初中物理控制變量教學(xué)的幾點(diǎn)體會(huì)

蔡網(wǎng)林

摘 要：控制變量法的關(guān)鍵是控制無(wú)關(guān)變量的變化，將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，然后去研究物理量之間的內(nèi)在關(guān)系?？刂谱兞糠ㄊ窃谖锢硌芯恐袘?yīng)用非常廣泛的一種方法，由于影響物理量的因素往往不是一個(gè)，就這些因素單獨(dú)探究，能夠深入了解這些因素內(nèi)在的關(guān)系。本文將對(duì)這種方法進(jìn)行闡述，探討控制變量法在教學(xué)中應(yīng)用的方法。

關(guān)鍵詞：初中物理；控制變量法；教學(xué)策略

控制變量法是研究物理的一種重要方法，通過(guò)在物理公式中的應(yīng)用這一方法，學(xué)生們能夠掌握一種思維方式。教師通過(guò)教學(xué)，讓學(xué)生拓展思想，掌握控制變量這一常用的解決物理問(wèn)題的方法?！笆谌艘贼~(yú)不如授人以漁”，學(xué)生在學(xué)習(xí)歐姆定律的過(guò)程中去探索這種方法，這種方法在以后實(shí)驗(yàn)探究物理公式正比、反比關(guān)系中非常適用，能夠讓學(xué)生在以后學(xué)習(xí)其他新知識(shí)的時(shí)候事半功倍。

一、創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)體驗(yàn)

學(xué)生在此前沒(méi)有接觸過(guò)有關(guān)控制變量的內(nèi)容。在正式講解用控制變量法掌握歐姆定律之前，教師可以在教學(xué)的開(kāi)始階段開(kāi)展比較淺顯的探究活動(dòng)，通過(guò)調(diào)動(dòng)學(xué)生們的積極性，成功引入這種新的思想。這樣的方法，可以給學(xué)生提前創(chuàng)設(shè)出應(yīng)用的氛圍，提前感知，在大腦中形成淺顯的印象，激發(fā)學(xué)生體驗(yàn)。

在引入歐姆定律的時(shí)候，我訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用控制變量法，通過(guò)教師的簡(jiǎn)單引導(dǎo)，讓學(xué)生們自己設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生探究科學(xué)方法的意識(shí)。在課堂上，我首先展示了一個(gè)簡(jiǎn)單的發(fā)光小燈泡電路，讓學(xué)生去改變電路中的某個(gè)條件讓燈泡變暗。有學(xué)生們說(shuō)減少電池的數(shù)量，這樣通過(guò)改變小燈泡的電壓U進(jìn)而讓燈泡變暗。我問(wèn)學(xué)生們?cè)谶@種情況下，電路中還有什么發(fā)生了變化，學(xué)生回答：電壓U變小了，在電路中電阻R不變的情況下就會(huì)讓電流I變小。也就是說(shuō)，在其他條件不變的情況下，改變小燈泡兩端的電壓U就會(huì)影響燈泡兩端的電流I，進(jìn)而改變燈泡的亮度。我讓學(xué)生們?cè)傧胂肫渌姆椒ǎ袑W(xué)生說(shuō)在電路中加一個(gè)滑動(dòng)變阻器，這樣通過(guò)改變電路中的總電阻R，從而改變電流。學(xué)生說(shuō)的這兩種方法都是正確的，教師就應(yīng)該讓學(xué)生在課堂上多發(fā)言，提高他們?cè)谡n堂的主體地位。學(xué)生其實(shí)已經(jīng)有控制變量法的思想了，只是還沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，不懂得在其他方面應(yīng)用。教師先提供給學(xué)生新的探究情景，讓學(xué)生開(kāi)動(dòng)腦筋，既能訓(xùn)練他們的思維，還能激發(fā)他們對(duì)之后探究的熱情。

學(xué)生通過(guò)探究電阻R和電壓U對(duì)電流I的影響，逐漸的萌生出控制變量的思想。在此種情景中，雖然只是簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)，但是已經(jīng)提高了學(xué)生的思維活躍性，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)的有趣，產(chǎn)生參與的想法。學(xué)生從熟悉的電路入手，積極地參與到課堂教學(xué)中，有利于活躍課堂氣氛。

