【“控制变量法”在初中物理教学中实施路径探究5700字（论文）】

“控制变量法”在初中物理教学中实施路径探究目录TOC\o"1-2"\h\u25347一、控制变量法内涵 13947二、控制变量法在初中物理教材中具体应用知识点 221962三、控制变量法在初中物理教学中实施途径 3206391.运动的快慢 592702.密度概念教学中的应用 649543.探究阻力对物体运动的影响 696364.研究影响滑动摩擦力大小的因素 6141655.探究影响导体电阻大小的因素 7126816.欧姆定律 723110四总结 8[摘要]控制变量法是自然学科中常规的研究方法，也是初中物理教学中基础的重要的教法之一。它能将一些复杂的多变量的物理问题转化为简单的单变量的问题，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，减少很多无谓的而且是艰辛的探索之路，收到事半功倍、一石二鸟的良好效益。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，希望能起到抛砖引玉的作用。[关键词]控制变量法初中物理教学应用一、控制变量法内涵所谓控制变量，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。这就是控制变量法的要义与核心。控制变量法也叫单因子实验法．在研究物理问题时，某一个物理量往往受几个不同物理量的影响，为了研究物理量同影响它的多个因素中的某一个因素的关系，可将除了这因素以外的其他因素人为地控制起来，使其保持不变，再比较、研究该物理量与该因素之间的关系，得出结论，然后再综合起来得出规律的方法就是控制变量法。“控制变量法”是中物理学习中常用的探索问题和分析解决问题的重要科学方法．二、控制变量法在初中物理教材中具体应用知识点控制变量法贯穿了整个初中物理教学，控制变量法作为是一种常用的、有效的探索物理规律的科学方法，在初中物理新课程教学中得到了特别广泛应用，许多物理概念或规律的探索和推导，演示实验、分组实验的教学，都运用了“控制变量法”这一科学方法。控制变量法的应用贯穿整个初中物理教学，它是学生必须掌握和熟练应用的科学方法之一。表1是人教版初中物理教材中控制变量知识点要求汇总，其中主要内容分布在力学部分和电学部分。这两部分关于控制变量的知识点不仅多，而且要求较高，需要我们教师认真分析讨论，我们将在下一部分举例分析。从表1中可看到，控制变量法的应用贯穿整个初中物理教学，它是学生必须掌握和熟练应用的科学方法之一。表1初中物理教材中控制变量法应用知识点汇总序号专题章节教材中素材页数1力学1.2参照物的概念10页21.3运动的快慢19页36.3密度113页47.1力的三要素的理解4页58.1实验探究阻力对物体运动的影响。16页68.3探究决定摩擦力大小的因素。24页79.1压力的作用大小跟什么因素有关。30页89.2探究液体压强的大小跟什么因素有关。34页910.1探究决定浮力大小的因素。50页1011.2功率65页1111.3探究动能的大小与什么因素有关。67页12热学13.3探究比较不同物质的吸热能力。11页1314.2燃料的热值22页14电学16.3研究决定电阻大小的因素。64页1517.1探究电阻上的电流与电压，电阻的关系。74页1617.2欧姆定律76页1718.4研究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关。100页1820.3影响电磁铁磁性强弱的因素。130页1920.4磁场对通电导线的作用。133页2020.5什么情况下磁可以生电。138页三、控制变量法在初中物理教学中实施途径【案例1】决定电阻大小的因素有哪些【学习要求】1.使学生了解什么是“控制变量法”；2.知道电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量；3.使学生掌握导电体的电阻的大小，同导体的哪些特性有关；4.让学生运用“控制变量法”系统地进行上述实验。【学情分析】1.学生对电阻概念的理解过于抽象，有些模糊；2.学生对电阻决定因素认识不够全面；3.电阻符号、单位及其之间的换算掌握得不够熟练；4.长度对电阻的影响理解得不深入。