浅谈物理实验教学中的控制变量法

浅谈物理实验教学中的控制变量法

王静

王静山东淄博市周村区萌水中学255318

新课程的实施十分重视对学生科学探究能力的培养，而控制变量法是探究物理问题、分析和解决物理问题的最重要的方法。控制变量法是自然学科中常规的研究方法，它能将一些多变量的物理问题转化为单变量的问题，将一些多因素的抽象的大问题，转化为直观的易于操控的小问题。教学中如果此法应用得当，将会非常地方便、快捷，省时、省力，而且能少走很多不必要的弯路，减少很多无谓而艰辛的探索之路，达到事半功倍的效果。

世界是普遍联系的，自然界发生的各种现象往往是错综复杂的，并且被探究的对象往往不是孤立的，总是处在与其他事物和现象的相互联系之中，因此影响探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。譬如说电磁铁的磁性的强弱，不仅仅与线圈中电流的强弱有关，还跟线圈的匝数以及是否插入铁芯有关系。要想准确地把握探究对象的各种特性，弄清事物变化的原因和规律，单靠自然条件下整体观察探究对象是远远不够的，还必须对探究对象施加人为的影响，排除干扰，造成特定的便于观察的条件，这就是控制变量法。

一、控制变量法能有序地分解和呈现物理探究问题

当影响某一物理量变化的因素较多时，要研究这些因素的变化对该物理量是否有影响，这时就需要使用控制变量法去研究，将多变量的物理问题转化为单变量的问题。通过对相关测量数据的研究、分析、判断、总结、归纳，最后找出这个因素跟我们想要研究的物理量是什么关系。

例如：在探究液体蒸发快慢时，我们猜想：液体蒸发的快慢可能与液体温度的高低、液体表面积的大小、液体表面空气流动快慢等因素有关，要得出液体蒸发的快慢与液体温度之间具体关系的方法是：控制液体表面积、液体表面空气流动速度不变，只改变液体温度，判断液体蒸发的快慢的变化，从而得出规律；再采用类似的步骤分析得出液体蒸发的快慢与液体表面积、与液体表面气流速度之间的规律。在这种探究过程中，控制变量法，有序地分解和呈现了物理问题，帮助学生对影响物理量的多个因素逐一进行研究。这种探究，思路非常清晰，能帮助学生快速、准确地设计和完成探究。

在初中物理教学中还有许多概念或规律在探索和推导的实验过程中，都运用了控制变量法。如在引导学生探究导体中电流大小与导体两端电压大小和导体电阻之间的定性关系，最终得出“欧姆定律”；探究力的作用效果与力的哪些因素有关，最终得出“力的三要素”等实验过程中都用到了这一科学方法。因此要使学生对控制变量法不断加深理解，并逐步达到有意识地去应用的目的．

二、引导学生用控制变量法探究物理规律

课堂上，在引导学生用控制变量法探究物理规律的时候，可采用以下步骤进行：提出问题、进行猜想、讨论猜想、控制变量进行探究、总结规律。

例如：探究影响导体电阻大小的因素。

提出问题：影响导体电阻大小的因素有哪些？

进行猜想：引导学生观察分析课本常见的导体的电阻的数据进行猜想，学生能比较容易地猜想到影响导体电阻大小的因素有：导体的材料、长度、横截面积等。

对学生提出的猜想进行讨论。

控制变量进行探究：

（1）控制导体的材料、横截面积不变，探究电阻与导体长度的关系。

（2）控制导体的材料、长度不变，探究电阻与导体横截面积的关系。

（3）控制导体的长度、横截面积不变，探究电阻与导体材料的关系。

总结规律：

（1）导体的电阻与导体的长度有关，长度越长，电阻越大。

（2）导体的电阻与导体的横截面积有关，横截面积越长，电阻越小。

（3）导体的电阻与导体的横截材料有关。

在用控制变量法探究物理规律的过程中，应使学生认识到，具体的科学问题常常都是由多个因素共同造成的结果，帮助学生在科学探究中体会变量的概念、建立控制变量的初步意识。同时也使学生对控制变量法有了较系统的认识，对于以后用这种方法去探究其它类似的物理规律时也起到较好的示范的作用。

初中物理教学中，探究的实验比较多，在做大部分的探究实验时，都使用了控制变量法，只有掌握这种方法，同学们在做实验时才不会漫无目的，才能得出正确的实验结论，真正理解和掌握物理概念和规律，从而有利于学生研究性学习和创新能力的发展。

三、控制变量法的教学体现了新课程的教育理念

控制变量法的教学有利于培养学生收集和整理数据的能力，有利于培养学生分析问题、解决问题的能力，有利于提高学生的创新能力。掌握这种方法，学生可以在物理的学习中受益无穷。所以说，控制变量法的教学充分体现了新课程的教育理念。因而物理教师教学中不仅要使学生掌握物理知识，而且要培养学生科学探究的能力，特别是利用控制变量法探究物理规律的能力，这将为学生以后的学习打下坚实的基础，也将对今后的人生之路产生积极而深远的影响和促进。教学中，我们应该充分发挥控制变量法的优点，让其更好地为教学服务。