2024年10期
初中物理控制变量法的应用解析
【关键词】 ；
【正文】 在初中的物理课堂教学中，也常常使用控制变量法，控制变量法和控制变量思想，在中学物理课堂中发生的频率也相当高，应用也非常普遍。在中学物理实践研究教学活动中，控制变量法的出现给我们的感觉有点突兀，教材有没有对其进行明确定义，和一些相关的解释，把其作为一种探究手段直接使用。其实控制变量思想的出现也不是偶然的。
首先，控制变量的观点虽然在小学数学课程中也有反映，但是还不能完全明确提出，在小学的课程中，当分母（被除数）、分母（除数）两者的变化都对分数值（商）有影响，就体现出控制变量的思想，分母（被除数）不变化时，分母（除数）变大，分数值（商）就变小；分母（除数）不变时，分母（被除数）变大，分数值结果变大。这里反映的分子数（商）的变化，受被除数（分子）和除数（分母）两个因素的影响，探究分子；分母运算结果的关系时，其中一个因素设为了相同（或者不变），这就是控制变量思想在小学教学中的体现，虽然在小学阶段没有明确提出控制变量法，但是控制变量思想在教学中就有所体现。
其次，控制变量思想在初中物理实验探究中没明确提出之前，教材中也涉及了这一思想。八年级物理学第一章第三节《运动的快慢》课本教材中叙述物质运动快慢时，给出了二个对比物质运动快慢的方式。第一种比较方法是在同样时间比较路程的多少，其中限制了物体持续运动的时间相同，所跑的路程越远，物品的运动速度也就相应越大；而第二种比较方法则是同样路程比时长，其中限制了物体运动的路程的长短，物体跑步时所用时间越小，物品的运动速度也就相应越大，实质上是控制变量思想的体现和应用。
控制变量法在八年级下册第八章的《摩擦力》课程中出现后，就明确提出了主要影响因素的试验研究方法，学生们在老师的帮助与引导下，逐渐明白了影响摩擦力大小的主要原因有二个：一是机械结合表面的粗糙程度；另一个是接触面之间的相互作用力。当探究触及面间的压强时，相对摩擦力影响触及面粗糙深度不变（或相似）；分析机械结合表面粗糙程度及其对摩擦力影响时，机械结合表层内部的压强不变（或相等）。这是两个因素影响一个物理量时，进行探究时采用的控制变量的探究方法。确定了机械结合表面的粗糙程度与机械结合表面内部压强变形和摩擦力的程度的关系。这是两个因素影响一个物理量变化时的探究实验活动。在此基础上，又出现了两个以上因素影响一个物理量所采用的控制变量法进行实验探究活动，如，在九年级物理第十六章前三节的《电阻》一课中，《从探讨负面影响电线阻力能力的原因》的探究活动中，我们总结出直接产生影响电线阻力能力的原因有三个，它们分别是电线的材质、电线的总长度、电线的截面积。在探讨电线材质对电线阻力的直接产生影响时，电线总长度和电线的截面积必须设为相等（或不变）；在探讨导线横向长度对导体电阻的直接影响时，导线的材质和导线的纵向截面积必须设为相等（或不变）；在探讨导线纵向截面积对导线阻力的直接影响时，导线材质和导线的横向长度必须设为相等（或不变）。这里就涉及到了三个因素影响到同一个物理量的探究实践活动的控制变量法。控制变法中对几个因素共同影响着一个物理量的探究应用也很多，在初中物理的浮力部分，液体压强部分和电学部分等各章节均有体现。
控制变量法是对控制变量思想的具体表达与运用，虽然在中学物理课本中并没有对控制变量法给出具体概念，但是我们不难看出，所谓控制变量法就是当某个物理量同时受到多个物理量影响时，在研究其中某个因素对物理量的影响时，对于其他的因素影响也要设为相同值，这便是控制变量法。控制变量法和控制变量思想的出现给物理探究知识及运用带来了方便，对于许多物理知识的解决提供了思路。因此，在探究压强控制大小的研究活动中，当我们知道受力面的大小不变时，通过增大机械结合表面的压强就可使压力变大；压强恒定时，减少受力面积也可以提高压力。当其中一个因素不能满足增大压强的需要时，我们还可以从两个因素同时进行，就是增大压力的同时减小受力面积，就可以最大效果的增大压强。反之，我们需要减小压强时，也可以从两个因素着手。
从以上事例中可以看出，控制变量法和控制变量思想在具体的教学中时时存在的，控制变量思想的理解和掌握对于学生在解决实际问题时有许多帮助，对于知识能力的掌握和提升有许多帮助，对于学生理解知识的规律性，以及物理知识的内涵至关重要。但对于我们农村学校的而言，教育相对滞后，教师的教法相对单一，学生的自主学习能力较差，学生课堂的探究实践活动极少，在学习初中物理知识的时候，学生在实验中采用了控制变量的探究方法，他们也许记住了，但是控制变量的思想和知识的内在联系，就只有极少数人能够理解和掌握。所以在具体的教育教学工作中，需要学生抓住知识的内在内涵，才有助于他们对控制变量法的理解和掌握。
控制变量法是仅仅是初中物理探究实验的一种方法，对于探究实验方法的掌握还需要养成探究意识和探究习惯。因此，在初中物理教学中，传授知识的同时，还需要培养学生的自主意识和探究意识。当然自主学习的习惯和探究创新的思想的形成也需要一定的过程和时间。学生在形成探究品质时，教师要引导他们发现，知识和知识点之间存在潜在的联系，或者是它们之间存在共有的思想和理念。因此，需要教师在具体的教育教学活动中，注重知识的引渗，找出各类知识之间的内在联系加以比较，找出共性和原理，从而使学生在掌握知识时，由简入难，由此及彼，化繁为简。便于学生理解和掌握，提高学生的认知能力，使学生脱离对知识表象掌握和停留于对知识的强记阶段，使学生成长为有自主力，有创新意识的新一代学生。