【教学策略】再用横截面积和长度都不同的两根镍铬合金丝分别串入上述电路中，观察小灯泡的亮度，是不能问学生：实验现象能否说明电阻大小与导电体的某个特性有关，学生经过思考与讨论，结论是否定的将横截面积、长度都不同的一根镍铬合金丝和一根铜丝分别串入接有小灯泡的直流电路中，学生观察灯泡发光的亮度再用横截面积和长度都不同的两根镍铬合金丝分别串入上述电路中，观察小灯泡的亮度，是不能问学生：实验现象能否说明电阻大小与导电体的某个特性有关，学生经过思考与讨论，结论是否定的将横截面积、长度都不同的一根镍铬合金丝和一根铜丝分别串入接有小灯泡的直流电路中，学生观察灯泡发光的亮度让学生运用“控制变量法”系统地进行上述实验学生讨论后引出“控制变量法”的概念让学生运用“控制变量法”系统地进行上述实验学生讨论后引出“控制变量法”的概念在引导学生探索、研究导电体的电阻的大小同导体的哪些特性有关时，可先故意将横截面积、长度都不同的一根镍铬合金丝和一根铜丝分别串入接有小灯泡的直流电路中，让学生分别观察灯泡发光的亮度，并问学生：刚才的实验现象能否说明电阻大小与导电体的某个特性有关，学生经过思考与讨论，得到的结论当然是否定的，再用横截面积和长度都不同的两根镍铬合金丝分别串入上述电路中，观察小灯泡的亮度，并让学生思考这个实验能否说明电阻大小同导电体的某种特性有关，结论同样是不能，这时就可不失时机地间学生：“那么，我们应该取怎样的两根金属丝串入上述电路来做这个实验，以研究导电体的电阻大小到底与哪些因素有关呢?”同时向学生出示课前准备好的几根金属丝让他们选择，学生经过思考并相互讨论后，有的回答：应取两根长度相同、但横截面积不同的镍铬合金丝进行上述实验；还有的说应取长度、横截面积均相同的一根铜丝和一根镍铬合金进行实验比较。这时，教师可适时指出上述几种方法都可以，同时指出要研究电阻的大小同导电物质的长度、横截面积、材料种类这三个因素任何一个因素间的关系，就要人为地控制另外两个因素，使它们相等，并指出这种实验的方法就是“控制变量法”，再让学生运用这一方法系统地进行上述实验，使学生在实际操作过程中去体验这一科学方法。【案例1】有这样一道题，质量相同的水和煤油，吸收相同的热量，谁的温度升高较大?【学习要求】1.使学生初步了解什么是“比热容”，知道比热容是物质的一种特性；2.通过科学探究，初步学会从物理实验中找出物理规律；3.从生活中领悟比热容是如何影响温度变化的。【学情分析】1.学生对比热容概念的理解不够全面；2.学生对不同物质的吸热能力掌握得不够；3.学生不能很好地解释比热容相关的物理现象。∆t与c成反比，而水的比热容大于煤油的比热容，因此很容易得出这个问题的答案是：煤油升高的温度比水大运用“控制变量法”解决问题，先将公式变成∆t=Q/cm∆t与c成反比，而水的比热容大于煤油的比热容，因此很容易得出这个问题的答案是：煤油升高的温度比水大运用“控制变量法”解决问题，先将公式变成∆t=Q/cm的形式，再分析题目发现，m(质量)、Q(热量)相同，即这个间题中∆t仅取决于c(比热容)要同时分析其他三个物理量(质量、热量、比热容)对它的综合影响，不仅费时费力，且准确率不高对于这一道习题，初看起来似乎有一定的难度，因为这样简短的一句话中包含了四个相互关联的物理量，也就是说，要比较谁的温度升高较大，就要同时分析其他三个物理量(质量、热量、比热容)对它的综合影响，如果没有一种科学的分析方法，要解决这样一个实际问题，不仅费时费力，且准确率不高。但如能对学生加以恰当的引导，让他们考虑是否可用物理实验中常用的科学方法来解决这道实际问题，经过思考及同学间的相互讨论，许多同学便会想到用“控制变量法”结合公式Q=cm∆t来解决这个问题。思路是这样的：因为这个问题要解决的是∆t(升高的温度)的大小，所以先将此公式变成∆t=Q/cm的形式，再分析题目发现，m(质量)、Q(热量)相同，即这个间题中∆t仅取决于c(比热容)，且从∆t=Q/cm这一关系中可以看出，∆t与c成反比，而水的比热容大于煤油的比热容，因此很容易得出这个问题的答案是：煤油升高的温度比水大。可见，在解决物理问题时，如能恰当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、解决问题做了有益的尝试。在初中物理(如在力学、电学、热学)中，可用“控制变量”这一科学方法去分析解决的实际问题还很多，这就为学生灵活应用这一科学方法解决问题提供了保证。任何一种教学方法都需要有效的途径去实施，虽然控制变量法的应用效果较好，但是应用途径必须注意，否则很有可能达不到理想的效果。