第4頁共7頁控制變量法在新課標八年級物理中的應用廣東省佛山市南海石門實驗中學黃鎮(zhèn)鵬【摘要】“控制變量法”是初中物理中常用的探索問題和分析解決問題的科學方法之一，本文中作者根據(jù)自己使用新課標人教版八年級物理教材兩年的經(jīng)驗，就“控制變量法”在人教版八年級物理教學中的應用作一探討與總結(jié)．【關鍵詞】控制變量法、新課標、八年級物理、應用【正文】自然界發(fā)生的各種現(xiàn)象往往是錯綜復雜的，并且被研究對象往往不是孤立的，總是處于與其他事物和現(xiàn)象的相互聯(lián)系之中，因此影響研究對象的因素在許多情況下并不是單一的，而是多種因素相互交錯、共同起作用的。要想精確地把握研究對象的各種特性，弄清事物變化的原因和規(guī)律，單靠自然條件下整體觀察研究對象是遠遠不夠的，還必須根據(jù)研究目的、運用一定手段（實驗儀器、設備等）主動干預或控制自然事物、自然現(xiàn)象發(fā)展的過程，對研究對象施加人為的影響，造成特定的便于觀察的條件，在特定的觀察條件下探索客觀規(guī)律，這就是控制變量的方法。例如為了研究某物理量同影響它的三個因素中的一個因素之間的關系，可將另外兩個因素人為地控制起來，使它們保持不變，以便觀察和研究該物理量與這一因素之間的關系．“控制變量法”是初中物理中常用的探索問題和分析解決問題的科學方法之一，在運用“控制變量法”研究物理問題時，首先應明確我們要探究什么規(guī)律，即研究的主體是什么，分清該主體受那些因素的共同影響，接著在改變某一因素的同時控制其他因素不變，把多因素的問題變成多個單因素的問題，分別從而找出主體與該因素的關系，最后再綜合解決得到規(guī)律。本文中作者根據(jù)自己使用新課標人教版八年級物理教材兩年的經(jīng)驗，就“控制變量法”在人教版八年級物理教學中的應用作一探討與總結(jié)．一、控制變量法在新課標人教版八年級《物理》上冊中的應用1．探究聲速與介質(zhì)種類、介質(zhì)溫度的關系。在這一問題中，聲速是研究的主體，介質(zhì)種類和介質(zhì)溫度是影響聲速大小的兩個因素。聲音的傳播需要介質(zhì)，聲速的大小跟介質(zhì)的種類有關，還跟介質(zhì)的溫度有關。在溫度相同的情況下，介質(zhì)種類不同，聲速不同，例如在聲在25℃的煤油中速度為1324m/s，在25℃的海水中速度為1531m/s。在課本第15頁的“小資料”表中，銅、鋁和鐵后面都標有（棒）字樣，這是因為固體中的聲速與固體形狀也有關系，在有限大小的棒狀固體中的聲速與理想情況下的無限大固體中的聲速不同?！靶≠Y料”給出的聲速值就是聲音在有限銅、鋁和鐵棒內(nèi)傳播速度的大小。一般來說，聲速在固體中最大，液體中次之，氣體中最小。在介質(zhì)種類相同的情況下，介質(zhì)溫度不同，聲速不同，例如聲速在0℃的空氣中為331m/s，在15℃的空氣中為340m/s，在25℃2、探究音調(diào)由哪些因素決定。在講“聲音的特性”這一新課時，舊教材有一道典型的題目“探究琴弦的音調(diào)與哪些音調(diào)有關”，新教材對決定音調(diào)高低的因素沒有過多探究，而只是用了一把鋼尺做實驗，并采用了控制變量法，保持鋼尺兩次振動幅度大致相同，改變鋼尺伸出桌邊的長度，比較兩種情況下鋼尺振動的快慢和發(fā)聲的音調(diào)，得出結(jié)論：音調(diào)由物體振動的頻率決定。3、探究影響蒸發(fā)快慢的因素。影響蒸發(fā)快慢的因素有三個：液體溫度、液體表面積和液面上方空氣流動速度。探究液體溫度對液體蒸發(fā)快慢的影響時，我們可以同時在兩張玻璃片上分別滴一滴酒精（盡量控制酒精的量一樣多），使酒精的表面積和液面上方空氣流動速度相同，然后對其中一滴酒精加熱，觀察兩滴酒精蒸發(fā)的快慢，得出結(jié)論：在液體表面積和液面上方空氣流動速度相同時，液體溫度越高蒸發(fā)越快；探究液體表面積對蒸發(fā)料和長度相同，改變接入電路導體的橫截面積（為使實驗效果明顯，應使得導體橫截面積相差大一些），觀察燈泡的亮度以及電流表讀數(shù)，得到結(jié)論：導體橫截面積越大電阻越小。3、探究通過導體的電流受哪些因素影響。