控制变量法范文精选

在探究教学中，探索问题，分析、解决问题的科学方法很多。控制变量法是一种最常用，最有效的科学方法之一。应用好这一方法将在探究教学效果中，取到事半功倍的作用。哪什么是控制变量法？在探究教学中如何应用控制变量法？关键是什么？现浅析如下。

当研究的问题与多个因素有关时，往往先控制其它几个因素不变，集中研究其中一个因素变化而产生的影响，这种方法叫控制变量法。自然界中发生的各种物理现象往往是错综复杂的。影响物理学研究对象的因素在许多情况下并不是单一的，而是多种因素共同起作用的，为了确定各个不同物理量之间的关系，就需要控制某些量使其保持不变，而改变某一个量，得出所研究的物理量与该物理量之间的关系。探究性教学是在教师的指导下，学生运用科学探究的方法，进行学习，主动去获取知识，从而形成科学概念。探究性学习是学生用以获取知识、领悟科学的思想观念，领悟科学家研究自然界所用的方法而进行的各种活动，包括提出问题、假设猜想、设计实验、进行实验、分析论证、评估交流等。

探究教学讲究发散思维、多方探讨、发挥学生的积极主动性，各抒己见；而控制变量法则是对实验限制条件，只能对某一方面进行探讨和研究。两者看似矛盾，其实质是统一的。控制变量法是有条件的探究，是建立在一定的知识、能力基础上的探究，它可以去除学生在学习过程中的盲目性，在教师有目的引导下，提出问题，明确分析对象，运用合理的知识和经验，探索教学中的问题，从而解决问题。

在教学探究教学过程中，应用控制变量法时，成功与否关键是确定什么是要控制不变的量，什么是变量（要改变的量）。一般情况下，在研究什么与什么时，前面的什么是研究的对象，而后面的什么是与之有关的因素是变量，其它的是要控制不变的量。分清这些关系，将使探究的问题迎刃而解。

在许多概念、规律的探索实验中应用了“控制变量法”这一科学方法。

如探究滑动摩擦阻力大小与接触面积粗糙程度和压力大小的关系时，因为影响滑动摩擦阻力的因素较多，因此，在探究过程中要用到变量控制的方法。在研究滑动摩擦阻力与压力的关系时，要控制不变的量是接触面粗糙程度等因素，要改变的量（变量）是压力的大小。而在探究滑动摩擦阻力与接触面粗糙程度时，则要改变的量（变量）是接触面的粗糙程度，此时要控制不变的量是压力等因素。又如探究压力产生的效果与压力、受力面积关系时，先控制受力面积大小一样，而改变压力的大小如图甲、乙，可得出当受力面积相同时，压力越大，压力作用的效果越明显。探究压力产生的效果与受力面积关系时，要控制压力大小不变，而改变受力面积大小如图乙、丙。这样可得出当压力相同时，受力面积越小，压力产生的效果越明显。

在物理实验过程中，控制变量法是一种最常用、最有效的方法。

如在探究导体阻值大小与导体材料、横截面积、长度以及温度等关系时，可先控制导体的材料、横截面积等因素保持不变，而改变导体的长度，得出导体阻值大小与导体长度的关系。如此依次逐一进行探究，结论就非常清楚。

控制变量法是科学探究的一种方法，它在物理学中应用特别广泛。控制变量法是指：在研究某个问题(如物理量等)与多种因素的关系时，每次只改变一个因素，保持其他因素不变，通过分析这个改变的因素与所研究问题之间的关系，再分析综合得出结论(或规律)。

例如：研究电流跟电阻和电压的关系：首先保持电阻不变，只探究电流和电压的关系。具体的做法如下：

连接电路，其中定值电阻，滑动变阻器，闭合开关S后，调节滑动变阻器的滑片，使尺两端电压成整数倍的变化(如2V、4V、6V等)，根据电压表和电流表的示数即可测出每次加在尺上的电压值和电流值。分析比较这些数值，就可得出结论：在电阻一定的情况下，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。

其次保持电压不变，只探究电流跟电阻的关系，具体做法如下：

仍利用电路，换用不同的定值电阻，使电阻成整数倍变化，调整变阻器的滑片，保持定值电阻的两端的电压不变，这样就可测出对应于不同阻值的电流值。分析比较这些数值，就可得出结论：在电压不变的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成反比。

综合上述就得下面的结论：

导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比(I＝U/R)。

这个结论是德国物理学家欧姆(G.S.Ohm，1787-1854)，在19世纪初期，经过大量实验得出的，叫做欧姆定律。

作为一种新的题型，探究题经常出现在中考试题中，而且越来越频繁。探究过程主要包括七个要素：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析和论证、评估、交流与合作。中考往往只是对探究过程中的一个或两个要素进行考查，但学生却要掌握探究过程中的所有七个要素。为了能熟练地掌握解探究题的方法，学生往往要做大量探究型的题目，却因不得要领而陷入题海。能否找到一种较为理想的解探究题的方法呢？利用控制变量法就能较好地解决这类问题。