二、演繹探究，形成認(rèn)知

學(xué)生了解了控制變量法的使用情況，教師就可以在實(shí)際操作中引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用控制變量法，去研究各項(xiàng)因素是怎樣影響物理量的。教師通過(guò)在課堂上設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體驗(yàn)控制變量法，進(jìn)一步深入了解這個(gè)科學(xué)方法。

在探究歐姆定律的時(shí)候，我進(jìn)一步問(wèn)學(xué)生：“小燈泡的電阻會(huì)改變嗎？”學(xué)生回答：“小燈泡是白熾燈，它的電阻R會(huì)隨著溫度的變化而變化?！边@是我讓學(xué)生提前閱讀教材的結(jié)果。這樣做能夠讓學(xué)生在聽(tīng)講的時(shí)候變輕松。所以我讓學(xué)生選用定值電阻，來(lái)探究定值電阻I和導(dǎo)體兩端電壓U之間的關(guān)系。為了不老是換電池，有學(xué)生提出在電路中加一個(gè)滑動(dòng)變阻器，這樣既可以保護(hù)電路還能改變定值電阻兩端的電壓U。學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，及時(shí)記錄電流表和電壓表的數(shù)據(jù)I1，U1，教師在旁邊指導(dǎo)。學(xué)生每改變一次滑動(dòng)變阻器的阻值，都可以得到一組新的數(shù)據(jù)。學(xué)生記錄完數(shù)據(jù)之后，根據(jù)剛才的實(shí)驗(yàn)，我讓他們用圖像法來(lái)研究，畫(huà)出I-U的圖像，得到了當(dāng)電阻不變時(shí)，電流I和導(dǎo)體兩端的電壓U是成正比的結(jié)論。在整個(gè)探究的過(guò)程中，首先要讓學(xué)生考慮影響整個(gè)實(shí)驗(yàn)的其他因素，排出了這些因素，然后進(jìn)行研究，再通過(guò)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最終通過(guò)圖像等輔助工具來(lái)得出結(jié)論。

歐姆定律是電學(xué)的一個(gè)基本規(guī)律，學(xué)生在探究的時(shí)候正確地運(yùn)用了滑動(dòng)變阻器，大大降低了實(shí)驗(yàn)的難度。學(xué)生和老師一起合作完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)生既動(dòng)手又動(dòng)腦，課堂變得生動(dòng)活潑，教學(xué)的效率大大提高。

三、建立概念，引導(dǎo)歸納

在學(xué)習(xí)了控制變量法之后，為了能讓學(xué)生進(jìn)一步的深化理解、建立控制變量法的概念，教師可以讓學(xué)生使用這種方法去驗(yàn)證其他的公式。我突破教材的限制，增加了一個(gè)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)：讓學(xué)生探究電阻的計(jì)算公式R= ，來(lái)加深他們對(duì)這種方法的印象。

這次我讓學(xué)生自己去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生你一言我一語(yǔ)的積極發(fā)言，基本把實(shí)驗(yàn)的步驟說(shuō)全了。之后我讓學(xué)生用實(shí)驗(yàn)來(lái)檢測(cè)，學(xué)生借助之前研究歐姆定律的電路圖，這次通過(guò)更換定值電阻的電阻絲，得到幾組電壓表和電流表的示數(shù)IX、UX。我給學(xué)生提供了相同電阻率，不同橫截面積的電阻絲，通過(guò)在課堂上隨機(jī)剪斷電阻絲來(lái)改變長(zhǎng)度L。有的學(xué)生研究的是保持電阻的長(zhǎng)度不變探究橫截面積和電阻之間的關(guān)系，有的學(xué)生研究的是保持電阻的橫截面積相同探究電阻的長(zhǎng)度和電阻之前的關(guān)系。在學(xué)生將得到的數(shù)據(jù)IX、UX進(jìn)行整理，算出電阻絲的電阻R之后，再去做R-S和R-L的圖像，就可以去檢測(cè)公式R=的正確性。學(xué)生運(yùn)用控制變量法，發(fā)現(xiàn)電阻絲的電阻R和長(zhǎng)度L成正比，和橫截面積S成反比。通過(guò)檢測(cè)，驗(yàn)證了控制變量法的必要性，學(xué)生就可以通過(guò)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)去體會(huì)控制變量法在探究實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，將這個(gè)方法融入到自己的思想中去。