在引出歐姆定律之前，新教材安排了一節(jié)實驗課“探究電阻上的電流跟兩端電壓的關系”，教材采用這樣的做法：分別在兩個定值電阻下測出電壓和電流值，然后畫出每個電阻的U－I關系圖像（別忘了電壓為零時電流也為零，即圖像經(jīng)過坐標原點），從圖像中我們可以找出電流與電壓的關系：在電阻保持不變時，電流與電壓成正比。而且我引導學生有意識地在換第二個電阻進行實驗時，調(diào)節(jié)滑動變阻器使得電壓表有幾組讀數(shù)與第一個電阻的電壓相同，然后再根據(jù)那幾組讀數(shù)，畫出R－I圖像，從圖像中找出電流與電壓的關系：在電壓保持不變時，電流與電阻成反比。綜合起來得到歐姆定律：導體中的電流，跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比。整個過程一定要非常清晰：電流是研究的主體，電壓和電阻是影響其大小的因素，所以表述關系時電流一定要說在前面。4、探究電功率受哪些因素影響。新教材在講解“電功率”這一課時，給出了電功率的定義式P＝W/t和測量式P＝UI，由這兩個式子我們可以得出：1）在消耗的電能（電功W）一定時，電功率P與t成反比；在時間t一定時，電功率P與電功W成正比；2）在電壓U一定時，電功率與電流I成正比；在電流I一定時，電功率P與電壓U成正比。當然，這兩個結(jié)論是共通的，因為電功W＝UIt。如果加入歐姆定律I＝U/R，則可以得到電功率P的兩條推導公式P＝U2/R和P＝I2R，由兩條推導公式可知：1）在電壓U一定時，電功率P與R成反比；在R一定時，電功率P與電壓U的平方成正比；2）在電流I一定時，電功率P與電阻R成正比；在電阻R一定時，電功率P與電流I的平方成正比。這兩個結(jié)論中電功率P與電阻R的關系截然相反，但這并沒有矛盾，因為電功率P與R到底成什么比要看是電壓U保持不變還是電流I保持不變。5、探究電功（電熱）受哪些因素影響。新教材淡化了“功”的概念，轉(zhuǎn)而給出讓初中學生更容易接受和理解的“電熱”概念。在“電與熱”這一節(jié)課中，先是安排了兩個演示實驗：（1）兩個燒瓶中盛著等量的煤油，瓶中各浸泡著一段銅絲和鎳鉻合金絲（鎳鉻合金絲電阻大些），然后將兩個瓶串聯(lián)，通入電流，觀察通電一段時間兩個瓶中溫度計示數(shù)變化。在這實驗中，串聯(lián)兩段電阻絲使得電流和通電時間相同，而改變了電阻的大小，則實際上是研究電熱與電阻的關系。實驗表明，在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。（2）選用上個實驗中的鎳鉻合金絲瓶子，在通電時間相同的情況下，分別通入大小不同的電流，觀察什么情況下產(chǎn)生的熱量多。在這實驗中，兩種情況下使用同一個瓶子保持了電阻不變（忽略溫度對電阻的影響，因通電時間不長），通電時間也相同，而改變了電流的大小，則實際上是研究電熱與電流的關系。實驗表明，在通電時間、電阻相同的情況下，通過電流越大，產(chǎn)生的熱量越多。我們還可以使用實驗（2）的儀器，保持電阻和電流相同，研究電熱與通電時間的關系，實驗也表明，在電阻和電流相同的情況下，通電時間越長，產(chǎn)生的熱量越多。綜合以上結(jié)論，可得焦耳定律：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比，用公式表達為Q＝I2Rt。為了減輕學生負擔，新教材中沒給出“純電阻”的概念，但在一些解題中，如能應用“Q＝W＝Pt”則能加快解題效率，故我讓學生這樣簡單記憶：凡是那些電能全部轉(zhuǎn)化成熱能的用電器，在計算電熱Q的時候可以使用“Q＝W＝Pt”這一公式，事實證明效果很好。6、探究電磁鐵磁性強弱受哪些因素影響。新教材在講“電磁鐵”一節(jié)時，安排了一個實驗“研究電磁鐵”，讓學生制作電磁鐵并研究影響電磁鐵磁性強弱的因素。實驗主要分三個探究步驟：（1）保持導線匝數(shù)和鐵心不變，改變電流的大小，觀察兩張情況下電磁鐵吸引大頭針的數(shù)量，從而得到實驗結(jié)論：在匝數(shù)和鐵心不變時，電流越大電磁鐵磁性越強；（2）保持匝數(shù)和電流不變，一次有鐵心一次無鐵心，觀察兩種情況下電磁鐵吸引大頭針的數(shù)量，得到實驗結(jié)論：在匝數(shù)和電流不變時，有鐵心時電磁鐵磁性越強；（3）保持電流和鐵心不變，改變匝數(shù)的