【摘 要】“控制變量法”是初中物理中最常見的一種科學(xué)研究方法,特別是在實驗探究方面經(jīng)常應(yīng)用。本文就“控制變量法“在教學(xué)中的應(yīng)用作一探討。
【關(guān)鍵詞】控制變量法;探究;分析;物理規(guī)律
物理學(xué)中對于多因素(多變量)的問題,常常采用控制因素(變量)的方法,把多因素的問題變成多個單因素的問題,而只改變其中的某一個因素,從而研究這個因素對事物影響,分別加以研究,最后再綜合解決,這種方法叫控制變量法。
一、能夠應(yīng)用控制變量法探究的前提
(1)某種現(xiàn)象受到多個“因素”的影響;
(2)實驗的目的是:“探究某種因素”對現(xiàn)象的影響;
(3)實驗過程中,被探究的“因素”作為變量,其它因素作為不變量;
(4)能夠直接或間接的得到實驗結(jié)果或?qū)嶒灛F(xiàn)象。
二、常見術(shù)語
(1)對照組:一般是各個條件都適宜的組別;
(2)實驗組:缺少或增加所要探究“因素”的組別;
(3)自變量:影響實驗結(jié)果的因素;
(4)因變量:實驗結(jié)果;
(5)調(diào)節(jié)變量:被探究的“因素”;
(6)不變量:除調(diào)節(jié)變量外,其它的“因素”,一般要保持適宜。
例題1:在學(xué)習(xí)吉他演奏的過程中,小華發(fā)現(xiàn)琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低是受各種因素影響的,他決定對此進行研究,經(jīng)過和同學(xué)們討論,提出了以下猜想:
猜想一:琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低,可能與琴弦的橫截面積有關(guān);
猜想二:琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低,可能與琴弦的長短有關(guān);
猜想三:琴弦發(fā)出聲音的音調(diào)高低,可能與琴弦的材料有關(guān)。
為了驗證上述猜想是否正確,他們找到了下表所列9種規(guī)格的琴弦。因為音調(diào)的高低取決于聲源振動的頻率,于是借來一個能夠測出振動頻率的儀器進行實驗。
(1)為了驗證猜想一,應(yīng)選用編號為 、 、 的琴弦進行實驗。為了驗證猜想二,應(yīng)選用編號為 、 、 的琴弦進行實驗。表中有的材料規(guī)格還沒填全,為了驗證猜想三,必須知道該項內(nèi)容。請在表中填上所缺數(shù)據(jù)。
(2)隨著實驗的進行,小華又覺得琴弦音調(diào)的高低,可能還與琴弦的松緊程度有關(guān)。為了驗證這一猜想,必須進行的操作是 。
分析:從本題的猜想可以看出,決定音調(diào)高低的因素可能有三個,為了探究猜想一就應(yīng)選琴弦的長短和材料不變,而琴弦的橫截面積不同的組別,這種思路就體現(xiàn)了控制變量的思想方法。而為了探究猜想二,猜想三同理。
答案:①ABC;ADF;表中數(shù)據(jù)為80、1.02。②選 E材料,先撥動較松琴弦,觀察其頻率的高低;再撥動較緊的琴弦,觀察其頻率的高低;換H、I材料重復(fù)上述實驗
例題2:為探究電磁鐵的磁性跟哪些因素有關(guān),小麗同學(xué)作出以下猜想:
猜想A:電磁鐵通電時有磁性,斷電時沒有磁性
猜想B:通過電磁鐵的電流越大,它的磁性越強
猜想C:外形相同的螺線管,線圈的匝數(shù)越多,它的磁性越強
為了檢驗上述猜想是否正確,小麗所在實驗小組通過交流與合作設(shè)計了以下實驗方案用漆包線(表面涂有絕緣漆的導(dǎo)線)在大鐵釘上繞制若干圈,制成簡單的電磁鐵.圖1所示的a、b、c、d為實驗中觀察到的四種情況。
根據(jù)小麗的猜想和實驗,完成下面填空:
(1)通過比較______________兩種情況,可以驗證猜想A是正確的;
(2)通過比較______________兩種情況,可以驗證猜想B是正確的;
(3)通過比較d中兩電磁鐵,發(fā)現(xiàn)猜想C不全面,應(yīng)補充_____________的條件。
分析:從本題的猜想可以看出,決定電磁鐵的磁性強弱的因素可能有三個,為了探究A是否正確,就只能改變A因素(即通斷電),而其它因素都不變(如電流、線圈的匝數(shù)),這種思路就體現(xiàn)了控制變量的思想方法。而為了探究猜想B是否正確就只改變電流,bc兩圖中線圈的匝數(shù)是相同的,滑動變阻器的位置不同,體現(xiàn)了其它因素就不變(如線圈匝數(shù)、保持通電),只改變電流的思路。
答案:①ab ;②bc ;③電流相同
可見,在解決物理問題時,如能恰當(dāng)運用科學(xué)方法進行分析,確實能起到提高解題速度與準確率的良好效果。在初中物理中,可用“控制變量”去分析和解決的實際問題是很多的,這就為這一科學(xué)方法的教學(xué)和應(yīng)用提供了很好的機會,為學(xué)生靈活應(yīng)用這一科學(xué)方法解決問題提供了保證。
作者簡介:
王輝(1983.10~ ),男,漢,四川平昌人,中學(xué)物理教師,大學(xué)本科,西昌一中俊波外國語學(xué)校。