最后我告訴同學(xué)們，要在實(shí)驗(yàn)中正確地找到自變量和因變量，就必須理清哪個(gè)量的改變是由于誰(shuí)的變化而變化的。只要學(xué)生們掌握了這樣的邏輯關(guān)系，分清自變量和因變量，就能很好地運(yùn)用控制變量法了。

四、開(kāi)放試題，學(xué)以致用

物理知識(shí)不是只靠教師的講解就能讓學(xué)生掌握的，要想讓學(xué)生將這些知識(shí)真正地內(nèi)化，做題是唯一的途徑。在做題的過(guò)程中，學(xué)生才能發(fā)現(xiàn)自己的問(wèn)題，在聽(tīng)講的過(guò)程中并不一定能夠發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題，通過(guò)練習(xí)才可以提高運(yùn)用知識(shí)的能力。

控制變量法的考查多設(shè)置在實(shí)驗(yàn)題中，我以“密度”為載體，讓學(xué)生進(jìn)行練習(xí)。物體的密度公式為p=—，不難發(fā)現(xiàn)：同種物質(zhì)組成的物體，質(zhì)量與體積成正比；不同種物質(zhì)組成的不同物體，質(zhì)量一定時(shí)，密度與體積是成反比的。就通過(guò)這一結(jié)論來(lái)做題。首先題目中給出了四個(gè)物塊，鋁塊1的質(zhì)量為54g，體積為20cm3，密度為2.7g/cm3，鋁塊2的質(zhì)量為108g，體積為40cm3，松木1的質(zhì)量為108g，體積為216 cm3，密度未知，松木2的質(zhì)量為10g，體積為20 cm3，密度為0.5 g/cm3。松木的密度很容易就能求得，為0.5 g/cm3。通過(guò)比較兩個(gè)鋁塊，可以發(fā)現(xiàn)質(zhì)量和體積有什么關(guān)系？不難發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)物塊的密度是相同的，根據(jù)公式m=pV，可知兩者是呈正比關(guān)系的。通過(guò)比較鋁塊2和松木1，質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，密度和體積是什么關(guān)系？顯然體積是不同的，因?yàn)槊芏炔煌谫|(zhì)量相等的情況下，密度越大，體積越小。通過(guò)比較鋁塊和松木，可以得出什么結(jié)論？這兩種物體的質(zhì)量、體積、密度都不一定相同，完全可以寫(xiě)“同種物質(zhì)的密度是一樣的”“不同物質(zhì)的密度一般是不一樣的”。就這道題來(lái)說(shuō)，就是運(yùn)用了控制變量法，鋁塊1、鋁塊2的密度是相同的，當(dāng)質(zhì)量增大一倍，體積也會(huì)相應(yīng)的增大一倍。而對(duì)于鋁塊2和松木1，兩者的質(zhì)量是相同的，根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系m=pV，就可知松木的密度會(huì)小。這道題雖然簡(jiǎn)單，學(xué)生通過(guò)觀察數(shù)據(jù)，已經(jīng)慢慢地在接觸這種研究方法。在之后練習(xí)到難的問(wèn)題時(shí)，就會(huì)有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，比如探究壓強(qiáng)、液體內(nèi)部的壓強(qiáng)的問(wèn)題，學(xué)生必須分析不同的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行整合，才能解決問(wèn)題。

知識(shí)必須要在實(shí)踐中得到升華，只有經(jīng)過(guò)不斷地練習(xí)，才能將其融會(huì)貫通。教師可以將題型變化形式，將不變的原理裝入不同的“外套”里去，讓學(xué)生真正學(xué)會(huì)這種方法。通過(guò)訓(xùn)練做題，學(xué)生不斷精益求精，不斷進(jìn)步。

通過(guò)對(duì)不同物理公式的探究，學(xué)生接觸到新的科學(xué)方法——控制變量法。通過(guò)學(xué)習(xí)這種方法，學(xué)生可以認(rèn)識(shí)不同物理量之間的關(guān)系，進(jìn)而加深對(duì)公式的理解。在整個(gè)過(guò)程中，教師都要以重點(diǎn)知識(shí)作為切入點(diǎn)，注重培養(yǎng)學(xué)生主體的行為和思維，目的是提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

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（作者單位：江蘇省泰州市大馮初級(jí)中學(xué)）endprint