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“控制變量法”在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用[摘要]控制變量法是屬于自然學(xué)科研究法的其中一種,同時(shí)此種方法在初中物理教學(xué)當(dāng)中也經(jīng)常用到。其主要使用方式就是把一些存在多個(gè)變量的物理變量轉(zhuǎn)化為單變量,對(duì)一些復(fù)雜問(wèn)題記性描述,以此來(lái)達(dá)到事半功倍的效果。本文主要對(duì)控制變量法展開了研究和分析,期望為其實(shí)際應(yīng)用提供有效參考。[關(guān)鍵詞]控制變量法;物理變量;教學(xué)方法;實(shí)際應(yīng)用一、控制變量法內(nèi)涵控制變量法主要指代的是通過(guò)對(duì)研究的物理量進(jìn)行合理有效的控制,以此來(lái)對(duì)最終問(wèn)題求解進(jìn)行合理有效的轉(zhuǎn)化,對(duì)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化處理,并且能夠最大限度的提高問(wèn)題處理效率,獲取到理想效果。在分析的基礎(chǔ)之上,對(duì)一些關(guān)系數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,分析不同變量對(duì)最終結(jié)果所產(chǎn)生的作用。完成其中一個(gè)因素之后,繼續(xù)采用相同的方法,繼續(xù)對(duì)下一個(gè)因素展開分析,直到完全分析完成即可??刂谱兞糠ㄔ诔踔形锢斫虒W(xué)中經(jīng)常使用到,設(shè)定存在一個(gè)物理量,其變化是多個(gè)因素綜合作用的結(jié)果,為了進(jìn)一步的分析出不同因素和物理量之間的關(guān)系,可以某個(gè)因素和其他因素人為控制起來(lái),再進(jìn)行對(duì)比分析,最終得出分析結(jié)論??刂谱兞糠ㄔ谖锢韱?wèn)題求解上發(fā)揮著重要的作用。二、控制變量法在初中物理教材中具體應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)控制變量法在初中物理教學(xué)中經(jīng)常被使用到,對(duì)于探索物理發(fā)展規(guī)律有著積極的促進(jìn)作用。常見的物理概念理解,物理現(xiàn)象成因分析等都使用到控制變量法??刂谱兞糠ㄔ诰唧w應(yīng)用過(guò)程中,需要對(duì)其中涉及到的物理知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行掌握和理解,最常用在電學(xué)和力學(xué)課程教學(xué)中,有著非常高的物理要求,需要仔細(xì)分析和探索。下表1主要反映的是控制變量法在物理教學(xué)中分布使用情況。表2.1控制變量法在初中物理教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用號(hào)碼重點(diǎn)章節(jié)教材頁(yè)碼1力學(xué)1.2參照物內(nèi)在含義10頁(yè)21.3運(yùn)動(dòng)速度19頁(yè)36.3密度計(jì)算113頁(yè)47.1力的三要素含義4頁(yè)58.1阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的影響16頁(yè)68.3影響摩擦力大小的因素24頁(yè)79.1影響壓力大小的因素30頁(yè)89.2影響液體壓強(qiáng)大小的因素34頁(yè)910.1影響浮力大小的因素50頁(yè)1011.2功率概念65頁(yè)1111.3影響動(dòng)能大小的因素67頁(yè)12熱學(xué)13.3分析不同物質(zhì)吸熱能力大小11頁(yè)1314.2燃料熱值大小22頁(yè)14電學(xué)16.3影響電阻大小的因素64頁(yè)1517.1電流、電阻以及電壓三者關(guān)系74頁(yè)1617.2歐姆定律理解76頁(yè)1718.4影響電流通過(guò)導(dǎo)體生熱多少的因素100頁(yè)1820.3影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱因素130頁(yè)1920.4磁場(chǎng)和通電導(dǎo)線間的關(guān)系133頁(yè)2020.5磁生電產(chǎn)生條件138頁(yè)三、控制變量法在初中物理教學(xué)中實(shí)施途徑【案例1】影響電阻大小的因素【學(xué)習(xí)要求】1.讓學(xué)生弄明白控制變量法的含義;2.明確電阻的概念;3.了解導(dǎo)電體電阻大小以及影響該數(shù)值變化的相關(guān)因素;4.學(xué)生可以熟練的使用控制變量法來(lái)自己做實(shí)驗(yàn)?!緦W(xué)情分析】1.學(xué)生對(duì)電阻的理解不夠明確;2.學(xué)生對(duì)影響電阻大小的決定性因素不夠了解;3.電阻換算不熟練;4.長(zhǎng)度對(duì)電阻影響的核心思想不明確?!