首先，控制变量的观点虽然在小学数学课程中也有反映，但是还不能完全明确提出，在小学的课程中，当分母（被除数）、分母（除数）两者的变化都对分数值（商）有影响，就体现出控制变量的思想，分母（被除数）不变化时，分母（除数）变大，分数值（商）就变小；分母（除数）不变时，分母（被除数）变大，分数值结果变大。这里反映的分子数（商）的变化，受被除数（分子）和除数（分母）两个因素的影响，探究分子；分母运算结果的关系时，其中一个因素设为了相同（或者不变），这就是控制变量思想在小学教学中的体现，虽然在小学阶段没有明确提出控制变量法，但是控制变量思想在教学中就有所体现。
其次，控制变量思想在初中物理实验探究中没明确提出之前，教材中也涉及了这一思想。八年级物理学第一章第三节《运动的快慢》课本教材中叙述物质运动快慢时，给出了二个对比物质运动快慢的方式。第一种比较方法是在同样时间比较路程的多少，其中限制了物体持续运动的时间相同，所跑的路程越远，物品的运动速度也就相应越大；而第二种比较方法则是同样路程比时长，其中限制了物体运动的路程的长短，物体跑步时所用时间越小，物品的运动速度也就相应越大，实质上是控制变量思想的体现和应用。
控制变量法在八年级下册第八章的《摩擦力》课程中出现后，就明确提出了主要影响因素的试验研究方法，学生们在老师的帮助与引导下，逐渐明白了影响摩擦力大小的主要原因有二个：一是机械结合表面的粗糙程度；另一个是接触面之间的相互作用力。当探究触及面间的压强时，相对摩擦力影响触及面粗糙深度不变（或相似）；分析机械结合表面粗糙程度及其对摩擦力影响时，机械结合表层内部的压强不变（或相等）。这是两个因素影响一个物理量时，进行探究时采用的控制变量的探究方法。确定了机械结合表面的粗糙程度与机械结合表面内部压强变形和摩擦力的程度的关系。这是两个因素影响一个物理量变化时的探究实验活动。在此基础上，又出现了两个以上因素影响一个物理量所采用的控制变量法进行实验探究活动，如，在九年级物理第十六章前三节的《电阻》一课中，《从探讨负面影响电线阻力能力的原因》的探究活动中，我们总结出直接产生影响电线阻力能力的原因有三个，它们分别是电线的材质、电线的总长度、电线的截面积。在探讨电线材质对电线阻力的直接产生影响时，电线总长度和电线的截面积必须设为相等（或不变）；在探讨导线横向长度对导体电阻的直接影响时，导线的材质和导线的纵向截面积必须设为相等（或不变）；在探讨导线纵向截面积对导线阻力的直接影响时，导线材质和导线的横向长度必须设为相等（或不变）。这里就涉及到了三个因素影响到同一个物理量的探究实践活动的控制变量法。控制变法中对几个因素共同影响着一个物理量的探究应用也很多，在初中物理的浮力部分，液体压强部分和电学部分等各章节均有体现。
控制变量法是对控制变量思想的具体表达与运用，虽然在中学物理课本中并没有对控制变量法给出具体概念，但是我们不难看出，所谓控制变量法就是当某个物理量同时受到多个物理量影响时，在研究其中某个因素对物理量的影响时，对于其他的因素影响也要设为相同值，这便是控制变量法。控制变量法和控制变量思想的出现给物理探究知识及运用带来了方便，对于许多物理知识的解决提供了思路。因此，在探究压强控制大小的研究活动中，当我们知道受力面的大小不变时，通过增大机械结合表面的压强就可使压力变大；压强恒定时，减少受力面积也可以提高压力。当其中一个因素不能满足增大压强的需要时，我们还可以从两个因素同时进行，就是增大压力的同时减小受力面积，就可以最大效果的增大压强。反之，我们需要减小压强时，也可以从两个因素着手。
从以上事例中可以看出，控制变量法和控制变量思想在具体的教学中时时存在的，控制变量思想的理解和掌握对于学生在解决实际问题时有许多帮助，对于知识能力的掌握和提升有许多帮助，对于学生理解知识的规律性，以及物理知识的内涵至关重要。但对于我们农村学校的而言，教育相对滞后，教师的教法相对单一，学生的自主学习能力较差，学生课堂的探究实践活动极少，在学习初中物理知识的时候，学生在实验中采用了控制变量的探究方法，他们也许记住了，但是控制变量的思想和知识的内在联系，就只有极少数人能够理解和掌握。所以在具体的教育教学工作中，需要学生抓住知识的内在内涵，才有助于他们对控制变量法的理解和掌握。
控制变量法是仅仅是初中物理探究实验的一种方法，对于探究实验方法的掌握还需要养成探究意识和探究习惯。因此，在初中物理教学中，传授知识的同时，还需要培养学生的自主意识和探究意识。当然自主学习的习惯和探究创新的思想的形成也需要一定的过程和时间。学生在形成探究品质时，教师要引导他们发现，知识和知识点之间存在潜在的联系，或者是它们之间存在共有的思想和理念。因此，需要教师在具体的教育教学活动中，注重知识的引渗，找出各类知识之间的内在联系加以比较，找出共性和原理，从而使学生在掌握知识时，由简入难，由此及彼，化繁为简。便于学生理解和掌握，提高学生的认知能力，使学生脱离对知识表象掌握和停留于对知识的强记阶段，使学生成长为有自主力，有创新意识的新一代学生。
- 【发布时间】2022/5/19 18:27:45
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