初中物理控制變量法 淺談初中物理教學(xué)中“控制變量法”的應(yīng)用

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物理學(xué)科有一系列作為理論啟程點(diǎn)的根本概念和由推理形式導(dǎo)出的定律理論。物理學(xué)的研究要求理思維要有嚴(yán)密的規(guī)律性，要符合自然規(guī)律。物理思維的方法好多，本文僅就最典型且最常用的操縱變量法結(jié)合物理教學(xué)實(shí)際再次作粗淺的探討。

所謂操縱變量，就是指適時(shí)地恰當(dāng)?shù)夭倏v對(duì)我們所要研究的物理量相關(guān)的或會(huì)有影響的因素、條件，在眾多的會(huì)引起我們的物理量發(fā)生變化的因素中，只讓要研究的因素(物理量)發(fā)生變化、發(fā)生變更，看我們的物理量會(huì)如何隨著這個(gè)因素的變更而變更，而讓其它的暫時(shí)不研究的因素保持不變、保持一致。通過(guò)對(duì)相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)的深入研究、分析判斷、總結(jié)歸納，結(jié)果找出這個(gè)因素跟我們想要研究的物理量是什么關(guān)系，在眾多因素的影響中，這個(gè)因素對(duì)我們的物理量的影響有多大，在這些變化中該因素畢竟占了多大的比重（付出）等等。研究完一個(gè)因素，再用同樣的手段去研究另一個(gè)因素，直到用枚舉法研究完全體的因素為止。自然界中發(fā)生的各種物理現(xiàn)象往往錯(cuò)綜繁雜。影響物理學(xué)研究對(duì)象的因素在大量處境下并不單一，而是多種因素相互交織、共同起作用。要想切實(shí)地把握研究對(duì)象，弄清事物變化的理由和規(guī)律，僅在自然條件下籠統(tǒng)地考慮問(wèn)題而得出的結(jié)論是不具有科學(xué)性的。務(wù)必有嚴(yán)密而穩(wěn)當(dāng)?shù)难芯糠椒ā?/p>

針對(duì)某一物理量常受到多個(gè)因素的影響，我們務(wù)必用到操縱變量法。所謂操縱變量，就是指適時(shí)地恰當(dāng)?shù)夭倏v對(duì)所要研究的物理量相關(guān)的或有影響的因素，在眾多會(huì)引起物理量發(fā)生變化的因素中，只讓要研究的因素發(fā)生變化，看所要研究的物理量會(huì)如何隨這個(gè)因素的變更而變更，而讓其它的因素保持不變、暫時(shí)不研究對(duì)研究對(duì)象的影響。通過(guò)對(duì)相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)的深入研究、分析判斷、總結(jié)歸納，找出這個(gè)因素與想要研究的物理量是什么關(guān)系，在眾多因素的影響中，這個(gè)因素對(duì)想要研究的物理量的影響有多大，在這些變化中該因素畢竟占了多大的分量等。研究完一個(gè)因素，再用同樣的手段去研究另一個(gè)因素，直到用枚舉法研究完全體的因素為止。此即操縱變量法的要義與核心。

例如在“探究牛頓第確定律”的測(cè)驗(yàn)中，務(wù)必使斜面的傾斜度和小車在斜面的高度保持不變，并且每次都要有由靜止開頭滑下以達(dá)成下車到達(dá)平面時(shí)的速度一致。再研究阻力對(duì)變更小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的作用效果，然后通過(guò)總結(jié)加規(guī)律推理得出力是變更物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的理由的結(jié)論。