窘虒W(xué)策略】把材質(zhì)相同但是橫截面積與長(zhǎng)度不同的鎳鉻合金絲接入帶有燈泡的電路中,觀察亮度變化提問(wèn):通過(guò)試驗(yàn)?zāi)隳馨l(fā)現(xiàn)電阻大小和說(shuō)明有關(guān)嗎?把橫截面積、長(zhǎng)度不一致的鎳鉻合金絲和銅絲與帶有小燈泡直流電路連接起來(lái),觀察燈泡亮度變化把材質(zhì)相同但是橫截面積與長(zhǎng)度不同的鎳鉻合金絲接入帶有燈泡的電路中,觀察亮度變化提問(wèn):通過(guò)試驗(yàn)?zāi)隳馨l(fā)現(xiàn)電阻大小和說(shuō)明有關(guān)嗎?把橫截面積、長(zhǎng)度不一致的鎳鉻合金絲和銅絲與帶有小燈泡直流電路連接起來(lái),觀察燈泡亮度變化學(xué)生自己動(dòng)手使用控制變量法做實(shí)驗(yàn)學(xué)生對(duì)控制變量法有一定程度的了解學(xué)生自己動(dòng)手使用控制變量法做實(shí)驗(yàn)學(xué)生對(duì)控制變量法有一定程度的了解老師在教學(xué)的時(shí)候,讓學(xué)生觀察導(dǎo)電體電阻與導(dǎo)體什么特性有關(guān),把橫截面積、長(zhǎng)度不一致的鎳鉻合金絲和銅絲與帶有小燈泡直流電路連接起來(lái),讓學(xué)生觀察小燈泡亮度,接著向?qū)W生提問(wèn),你能發(fā)現(xiàn)電阻大小和什么有關(guān)嗎?把材質(zhì)相同但是橫截面積與長(zhǎng)度不同的鎳鉻合金絲接入帶有燈泡的電路中,觀察亮度變化,讓學(xué)生可以對(duì)控制變量法有一個(gè)正確認(rèn)識(shí),最后就是讓學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。完成后,讓同學(xué)們進(jìn)行總結(jié),老師在學(xué)生討論結(jié)果的基礎(chǔ)之上,進(jìn)一步對(duì)控制變量法的含義作出解釋,提高學(xué)生對(duì)其含義的了解,并且在實(shí)驗(yàn)中使用控制變量法,加深學(xué)習(xí)印象?!景咐?】質(zhì)量相同的水和煤油,在吸收同等熱量的時(shí)候,那種物質(zhì)的溫度更高?【學(xué)習(xí)要求】1.讓學(xué)生對(duì)“比熱容”有一個(gè)初步了解,直到其具備的一般特征;2.在研究基礎(chǔ)上找出物流變化規(guī)律;3.把改知識(shí)點(diǎn)和生活結(jié)合起來(lái)使用?!緦W(xué)情分析】1.學(xué)生對(duì)比熱容內(nèi)在含義沒有一個(gè)清晰明確的認(rèn)識(shí);2.不了解不同物質(zhì)吸熱能力情況;3.學(xué)生不能夠用此知識(shí)點(diǎn)對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確解釋。?t與c是負(fù)相關(guān)關(guān)系,水比煤油比熱容大,所以煤油溫度較高使用控制變量法轉(zhuǎn)換公式?t與c是負(fù)相關(guān)關(guān)系,水比煤油比熱容大,所以煤油溫度較高使用控制變量法轉(zhuǎn)換公式?t=Q/cm,再分析質(zhì)量和熱量相同的時(shí)候,比熱容對(duì)?t的影響情況分析質(zhì)量、熱量以及比熱容對(duì)物質(zhì)的影響,分析準(zhǔn)確性達(dá)不到要求分析質(zhì)量、熱量以及比熱容對(duì)物質(zhì)的影響,分析準(zhǔn)確性達(dá)不到要求此問(wèn)題一共涉及到四個(gè)物理量,求解哪種物質(zhì)升溫高,想要提高準(zhǔn)確率可以使用控制變量法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。教師在教學(xué)的時(shí)候,把公式Q=cm?t轉(zhuǎn)化成?t=Q/cm,再分析質(zhì)量和熱量相同的時(shí)候,比熱容對(duì)?t的影響情況,分析得知,?t與c是負(fù)相關(guān)關(guān)系,水比煤油比熱容大,所以煤油升溫較高。使用控制變量法不僅可以節(jié)省時(shí)間,而且還可以提高問(wèn)題解決的準(zhǔn)確性,并且能夠讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中可以學(xué)習(xí)這種方法,更好的解決各種物理問(wèn)題。教學(xué)方法只有在實(shí)際應(yīng)用中才能夠驗(yàn)證其有效性,所以在就提使用的時(shí)候,需要對(duì)實(shí)施途徑進(jìn)行分析,為了達(dá)到良好的使用效果。(一)運(yùn)動(dòng)的快慢在50米賽跑中,怎么判斷誰(shuí)的速度更快?學(xué)生在分析的過(guò)程中,教師需要向?qū)W生指出物體運(yùn)動(dòng)快慢的常用比較方法,一個(gè)是,時(shí)間相同,移動(dòng)的距離長(zhǎng)短;還有一個(gè)是移動(dòng)距離相同,花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)短的比較。使用控制變量法可以更好的對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行解釋:=1\*GB3①時(shí)間相同是對(duì)時(shí)間的控制,對(duì)移動(dòng)距離的比較,判斷速度快慢。