初中物理电学中控制变量法的应用

2016-08-05何正宏贵州省威宁县二塘中学贵州威宁553100

人间 2016年10期

何正宏（贵州省威宁县二塘中学，贵州威宁 553100）

初中物理电学中控制变量法的应用

何正宏
（贵州省威宁县二塘中学，贵州威宁 553100）

摘要：在初中物理教学中，控制变量法是要求学生必需掌握的知识点，它是一种实验方法，也是解决问题时最常运用的科学方法，在分析解决多因素问题时尤为有效。然而目前“重理论、轻实验”的教学方式使得学生难以完全掌握这一基础实验方法，更不利于学生科学素养的养成。本文简要讨论了控制变量法在初中物理电学中的应用，并分析了掌握其的重要性。

关键词：初中物理；电学；控制变量法；应用

对物理学中对于多因素（变量）问题，物理学家们提出了“控制变量法”这一探究方法，它是指在保证其余因素不变的情况下，通过控制其中某个因素的改变，观察这个因素对于观察目标的影响，并找出两者之间的关系。控制变量法是初中物理电学中主要知识点的研究方法，它将多因素的问题研究转化为了单因素，降低了电学的复杂性，掌握控制变量法对学生充分理解初中物理电学的知识有所帮助，也对将来的物理学习奠定了基础。

一、初中物理教学的现状

（一）应试教育影响导致学生重视理论忽视实验。

我国单一的人才选拔方式导致学生、家长重视理论知识的掌握。初中的主要学习课程达到九门之多，因此尽管初中知识的学习止于浅层，但学生的学习任务仍是繁重。面对着中考这一个决定了高中三年教学资源与环境的重要考核，学生不免将精力投入到考核点的理论学习，而对于实验则持着忽视的态度。

（二）硬件设施不足致使学生无法动手做实验。

初中的物理教学知识点并不复杂，对实验探究的实践与思考占据着物理学习的重要部分，但大部分学校的物理实验所需配备却不足，难以满足学校的教学要求，部分、甚至绝大部分物理实验难以让学生亲自动手完成。在物理学习中，实验研究与结果探讨是关键步骤，在实验过程中找出规律、发现问题，能有效提升物理教学的有效性，而实验设施的缺乏致使学生对物理知识的学习止于表面，对深入理解所学知识有所阻碍。

二、控制变量法在初中物理电学中的应用

（一）控制变量法在物理规律中的应用。

欧姆定律是初中物理电学的知识的重点，也是进行电学学习的根本条件，充分理解欧姆定律是学生在初中电学学习初始阶段的主要任务，而在欧姆定律的实验学习中则主要运用了控制变量法用于探究电压、电流与电阻之间的关系。在这个探究过程中，通常固定三者中的一个保持不变，改变剩余两者其中之一，观察其余两者之间的关系。例如，在保证电阻不变的条件下，通过改变导体两端的电压，探究电流与电压之间的关系，这种直面的实践与观察能帮助学生轻松理解与掌握电流与电压的关系。而在试验过后，学生在加强对欧姆定律理解的同时，也锻炼了自身的实验动手能力。

（二）用控制变量法学习电阻。

在进行电阻的学习时，学生已经基本掌握了电压及电流这两个电路的组成部分，在这个基础上学习电阻，学生理解电阻概念不会有很大阻碍，教师在这时引入“控制变量法”在题目上的运用，有助于学生理解三者之间的关系，同时也帮助学生开拓了解题思路。

例题：下列说法正确的是（）

A：镍铬合金的电阻一定比同长度的铜导线的电阻大；

B：导线的长度越长，横截面积越小，导线的电阻一定越大；

C：一段导体无论是否有电流通过，它的电阻总是存在的；

D：一段导体中通过的电流大时电阻小。

解析：想要解答这道题，在充分理解电阻这个概念的同时，也得对“控制变量法”在解体上的运用有所涉猎。在这道题中，电阻的大小由导体本身的性质——长度、横截面积、材质等所决定的，A中保证了长度的一致，讨论材料的不同对于电阻大小的影响，但忽视了横截面积大小这一个因素，因此不能判断；B中则是忽略了材质这一个因素；而D则是没有考虑电压的大小对电阻的影响；因此C是正确的。

（三）控制变量法在电学习题中的应用。

例题：如图1所示的电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器的滑片向右移动时（）

A：电流压表示数减小，电流表示数减小，两者示数比值不变

B：电流压表示数不变，电流表示数减小，电压表与电流表比值变大

C：电流压表示数减小，电流表示数增大，电压表与电流表比值变小

D：电流压表示数增大，电流表示数减小，两者示数比值不变

图1

在这道题中，电路中的电流与电阻同时发生了改变，也难以判断电压表的示数如何变化，想要解答这道题，就要运用控制变量法的思考方式，保证电流或电阻中的一个因素不发生变化，再一步步分析。电源电压始终不变，滑动变阻器的滑片向右移动，即滑动电阻R2阻值增大，定值电阻R1阻值不变，电路中的阻值增大，所以电路中的电流变小，即电流表示数减小.又因为R1不变，根据U＝IR，所以电压表示数减小，电压表与电流表的比值即为电阻R1的值不变。在解答这类问题时，熟练运用控制变量法的解题思路，找出题中不变的因素，再由它开始一步步分析，是解题的关键。