浅谈初中物理教学中“控制变量法”的应用

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物理学科有一系列作为理论出发点的基本概念和由推理形式导出的定律理论。物理学的研究要求理思维要有严密的逻辑性，要符合自然规律。物理思维的方法很多，本文仅就最典型且最常用的控制变量法结合物理教学实际再次作粗浅的探讨。

所谓控制变量，就是指适时地恰当地控制对我们所要研究的物理量相关的或会有影响的因素、条件，在众多的会引起我们的物理量发生变化的因素中，只让要研究的因素(物理量)发生变化、发生改变，看我们的物理量会如何随着这个因素的改变而改变，而让其它的暂时不研究的因素保持不变、保持相同。通过对相关测量数据的深入研究、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，在众多因素的影响中，这个因素对我们的物理量的影响有多大，在这些变化中该因素到底占了多大的比重（贡献）等等。研究完一个因素，再用同样的办法去研究另一个因素，直到用枚举法研究完所有的因素为止。自然界中发生的各种物理现象往往错综复杂。影响物理学研究对象的因素在许多情况下并不单一，而是多种因素相互交错、共同起作用。要想准确地把握研究对象，弄清事物变化的原因和规律，仅在自然条件下笼统地考虑问题而得出的结论是不具有科学性的。必须有严密而可靠的研究方法。

针对某一物理量常受到多个因素的影响，我们必须用到控制变量法。所谓控制变量，就是指适时地恰当地控制对所要研究的物理量相关的或有影响的因素，在众多会引起物理量发生变化的因素中，只让要研究的因素发生变化，看所要研究的物理量会如何随这个因素的改变而改变，而让其它的因素保持不变、暂时不研究对研究对象的影响。通过对相关测量数据的深入研究、分析判断、总结归纳，找出这个因素与想要研究的物理量是什么关系，在众多因素的影响中，这个因素对想要研究的物理量的影响有多大，在这些变化中该因素到底占了多大的分量等。研究完一个因素，再用同样的办法去研究另一个因素，直到用枚举法研究完所有的因素为止。此即控制变量法的要义与核心。

例如在“探究牛顿第一定律”的实验中，必须使斜面的倾斜度和小车在斜面的高度保持不变，并且每次都要有由静止开始滑下以达到下车到达平面时的速度相同。再研究阻力对改变小车运动状态的作用效果，然后通过总结加逻辑推理得出力是改变物体运动状态的原因的结论。

在初中物理实验探究过程中，控制变量法是一种最常用的、非常有效的探索客观物理规律的科学方法。

例如，探究“影响液体蒸发快慢的因素”实验，教材是通过晒衣服的生活经验总结出影响液体的蒸发快慢因素的，生活经验告诉我们，衣服要晒在通风、温度高的地方，并且要展开才能使衣服更容易干，于是得出影响液体蒸发快慢的因素有三个：液体表面的气流速度，液体温度和液体表面积。那么，这些因素是怎样影响液体蒸发快慢的呢？要通过实验来探究，比如要探究液体的温度对液体蒸发快慢的影响时，该怎样实验？是否随便找两杯温度不同的液体来，观察一下哪杯液体蒸发快就行吗？如果这样，也许会得到的结论会是温度低的那杯液体蒸发快，这显然不对。错在哪里？原因就在于影响液体蒸发快慢的因素不只一个，而是多个，如果在把装在相同形状的两个烧杯里的水放在同一间实验室里一杯加热，另一杯不加热就完全能得出正确的结论。所以，在探究其中一个因素对液体蒸发快慢的影响时，就必须保证其他的因素不变。也就是说，应该保持两杯液体的表面积和液体上方气流速度相同，再来探究温度对液体蒸发快慢的影响，才是正确的方法。这种实验方法就是“控制变量法”，再让学生运用这一方法系统地进行上述实验，或者提供另一个问题让学生思考如何用控制变量法研究，使学生真正的理解并会用这一科学方法。

在初中物理教学中还有许多概念或规律的探索和推导，都用了“控制变量法”，如在引导学生探索“影响液体内部压强大小的因素，最终得出液体内部压强公式”和探索“力的作用效果同力的哪些因素有关，最终得出力的三要素”等都用到了这一科学方法，使学生对“控制变量法”不断加深理解，并逐步达到能灵活自如地应用的目的。

在用物理知识去分析解决一些实际问题时，如能灵活运用“控制变量法”进行分析，有时可起到事半功倍的效果。

在初中物理中，可用“控制变量”去分析和解决的实际问题是很多的，这就为这一科学方法的教学和应用提供了很好的机会．运用“控制变量法”可以使物理量的变化简化为分别与各个单因素的变化有关的问题，逐一分析、解决，从而降低物理问题的分析难度③。例如，两个完全相同的烧杯，装有相同深度的酒精和水，哪种液体对烧杯底部的压强大？对于这个问题，只要根据公式P=ρgh和“控制变量法”就能很容易解答。其实像以上两个题目，在题目中就隐含了对相关变量的控制，比如说“质量相同的水和煤油”，“两个完全相同的烧杯”，如果同学们在审题时能够抓住这些关键信息，那么问题就显得很容易了。因此，在解决物理问题时，如能恰当运用科学方法，确实能提高解题速度与准确率．更为重要的是，通过这一实际问题的解决过程，使学生对如何应用“控制变量法”等科学方法去分析、解决问题有了进一步的体会和理解。在初中物理（如在力学、电学、热学）中，用“控制变量”分析解决的实际问题很多。

生活中的物理现象妙趣横生，探索物理现象的过程充满乐趣。因此，学生在研究这些物理规律的过程中不应该被动地成为知识的接受者，而应该成为主动的知识探究者1。这样才能真正落实新课标中的“从生活走向物理、从物理走向社会”。

在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2。这样，才能使学生在遇到相关问题时能够有一个正确的思路去解决，并且，由于初中物理教学中，探究实验比较多，因此，在做大部分的探究实验时，都要体现“控制变量法”，只有这样，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，从而有利于学生的研究性学习和创新能力的发展。

参考文献：

1 方兴荣《“控制变量法”与探究性学习相结合的尝试》

2 单而军《探究教学中如何应用控制变量法》