長度的關(guān)系；

D.導(dǎo)體電阻與溫度的關(guān)系。

解析：從題中所給的條件看，兩段導(dǎo)體是同一段導(dǎo)體按不同的長度截取的，即它們的材料、橫截面積及溫度是相同的，但是長度不同。這樣學(xué)生就很容易得出答案C。

但學(xué)生要掌握的是：本題由教材上的演示實(shí)驗(yàn)演化而來，這是中考試題常出現(xiàn)的命題來源，更重要的是，本題中涉及了對控制變量法的理解和應(yīng)用。

三、在學(xué)習(xí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)中利用控制變量法

在總結(jié)“電磁鐵磁性的強(qiáng)弱與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)時，我們會用到如下圖所示的例題：在研究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱跟什么因素有關(guān)時，小華和小明從實(shí)驗(yàn)室選取了匝數(shù)分別為50匝和100匝的外形相同的電磁鐵，并先后將這兩個電磁鐵接入電路中，如圖所示。閉合開關(guān)S后用電磁鐵吸引大頭針，并移動滑動變阻器的滑片P重復(fù)了多次實(shí)驗(yàn)，記錄如下：

（1）分析第1、2、3次的實(shí)驗(yàn)記錄，可得出結(jié)論： 。

（2）分析第1、4次和2、5次的實(shí)驗(yàn)記錄，可得出結(jié)論： 。

（1）題中，在控制線圈的匝數(shù)相同、都有鐵芯的情況下，隨著電流的增加，吸引鐵釘數(shù)目也在增加，說明電磁鐵的磁性在增強(qiáng)，那么可以得出的結(jié)論：線圈的匝數(shù)相同、都有鐵芯時，電流越大，電磁鐵的磁性越強(qiáng)。

（2）題中，是在控制電流和鐵芯的情況下，線圈匝數(shù)不同時，電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)的關(guān)系，匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強(qiáng)，可以得出的結(jié)論：電流相同，都有鐵芯的情況下，線圈匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性就越強(qiáng)。

這兩個題目的共同特點(diǎn)是：涉及多個物理量的問題，讓學(xué)生感覺比較麻煩，但是百變不離其中，因?yàn)殡姶盆F的磁性強(qiáng)弱與三個因素有關(guān)系，那么就要控制其中的兩個物理量，來討論第三個物理量，問題就迎刃而解了。

四、電學(xué)習(xí)題中控制變量法的運(yùn)用

在比較物理量的大小時用控制變量的思路

例1：已知甲導(dǎo)體的電阻比乙導(dǎo)體的電阻大，把它們并聯(lián)在電路中，比較甲的電功率和乙的電功率。

學(xué)生通常的思路是用公式p=UI或p=或p=者來解決問題，讓學(xué)生感覺無從下手?？梢龑?dǎo)學(xué)生用控制變量法的思路解決這類問題。關(guān)鍵在于根據(jù)題目意思找到起相同作用的因素，只讓一個因素發(fā)生變化，再分析電功率與另一個變量之間的關(guān)系。一并聯(lián)種方法是，在并聯(lián)電路中，U是相同的，又知道R甲>R乙，那么可根據(jù)p=來判斷出p甲

總之，控制變量法作為一種重要的科學(xué)研究方式，不僅在物理中得到很好地運(yùn)用，在生活中也能進(jìn)行有效滲透，為我們解決各種生活中的難題，通過讓學(xué)生在物理電學(xué)中掌握好控制變量法，對他們以后的生活和學(xué)習(xí)也是大有裨益的。