=2\*GB3②路程相同是對(duì)移動(dòng)距離的控制,對(duì)時(shí)間消耗進(jìn)行比較,判斷速度快慢。(二)密度概念教學(xué)中的應(yīng)用=1\*GB3①.不同的物質(zhì),有著相同的質(zhì)量,密度和體積負(fù)相關(guān);=2\*GB3②.不同物質(zhì),有著相同體積,密度和質(zhì)量正相關(guān);=3\*GB3③.物質(zhì)相同,物體不同,質(zhì)量和體積比值不變的情況下,質(zhì)量和體積是正相關(guān);(三)探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響教師通過(guò)課堂實(shí)驗(yàn),把小車放在鋪滿棉布的水平放置的木板上,把小車放置頂端,讓小車自由運(yùn)動(dòng),觀察小車移動(dòng)距離并做記錄,完成后,拿掉棉布,重復(fù)以上操作,再次對(duì)小車移動(dòng)距離進(jìn)行觀察和記錄。對(duì)比分析得知,模板越光滑,小車滑動(dòng)距離越遠(yuǎn),意味著在受到阻力的情況下,小車速度會(huì)減緩。接著老師提問(wèn),在都是平面模板的條件下,表面粗糙程度不同,小車距離會(huì)有什么變化?讓學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn),并給出結(jié)論。(四)研究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素雙手推動(dòng)箱子,詳細(xì)越重,就越難推動(dòng),這說(shuō)明什么?地面越粗糙,越難推動(dòng)又說(shuō)明了什么?通過(guò)試驗(yàn)讓學(xué)生自己動(dòng)手去操作,試驗(yàn)完成之后,讓學(xué)生對(duì)這種物理想象進(jìn)行解釋,得出:滑動(dòng)摩擦力和接觸面受到壓力大小有關(guān),壓力和摩擦力是正相關(guān)關(guān)系。除此之外,還存在另一個(gè)影響摩擦力大小的因素,是接觸面粗糙程度,兩者是正相關(guān)關(guān)系。(五)探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素導(dǎo)體電阻和導(dǎo)體截面面積、長(zhǎng)度等因素有著密切關(guān)聯(lián)。其一,電阻大小和導(dǎo)線長(zhǎng)度是否有關(guān)系,選擇粗細(xì)一樣,但是長(zhǎng)度不一樣的鎳鉻合金絲,接入電路中,讓學(xué)生分析電流變化情況。其二,電阻大小和導(dǎo)線粗細(xì)是否有關(guān)系,選擇粗細(xì)不同,長(zhǎng)度相同的鎳鉻合金絲,相同操作,分析電流表變化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出,長(zhǎng)度越長(zhǎng),電流越小,導(dǎo)線越細(xì),電流越小,所以導(dǎo)線粗細(xì)和長(zhǎng)度都會(huì)影響到導(dǎo)體電阻。(六)歐姆定律歐姆定律是初中物理學(xué)習(xí)的重點(diǎn)也是難點(diǎn),在學(xué)習(xí)歐姆定律的過(guò)程中,主要涉及到三大因素,分別是電阻、電流和電壓。再具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,借助控制變量法來(lái)對(duì)三大變量進(jìn)行控制,固定某個(gè)變量,分析另外兩個(gè)變量間的變化關(guān)系,以此來(lái)掌握歐姆定律的核心內(nèi)涵。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,需要確保電阻值不變,一個(gè)是對(duì)滑動(dòng)變阻器進(jìn)行調(diào)節(jié),一個(gè)是對(duì)電源電壓進(jìn)行調(diào)節(jié),可以完成對(duì)電流、電壓和電阻三者間的關(guān)系的探討。如果想要使電阻值發(fā)生變化,那么就需要更換電阻,具體操作:其一,電源不變,改變電阻;其二,控制電壓,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器。控制變量法在探索焦耳定律中也應(yīng)用到。通過(guò)以上物理知識(shí)的學(xué)習(xí)得知,控制變量法在電學(xué)和力學(xué)物理現(xiàn)象的學(xué)習(xí)中經(jīng)常用到??刂谱兞糠ǖ膽?yīng)用貫穿初中物理教學(xué)始終,所以學(xué)生要對(duì)此種學(xué)習(xí)方法進(jìn)行正確認(rèn)識(shí),并且能夠精準(zhǔn)的進(jìn)行把握。本文筆者研究因?yàn)闂l件和能力不足,研究存在一定的片面性,還需要進(jìn)一步得到驗(yàn)證,所以需要進(jìn)一步的讓學(xué)生對(duì)控制變量法進(jìn)行掌握
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