【控制变量法在初中物理中的应用】 初中物理控制变量法
摘 要：所谓控制变量法，就是“在研究某个因素的影响时，只改变这个量的大小，而保持其它量不变，从而确定这个因素对物理量的影响”。控制变量法在初中物理教学中应用最广，练习和试卷中也频繁出现，所以对这种方法的掌握就显得尤为重要。
关键词：控制变量法；初中物理；教学应用
中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2012）17-085-01
所谓控制变量法，就是“在研究某个因素的影响时，只改变量的大小，而保持其它量不变，从而确定该因素对物理量的影响”。控制变量法在初中物理教学中应用最广，练习和试卷中也频繁出现，所以对这种方法的掌握就显得尤为重要。
一、控制变量法是探索客观物理规律最有效的科学方法
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。在实验中，我们可以人为去控制某个量不变，从而根据实验现象和得出的数据去讨论剩下的两个量之间的关系。在探究滑动摩擦力影响因素的实验时，我们把两个木块正放在桌面上，用弹簧测力计匀速直线拉动它，并读出弹簧测力计的示数为F1；在木块上放一个重物，再用弹簧测力计匀速直线拉动它，读出弹簧测力计的示数为F2；这时可以引导学生去发现在实验中什么因素是相同的，最后比较F1和F2得到结论：滑动摩擦力与压力有关，压力越大，滑动摩擦力越大。要提醒学生这个结论的前提是什么。接下来在桌面上分别铺上毛巾，棉布与玻璃，将一个小木块先后平放在上面，用弹簧测力计分别匀速水平拉动它前进，这时让学生思考什么因素是相同的，在做实验时会发现在毛巾上拉动小木块时，弹簧测力计的示数最大，也就是说摩擦力最大，这充分说明滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
二、控制变量法是物理概念或规律探索和推导过程最有效的科学方法
初中物理概念、规律的建立、发展和应用过程中大多蕴含着控制变量法这一科学方法，这就要求我们的教学不能就知识讲知识，也不能单纯地就方法讲方法，科学方法教育必须与物理知识教学相结合，方法教育要以知识传授为载体。
首先，除了在实验中用到以外，还有许多概念或规律的探索和推导过程中，都运用了“控制变量法”这一科学方法，如在密度概念的形成过程中，我们比较了相同体积的同种物质的质量、相同体积的不同物质的质量，得出相同物质的质量和体积的比值相同，不同物质质量和体积比值不同，引入了密度这一物理量，运用了控制变量法；在定义速度的概念时，我们通过比较相同路程下的时间大小、相同时间下的路程大小，引入速度表示运动快慢程度，用到了控制变量法；在这些过程中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，并逐步达到有意识地去应用的目的。
其次，初中教材中的控制变量法大多是隐性的，在许多概念或规律的探索和推导的过程中，都运用了控制变量法这一科学方法。例如，对“比热容”下定义时，把“单位质量”和“温度升高19C”这两点作为基本条件，这样就突出了物质吸收的热量跟物质种类的关系，使“比热容”这一概念能反映“物质吸热(或放热)的本领”这一物理意义。还有，在研究速度、密度、力的三要素、压强、欧姆定律、电功、焦耳定律、浮力等知识的教学过程中都用到了控制变量法。所以，教师要善于挖掘教材中用控制变量法进行教学的素材，抓住知识和方法的结合点，这是通过知识教学渗透控制变量法教育的凭借点。如果教师能有效地挖掘教材，不仅能顺利完成物理知识的教学任务，更有利于学生对控制变量法的掌握和创新能力的培养。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。帮助学生在探究中体会变量概念，建立控制变量的初步意识。
三、控制变量法是分析和解决一些实际问题最有效的科学方法
在利用物理知识去分析和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。例如这样一道题：已知甲导体的电阻比乙导体的电阻大，把它们并联在电路中，比较甲的电功率和乙的电功率。
简析:求解电功率的公式比较多:P=UI，P=U2/R，P=I2R，学生常常感到无从下手。电功率与电压U和电流I这两个因素有关，这时可以引导学生用“控制变量法”的思路解决这类问题。关键在于首先根据题目已知找到相同的因素，只让一个因素发生变化，再分析电功率与另一个变量之间的关系。具体分析如下:并联时，各支路两端电压相等，所以我们可以选择P=U2/R或P=UI。已知R甲＞R乙，可根据P=U2/R直接得出P甲＜P乙。也可用另一方法:已知R甲＞R乙，并联电路可知I甲＜I乙，可根据P=UI直接得出P甲＜P乙。
又如：质量相同的水和煤油，吸收相同的热量，谁的温度升高较大？这道习题，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，就要同时分析其它三个物理量（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“控制变量法”结合公式Q = cm△t来解决这个问题，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、解决问题作了有益的尝试。