物理学习中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的办法，把多因素的问题变成多个单因素的问题，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。通常，可以用字母来表示控制变量法：某物理量A与物理量B及C有关，为了研究A与B的关系，则控制C的大小不变，改变B的大小，观察A随B的大小的改变情况；为了研究A与C的关系，则控制B的大小不变，改变C的大小，观察A随C的大小的改变情况；最后，总结得出A与B、C之间存在的规律。那么，如何运用控制变量法来解探究题呢？下面结合一些例题进行说明。

1. 提出问题

如何就题中的探究过程提出问题？解答此类题时，关键是找出影响物理量A的另外两个量B和C，只有找到这些物理量，才能有针对性地提问。找相关的物理量时，可以依据已经学过的知识或试题提供的材料。常用的表述是：物理量A与物理量B及C有关吗？

（1）根据学过的知识找物理量提问

例1探究“滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关”时，如何提出问题呢？

分析：这个实验中，物理量A即是滑动摩擦力，影响滑动摩擦力大小A的两个因素有压力B和接触面的粗糙程度C。针对这个实验的提问可表述为：滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关吗？

与此类似的还有：探究压力的作用效果（压强的大小）与哪些因素有关的实验，提问为“压力的作用效果（压强的大小）与压力的大小和受力面积有关吗？”等等。

在新的物理课程标准中把原来一维的“知识与技能”目标变为三维的“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”目标，而且特别强调“过程与方法”目标改变“追求学习的结果”为“强调学习的过程”，注重学生学习过程的积极体验和物理学方法的掌握与内化。这种教学目标的改革与学科特点的结合，决定了学生掌握物理学方法是学好物理的一种有效途径之一。

一、物理方法的重要性

识记在学习掌握物理知识中是不可缺少的环节，但“机械”地记住物理知识绝不等于学会物理。因为物理理论具有的抽象性、简洁性决定了仅从字面上记住物理知识是无用的，只有真正理解了它的内涵才能在众多习题中灵活运用。因此，在教学中教师要恰当的使用物理学的研究方法，往往能起到事半功倍的效果。特别是在扭转学生的抵抗情绪，培养他们的学习积极性上会有很大的帮助。所以我们不防在授课的过程中多关注学生的情感，首先考虑到学生的接受能力，然后，在讲授知识时多列举一些实例，并让学生掌握物理学的研究方法。而在初中物理教学中，控制变量法是实验探究的主要方法，而且控制变量法贯穿初中物理教学的始终，下面笔者结合自己的教学对实验探究中的“控制变量法”说说自己初浅的看法。

二、控制变量法内涵

大多数情况下，影响物理学研究对象的往往不是单一、孤立的一个物理量，而是错综复杂、相互联系的多个物理量共同作用的结果。物理学中对于多个物理量的问题常采用控制变量的办法来研究，即人为的把多变量的问题转变为多个单变量的问题，研究过程中，每一次只改变其中的某一个物理量，而固定其它物理量，然后再改变另一个物理量，固定其它的物理量，依此类推，通过分析得出哪些物理量影响研究结果，具体是怎么影响的。

三、实施控制变量法的步骤

控制变量法作为一种重要的研究物理问题的方法，应用过程中应该遵循以下步骤：

1.确定所研究的物理量是否可以应用控制变量法研究

摘 要：为了提高肥料的利用率，尽可能地减少化肥对环境造成的污染，设计研制了一种变量施肥控制系统。该系统由GPS接收机、车载计算机、闭环控制器、直流伺服电机、机械式无级变速器组成。采用了BP-PID的控制算法，对BP-PID的控制器进行研究，利用Matlab软件对系统进行仿真并进行了田间试验，试验结果表明：神经网络PID控制策略提高了变量施肥控制系统的跟踪性能和抗干扰性能，施肥精度较高，可以实现变量施肥，为下一步的改进和精度的提高奠定了基础。

关键词：变量施肥； BP； 神经网络； PID

中图分类号：

TN911.7-34; TP29

文献标识码：A

文章编号：1004-373X(2012)05

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[摘 要] 在探究初中物理知识的过程中，控制变量法是一种最常用的、非常有效的科学方法。掌握控制变量法对探究物理规律、理解物理概念、设计物理实验、解决物理问题等都有重要的作用。本文就控制变量法在初中物理教学中的应用作一些粗浅的探讨。