在此，主要对“控制变量法”的实施途径进行一定的阐述，如下：1.运动的快慢这节引入新课时提问学校运动会上，短跑比赛中，如何判断谁跑得快？在学生们纷纷议论中教师纠正及讲解比较物体运动的快慢有两种方法：一种是在相同时间内，比较物体经过的路程，另一种是在物体运动相同路程的情况下，比较他们所花的时间。在这里要用“控制变量法”来解释清楚：=1\*GB3①相同时间（控制时间），比较路程（变量），从而判断运动的快慢。=2\*GB3②相同的路程（控制路程），比较时间（变量），从而判断运动的快慢。可见，表示运动的快慢必须考虑路程和时间两个因素，在物理学中，为了比较物体运动的快慢，采用“相同时间比较路程”的方法，也就是将物体运动的路程除以所用的时间。这样在这节课用控制变量法讲解速度的概念更清楚。2.密度概念教学中的应用=1\*GB3①.质量相同(控制质量)的不同物质,定量地看,密度与体积成反比例关系。=2\*GB3②.体积相同(控制体积)的不同物质,定量地看,密度与质量成正比例关系。=3\*GB3③.物质相同(控制物质因素)的不同物体,定量地看,m/v的值不变,即质量与体积成正比例关系。同理,控制变量法还普遍的应用于速度、电功、功率、比热容、燃料的热值、力的三要素、参照物的选择等物理概念的教学中。3.探究阻力对物体运动的影响根据课本17页上的图，教师演示实验让学生观察将棉布铺在水平木板上，让小车从斜面由顶端静止滑下，观察小车滑行的距离。(从木板下面的刻度读出)去掉木板上的棉布，再次让小车从斜面顶端由静止滑下，再观察小车滑行的距离。（再记下）从这简单的实验可以看出，平面越光滑，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢。教师再抛出问题，实验中相同的条件是：都让不同的条件是平面上两种表面的粗糙程度不同。再让学生分析：让小车从斜面的同一高度滑下是为了什么？两种表面的粗糙程度不同是为了什么？这种研究方法叫做_______。4.研究影响滑动摩擦力大小的因素首先举生活中的例子如当你推箱子时，箱子越重，推起来越费力，地面越粗糙，推起来越费力。让学生猜想滑动摩擦力的大小与什么因素有关？在通过P24图8.3-3所示验证：让学生观察=1\*GB3①图1和图2相同的木块和砝码，分别放在表面粗糙的长木板和表面光滑的长木板，用弹簧测力计匀速拉动木块，使它沿水平长木板滑动，从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。=2\*GB3②比较图2和图3，相同的条件？不同的是？测出的滑动摩擦力关系？测出的木块与长木板之间的滑动摩擦力？通过实验得出的结论：滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大。滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。上述教学中渗透着“控制变量法”5.探究影响导体电阻大小的因素导体中的电阻不仅与材料有关，还可能与导体的粗细，长短等因素有关。下面老师来演示实验，让学生观察研究：（1）电阻的大小是否跟导线的长度有关=1\*GB3①选用粗细相同，长度不同的两根镍铬合金丝，分别将它们接入电路（图16.3-3）中，观察电流表的示数。比较流过长短不同的镍铬合金丝电流的大小。（2）电阻的大小是否跟导线的粗细有关=2\*GB3②选用长度相同（控制量），横截面积不同的两根镍铬合金丝，分别将他们接入电路中，观察电流表的示数。比较粗细不同的镍铬合金丝电流大小。实验中可以看到，长的镍铬合金丝中电流较小。这表明导体的电阻跟它的长度有关。同种材料，横截面积相同的导体，长度越长，电阻越大。通过实验还可以发现，较细的镍铬合金丝中电流较小。同种材料，长度相同的导体，横截面积越小，电阻越大。6.欧姆定律在整个初中展开学习的时候，其中的重难点主要是欧姆定律，并且在电学教学中也有着极其重要的地位。在欧姆定律中，电阻、电流以及电压是最基础的，并且三者都是初中物理内的核心内容，针对这种关系，欧姆定律展开了较为有效的串联。采用控制变量的方法对三种要素进行管理，固定其中一个要素的值，将其中一个值随意改变，观察第三个值的变化规律，进而更加细致地完成欧姆定律学习。在整个研究过程中，为保证电阻值不变，主要采用两种方法：第一是调节滑动变阻器，使电阻两端的电压发生变化。第二是调节电源电压，