在初中物理測(cè)驗(yàn)探究過(guò)程中，操縱變量法是一種最常用的、分外有效的探索客觀物理規(guī)律的科學(xué)方法。

例如，探究“影響液體蒸發(fā)快慢的因素”測(cè)驗(yàn)，教材是通過(guò)曬衣服的生活閱歷總結(jié)出影響液體的蒸發(fā)快慢因素的，生活閱歷報(bào)告我們，衣服要曬在通風(fēng)、溫度高的地方，并且要開展才能使衣服更輕易干，于是得出影響液體蒸發(fā)快慢的因素有三個(gè)：液體外觀的氣流速度，液體溫度和液體外觀積。那么，這些因素是怎樣影響液體蒸發(fā)快慢的呢？要通過(guò)測(cè)驗(yàn)來(lái)探究，譬如要探究液體的溫度對(duì)液體蒸發(fā)快慢的影響時(shí)，該怎樣測(cè)驗(yàn)？是否隨意找兩杯溫度不同的液體來(lái)，查看一下哪杯液體蒸發(fā)快就行嗎？假設(shè)這樣，可能會(huì)得到的結(jié)論會(huì)是溫度低的那杯液體蒸發(fā)快，這鮮明不對(duì)。錯(cuò)在哪里？理由就在于影響液體蒸發(fā)快慢的因素不只一個(gè)，而是多個(gè)，假設(shè)在把裝在一致外形的兩個(gè)燒杯里的水放在同一間測(cè)驗(yàn)室里一杯加熱，另一杯不加熱就完全能得出正確的結(jié)論。所以，在探究其中一個(gè)因素對(duì)液體蒸發(fā)快慢的影響時(shí)，就務(wù)必保證其他的因素不變。也就是說(shuō)，理應(yīng)保持兩杯液體的外觀積和液體上方氣流速度一致，再來(lái)探究溫度對(duì)液體蒸發(fā)快慢的影響，才是正確的方法。這種測(cè)驗(yàn)方法就是“操縱變量法”，再讓學(xué)生運(yùn)用這一方法系統(tǒng)地舉行上述測(cè)驗(yàn)，或者供給另一個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生斟酌如何用操縱變量法研究，使學(xué)生真正的理解并會(huì)用這一科學(xué)方法。

在初中物理教學(xué)中還有大量概念或規(guī)律的探索和推導(dǎo)，都用了“操縱變量法”，如在引導(dǎo)學(xué)生探索“影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的因素，最終得出液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式”和探索“力的作用效果同力的哪些因素有關(guān)，最終得出力的三要素”等都用到了這一科學(xué)方法，使學(xué)生對(duì)“操縱變量法”不斷加深理解，并逐步達(dá)成能生動(dòng)自如地應(yīng)用的目的。

在用物理學(xué)識(shí)去分析解決一些實(shí)際問(wèn)題時(shí)，如能生動(dòng)運(yùn)用“操縱變量法”舉行分析，有時(shí)可起到事半功倍的效果。

在初中物理中，可用“操縱變量”去分析和解決的實(shí)際問(wèn)題是好多的，這就為這一科學(xué)方法的教學(xué)和應(yīng)用供給了很好的機(jī)遇．運(yùn)用“操縱變量法”可以使物理量的變化簡(jiǎn)化為分別與各個(gè)單因素的變化有關(guān)的問(wèn)題，逐一分析、解決，從而降低物理問(wèn)題的分析難度③。例如，兩個(gè)完全一致的燒杯，裝有一致深度的酒精和水，哪種液體對(duì)燒杯底部的壓強(qiáng)大？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，只要根據(jù)公式P=ρgh和“操縱變量法”就能很輕易解答。其實(shí)像以上兩個(gè)題目，在題目中就隱含了對(duì)相關(guān)變量的操縱，譬如說(shuō)“質(zhì)量一致的水和煤油”，“兩個(gè)完全一致的燒杯”，假設(shè)同學(xué)們?cè)趯忣}時(shí)能夠抓住這些關(guān)鍵信息，那么問(wèn)題就顯得很輕易了。因此，在解決物理問(wèn)題時(shí)，如能恰當(dāng)運(yùn)用科學(xué)方法，切實(shí)能提高解題速度與切實(shí)率．更為重要的是，通過(guò)這一實(shí)際問(wèn)題的解決過(guò)程，使學(xué)生對(duì)如何應(yīng)用“操縱變量法”等科學(xué)方法去分析、解決問(wèn)題有了進(jìn)一步的體會(huì)和理解。在初中物理（如在力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)）中，用“操縱變量”分析解決的實(shí)際問(wèn)題好多。

生活中的物理現(xiàn)象妙趣橫生，探索物理現(xiàn)象的過(guò)程彌漫樂趣。因此，學(xué)生在研究這些物理規(guī)律的過(guò)程中不理應(yīng)被動(dòng)地成為學(xué)識(shí)的采納者，而理應(yīng)成為主動(dòng)的學(xué)識(shí)探究者1。這樣才能真正落實(shí)新課標(biāo)中的“從生活走向物理、從物理走向社會(huì)”。

在探究物理規(guī)律的過(guò)程中，應(yīng)使學(xué)生熟悉到，概括的科學(xué)問(wèn)題往往都是由多個(gè)因素共同造成的結(jié)果。扶助學(xué)生在科學(xué)探究中體會(huì)變量的概念，建立操縱變量的初步意識(shí)2。這樣，才能使學(xué)生在遇到相關(guān)問(wèn)題時(shí)能夠有一個(gè)正確的思路