[关键词] 控制变量法 应用 探究 物理规律

一、控制变量法概念的建立

自然界中发生的各种物理现象往往是错综复杂的，因此影响物理学研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。譬如说研究某段通电导体放出的热不仅与导体中的电流有关，还与导体电阻、通电时间有关。所以要想精确地把握研究对象的各种特性，弄清事物变化的原因和规律，单靠自然条件下整体观察研究对象是远远不够的，还必须对研究对象施加人为的影响，造成特定的便于观察的条件，这就是控制变量的方法。在初中物理教学中，有许多概念或规律的探索和推导的实验过程中都运用了控制变量法这一科学方法。

二、控制变量法在初中物理实验中的应用

在初中物理实验过程中，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。在自然界中引起某个事物变化的因素可能很多，我们想知道变化了的事物与某个因素的关系，要把其它因素控制相同，只研究变化了的事物与某个单因素的关系，这样把多因素的问题转变为多个单因素的问题分别加以研究，最后再综合解决。这类方法叫控制变量法。控制变量法是科学探究的一种重要方法，掌握控制变量法对探究物理规律、理解物理概念、设计物理实验、解决物理问题等都有重要的作用。在教学中我们要让学生运用这一方法系统地进行实验，使学生在实际操作过程中去体验这一科学方法。例如：在探究液体蒸发快慢时（猜想：液体蒸发的快慢可能与液体温度、液体表面积、液体表面气流速度等因素有关），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、液体表面气流速度不变，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、液体蒸发的快慢与液体表面气流速度之间的规律。又如，“欧姆定律”是电学的基础和重点，处于电学的核心位置。学生们通过之前的学习掌握了电路的3个基本部分：电流、电压、电阻。它们之间有怎样的关系呢？根据新课程标准的要求，教材安排了一个比较完整的探究活动，涵盖了探究的7个要素。其中重点是如何运用“控制变量法”的方法来设计整个实验，明确用什么方法保证什么物理量不变、用什么方法改变什么物理量（a.控制电阻R不变，改变导体两端电压U，探究电流I与电压U之间的关系；b.控制导体两端的电压U不变，改变电阻R，探究I与R的关系）。经过以上两个环节的探究，学生得出“导体中的电流与导体两端的电压和导体的电阻的关系”便水到渠成了。

除了“欧姆定律”外，“影响电阻大小的因素”、“焦耳定律”、“电磁铁磁性的强弱与什么因素有关”等探究过程也为“控制变量法”的教学和应用提供了很好的机会。教师应充分利用这些机会，使学生对“控制变量法”不断加深理解，并逐步达到有意识地应用“控制变量”的研究方法去探究物理规律。

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。可见，在解决物理问题时，如能恰当地运用科学方法进行分析，确实能起到提高解题速度与准确率的良好效果。更为重要的是，通过这一些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、解决问题作了有益的尝试，为学生灵活运用这一科学方法解决问题提供了保证。

摘要：文章通过分析沪科版初中物理教材，总结控制变量法在教材中的应用及其方法的重要性。具体从控制变量法在物理实验和物理规律教学中的体现，强调控制变量法对于中学生学习物理的重要意义，也表明教师在教学中要重点强化控制变量法。

关键词：控制变量法；中学物理；教学

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2012）36-0124-02

新一轮课程改革的核心是基础教育改革，在改革课程教学内容的同时，科学研究方法教学也是重要的改革内容之一。新课标指出物理课程的基本理念要注重科学探究，提倡学习方式多样化，应改变过分强调知识传承的倾向，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。[1]可见科学方法教育已提上重要日程，在理科课程改革的进程中，“国内外一些具有远见卓识的学者和科学家，建议在适当更新教学内容的同时，加强科学方法的教育”。[2]按照现代科学观和科学教育观，科学教育不应该只是科学知识的教育，它还应该包含科学知识、科学方法。

物理科学方法就是研究物理现象、描述物理现象、实施物理实验、总结物理规律、检验物理规律时所应用的各种手段与方法。在严格的科学条件下，通过严密的观察实验和严格的逻辑推理，找到事物内各部分之间及事物与外部环境的相互关系和相互作用，确定相互作用产生的结构、运动变化的因果关系，以形成规律性知识。[3]

物理学的发展离不开科学的方法，同样，学习物理也离不开科学方法，在平时的教学及学习中常用到的物理科学方法主要有：观察法、实验法、科学抽象法、逻辑推理法、控制变量法、类比法及想象法，等等，只有在教学和学习中综合应用各种科学方法才能使教学和学习的效果达到最佳。本文主要从控制变量法入手，概要阐述控制变量法在中学物理教学中的重要作用。

所谓控制变量法，就是就是把一个多因素影响某一物理量的问题，通过控制某几个因素不变，只让其中一个因素改变，从而转化为多个单一因素影响某一物理量的问题的研究方法。这种方法在实验数据的表格上反映为：某两次试验只有一个条件不相同，若两次试验结果不同，则与该条件有关，否则无关。反过来，若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关，则应只使该因素不同，而其他因素均应相同。

