丁 娟

(江蘇省揚州市梅嶺中學(xué)京華城校區(qū) 225007)

控制變量法指的是在眾多的影響某個物理量的因素和條件中，通過人為的控制某些物理量不變，而只改變我們要研究的那個因素的值，從而觀察和分析出這個因素對這個物理量的影響.控制變量法是在初中物理教學(xué)過程中經(jīng)常用到，它是分析解決問題和探索物理問題最行之有效的方法之一.學(xué)生掌握了控制變量法，有利于他們對物理概念和規(guī)律的理解，也有利于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng).文章將對控制變量法在初中物理中的應(yīng)用做出簡要探討.

一、控制變量法在物理概念教學(xué)過程中的應(yīng)用

物理概念是一種可以反映出物理現(xiàn)象和物理過程本質(zhì)的思維方式，它是從物理事實中抽象出來的.對于剛開始學(xué)物理的初中生來說，物理概念抽象難懂，學(xué)習(xí)起來非常吃力.如果初中物理教師在物理概念的教學(xué)過程中能夠用控制變量法還原出物理概念的抽象過程，這樣就大大降低了學(xué)生的理解難度，而且能讓學(xué)生更加輕松愉快直觀地深層次理解這個物理概念.

例如，在初中物理“壓強”一節(jié)內(nèi)容的教學(xué)過程中，教師完全可以運用控制變量法的思維給同學(xué)直觀具體地建立起壓強的概念.教師可以針對印象壓強的兩個控制因素：壓力的大小，受力面積這兩部分內(nèi)容，通過運用控制變量法做一些簡單且易于觀察的實驗，從而給學(xué)生以直觀的感受.教師可以借助海綿這一道具，通過改變控制量，進而讓學(xué)生觀察海綿凹陷程度，從而通過海綿的凹陷程度觀察出不同因素對壓力的影響效果.教師可以首先控制受力面積不變，改變壓力的大小，如圖1(a)、(b).這樣就可以讓學(xué)生直觀具體地觀測出在受力面積相同時，壓力越大，壓力的作用效果越強.通過控制壓力大小不變，改變壓力的受力面積，如圖(b)、(c)，從而觀察出在壓力大小相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越強.通過運用控制變量法的思維進行教學(xué)，可以讓學(xué)生直觀具體的建立起壓強這一概念，從而科學(xué)有效地提高了課堂的效率.

(a) (b) (c)圖1

二、控制變量法在物理規(guī)律教學(xué)過程中的應(yīng)用

物理規(guī)律是從特別事實中通過大膽假設(shè)，嚴密推導(dǎo)，然后再經(jīng)過實驗反復(fù)驗證觀察得到的普遍規(guī)律.它是初中物理教學(xué)的另一大教學(xué)難題，如果教師只是單純的通過課堂上的理論教學(xué)方法讓學(xué)生真正掌握物理規(guī)律，那無外乎是以卵擊石，毫無效果.如果將控制變量法這一思想運用到物理規(guī)律的教學(xué)過程中，那將大大降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，讓學(xué)生更加輕松的吸收這一部分知識.

例1歐姆定律的探究.導(dǎo)體兩端的電壓和電阻阻值的大小對導(dǎo)體中的電流究竟有何影響？

圖2

分析實驗：這一物理規(guī)律的探究過程，教師可以搭建一個實驗平臺(如圖2)，讓學(xué)生通過觀察電壓表以及電流表的讀數(shù)，從而直觀形象的理解歐姆定律的內(nèi)涵.教師首先設(shè)定定值電阻阻值不變，通過改變滑動變阻器劃片位置來控制電壓表(即定值電阻兩端電壓)大小來記錄電流表中的電流.從而觀察出電阻阻值不變，電阻兩端電壓越大，流過電阻的電流越大.然后教師可以設(shè)定定值電阻兩端電壓不變，通過更換阻值不同的定制阻值來記錄電流中的電流，進而得出電阻兩端電壓不變，電阻阻值越大，流過電阻中的電流越小的結(jié)論.通過在物理規(guī)律教學(xué)過程中運用控制變量法這一思維，可以水到渠成的讓學(xué)生總結(jié)出I=U/R這一物理規(guī)律.

三、控制變量法在物理實驗教學(xué)過程中的應(yīng)用

控制變量法被大量運用在物理實驗中來探究物理規(guī)律，因此在初中物理實驗教學(xué)過程中更要運用控制變量法這一思想.在設(shè)計實驗時，讓學(xué)生采用控制變量法來探究物理問題，首先要讓學(xué)生大膽猜測出所要研究的物理量與哪些因素有關(guān)并且有什么樣的關(guān)系，然后讓學(xué)生通過控制變量來設(shè)計出試驗方案并進行規(guī)范的實驗操作來驗證.

例2影響滑動摩擦力的大小的因素的探究.

分析實驗：影響摩擦力大小的因素有很多，首先讓學(xué)生大膽猜測有哪些因素會影響摩擦力，教師可引導(dǎo)學(xué)生了解影響摩擦力大小的主要因素有接觸面受到的壓力大小、粗糙程度以及面積大小等.

實驗步驟：a.水平放置木板，將木塊放置在木板上，然后用帶有彈簧測力計的細線勻速水平拉動木塊，最后讀出彈簧測力計大小.b.在木塊與木板之間放置棉布在重復(fù)a操作.c.用木板的不同面重復(fù)a操作.d.改變木塊大小在重復(fù)a操作.通過運用控制變量法的思維來進行試驗，可以很容易的得出接觸面大小和粗糙程度不變的情況下，接粗面面積越大摩擦力越大等結(jié)論.

控制變量法是解決大多數(shù)物理問題的重要方法之一，掌握了控制變量法的思維不僅僅能解決很多初中物理課堂上的問題，對于生活中的問題以及其他科學(xué)探究也是非常有幫助的.教師要將控制變量法運用在初中物理教學(xué)的各個過程中，引導(dǎo)學(xué)生理解并掌握控制變量法.