控制变量法是中学物理中最常用的方法，在中学物理课本中以下知识的教学和学习都涉及了控制变量法：

【摘要】变风量空调系统（VAV）是通过变风量末端装置调节送入房间的风量或新回风混合比来保证房间温度的，同时相应变频调节送、回风机来维持有效、稳定运行，并动态调整新风量保证室内空气品质及有效利用新风能源的一种高效的全空气系统。本文将围绕变风量空调系统控制方法进行探讨。

【关键字】变风量空调系统控制方法探讨

中图分类号：TU831.3+5文献标识码： A 文章编号：

一、最小新风量控制

1、风速控制法

在新风入口处设置风速传感器，通过控制器调节新风阀来维持恒定的风速。可控制回风阀保持全开，送风量由变频风机调节。当采用这种控制时，最小新风设定值可在控制器里随时调整，过渡季节则控制新风阀完全开启，回风阀完全闭合，因此回风阀可采用开关控制即可，这样过渡季节可以最大限度的利用室外新风的冷量。

2、二氧化碳浓度控制法

这是一种比较新的新风量控制法,它用二氧化碳变送器测量回风管中的二氧化碳浓度并转换为标准电信号,送入调节器控制新风阀的开度,以保持系统所需要的最小新风量。这种控制方法简单易行，但是不足之处是不能控制非人为的因素产生的其它有害物质所需要的最小新风量。如VOC 浓度、氡浓度等。所以这种控制方法具有局限性。

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。

在“科学”课程中，“增进对科学探究的理解和提高探究能力”是重要的课程内容，而以实验为明显特征的科学课程，其探究能力主要是指实验探究能力，实验探究能力的提高离不开重要的科学方法，如控制变量法、转换法、推理法、模型法、类比法、归纳法、等效替代法等等，而控制变量法的应用最为普遍.虽然学生从小学接触科学以来，就经常用到控制变量法，但因对变量的理解不到位、控制变量的习惯没有很好地养成、对控制变量的具体意义理解不了、对隐性的变量控制难以达成、将“控制变量法”孤立起来等等问题，学生在初中的学习中仍较难掌握好控制变量法.笔者结合自己的教学实践，就如何进行“控制变量法”的教学谈点个人的看法.

1弄清三个重要概念是基础

要学会“控制变量法”，首先要弄清“自变量”、“因变量(或应变量)”、“无关变量”三个重要概念.“自变量”与“应变量”问题在数学中属于函数知识，在浙江省的数学教材中，“自变量”与“应变量”是安排在八年级上册学习的，而在科学课上，学生在小学里就已接触到不少的科学探究中用到了“控制变量法”，如何解决这一矛盾？我们不能等着数学老师来教，我们科学老师完全可以提早来教，可以通过简单的例子让学生理解什么是“自变量”？什么是“应变量”？

如在初中阶段，学生第一次接触控制变量法是在七(上)第四章的第1节中“液体的扩散快慢与温度的关系”的学习中，此问题比较简单，在教学中教师可侧重方法的教学，引导学生理解到“自变量”和“应变量”.在实验中因控制了液体温度的不同，液体才表现出扩散快慢的不同，因此后者是随前者的改变而改变的，即“液体扩散快慢”是因温度改变而相应改变的量，所以是应变量.为使学生进一步理解两个概念，可在学生对此宏观现象作出微观解释之后，让学生理清如下因果关系：液体温度的改变分子运动快慢的改变液体扩散快慢的改变.弄清两个概论后，就易对结论的描述作出规范，即“……(应变量)随……(自变量)的增大而……”.

在上述实验中，只研究了一个变量对结果的影响，没有侧重“单一变量法”.在第四章第6节中探究“液体蒸发快慢的影响因素”时，可在学生提出猜想的基础上，进行实验的设计，在完善实验方案时，教师可点出什么是“无关变量”，即此变量会对结果造成影响，但在研究其他因素对结果的影响时，此变量须控制相同，它就不会对结果造成影响了，结果的变化与此变量无关，所在该变量此时就成了“无关变量”了.而且应变量的改变是在其他变量都成为“无关变量”的情况下，因某一自变量改变而引起的，所以在描述结论时，一定要加上前提条件“当……(无关变量)一定时”.

对三个概念的渗透要找准时机，而且要尽可能早，并且在日后的探究中要进行反复，这样就不至于在学生研究电流与电压、电阻的关系时，对两个结论的描述感到困难了，更不会将自变量与因变量搞反了.

2理解控制变量意义是关键

学生学习“控制变量法”到一定的程度后，尤其是在考试时犯错了后，对此便是刻骨铭心，便会在描述结论时，在前面加上一些条件限定，但有些时候会加上多余的条件，究其原因一是根本没去想需不需要加这些条件？原因之二就是无法判断到底要不要加这些条件？这都反映出学生对控制变量并没有真正理解.