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浅谈初中物理电学之控制变量法的运用

发表时间：2021/8/5 来源：《中小学教育》2021年9月2期作者：李秀琼

[导读] 电学是初中物理课程中的一个重要模块，所以我们应该非常重视这部分的教学。然而，由于学生年龄的特殊性和物理电学的复杂性，学生在实际电学学习中的学习效果并不理想。因此，学生要想在初中阶段掌握物理和电学知识，取得良好的学习效果，就要采用合适的学习方法，而控制变量法就是一种可以帮助学生提高学习效果的方法。

李秀琼四川省南部中学四川南充 637300
摘要：电学是初中物理课程中的一个重要模块，所以我们应该非常重视这部分的教学。然而，由于学生年龄的特殊性和物理电学的复杂性，学生在实际电学学习中的学习效果并不理想。因此，学生要想在初中阶段掌握物理和电学知识，取得良好的学习效果，就要采用合适的学习方法，而控制变量法就是一种可以帮助学生提高学习效果的方法。
关键词：初中物理电学；控制变量法；学习效率
中图分类号：G652.2 文献标识码：A 文章编号：ISSN1001-2982 （2021）9-191-01

        在初中物理教学中，除去经典力学部分，电学就是另一项重要的教学内容，在初中物理考试中，电学试题的出现比例也是相当高的，解决电学问题的过程中也会经常涉及控制变量法的应用，因此学生如果能熟练掌握控制变量法，便可以很快速地解决初中物理电学问题。利用控制变量法主要是帮助学生理清电阻、电流、电压三者之间的关系，这样能有效地提高学生的学习效率。
        一、控制变量法的概述
        在物理学中，每个物理量都有影响其物理量的条件或因素。这些因素和条件的变化将引起物理量的变化。控制变量法是指在一个物理量中改变需要研究的因素，保持其他因素不变，然后观察在这个过程中物理量是如何随着所选因素的变化而变化的。从而确定物理量与所选因素之间的数量或逻辑关系。控制变量法有助于学生对电学有一定的认识，并在此基础上逐步加深对电学的认识。通过建立对物理量影响因素的认知，提高学生解决实际物理问题的能力。
        控制变量法能够将复杂的物理电学问题变得简单，但是初中生由于年龄限制，还不能独立、有效地运用控制变量法，因此在教学过程中，教师一定要充分发挥引导作用，帮助学生建立起在解决初中物理电学问题时正确使用控制变量法的意识。
        二、控制变量法在初中物理电学中的应用
        1.控制变量法在物理规律中的运用
        欧姆定律是物理学中最重要的定律之一，是电学中最为基础的内容，它将电流、电压和电阻三者之间的关系进行了串联。在电学的学习中，学生首先接触的是电流、电压和电阻这三个概念。在探究三者关系时，学生可以充分运用控制变量的方法展开学习，通过设计实验，在保持其他因素不变的情况下，改变某一因素，并通过认真观察，明确欧姆定律的内容。
        首先，保持电阻R不变，将导体的电压U进行适当调整，然后研究电流I和电压U之间的相互联系。保持电阻值不变应当将电阻值固定起来。要观察电阻值不变的情况下，电压值的变化情况，可以通过以下两种方式实现：一是调整电源两侧的电压，以此改变导体两侧的电压值。如此一来，学生通过使用控制变量法，可以更好地了解电流和电压之间的关系。二是通过调整滑动变阻器，以此改变电阻R两侧的电压值，滑动变阻器可以使电阻两端的电压发生变化，帮助学生明确电阻电路。

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        其次，保证导体两侧的电压值U固定，通过调整电阻值探究电阻和电流之间的关系。在对电阻值进行调整时，应当通过更换不同定值的电阻来实现。在保持电压值不变的情况下，对电阻进行调整，并观察电阻值的变化对电流和电阻之间关系的影响，主要有以下两种方式实现方式：一是使用统一的电源，以保证导体两侧的电压固定，同时也是为了方便更换不同定值的电阻，这可以使得电流和电阻的关系直观地呈现在学生面前。二是在实验中采用干电池，容易对实验产生影响，造成一定的误差。这是由于干电池自身带有电阻，电阻两侧的电压会在外接电阻的影响下发生变化。在更换电阻的过程中，如果滑动变阻器的滑片失效，容易引起电阻两侧的电压产生变化，这种情况下，电流与电压之间的关系就不能得到应有的体现，所得出的结果就会有误差，学生也比较容易落入这样的误区之中。
        2.运用控制变量法了解物质的电阻
        在学习电阻知识之前，学生更容易掌握电路中电流和电压的知识。但是，学生并没有掌握学习物理电气的科学方法，这就需要教师在教学中引导和应用控制变量法。例如，教师可以介绍一些经典的电气例子，在课堂上进行讲解。在学生先掌握电流和电压概念的前提下，再学习电阻，就不会有太多的学习压力。在讲完阻力的概念后，教师应该上一堂物理课，用控制变量的方法解释一些经典的例子。
        学习物体电阻时，必须让学生在电路学习中优先掌握电流和电压的基本知识，这样就不会在学习电阻值的过程中有很大的学习压力。在研究物质电阻时，学生首先要猜想电阻的大小与什么因素有关，得出的结果一般是：电阻与制造的材质、粗细（横截面）、温度、长短、形状等等有关。相关实验中，在研究某一因素时，要保证其他的因素都是一样的，例如研究电阻与长度的关系时要采用同样材质的电阻材料，保证其粗细和形状一样，放在电路中通电相同时间以确保电阻的温度保持一致，通过改变电阻的长短，观察电流表的度数，得出电阻值与导体长度之间的关系。在研究其他变量时也采用相同的办法，只保证一个变量而其他因素保持不变。控制变量法研究导体电阻值问题是该探究方法的一个典型特例，正确使用控制变量法能够帮助学生更加明白地了解电学知识，明确几个电学要素之间的关系。
        3.控制变量法在物理课后习题中的运用
        物理中最为常见的一种题型是比较物理量的大小，这种题型看似容易，实则是学生在考试中的最容易失分的地方，这源于学生并没有真正掌握解题的技巧，一开始就进入了错误的思考模式，而控制变量法的运用，可以帮助学生掌握解题技巧。控制变量法通常是指两个或以上的因素对某一物理量的影响，在进行大小的比较时，应当保持一个以上的因素不变，并将其余的因素改变，同时研究物理量的变化情况。
        控制变量法在初中物理电学教学中具有重要的地位和作用，它也是帮助学生今后研究和解决各种物理问题的重要方法。初中生在学习过程中应熟练掌握控制变量法，以方便他们今后研究其他的科学问题。在实际的物理电学教学中，教师除了要教会学生掌握控制变量法来讨论问题，还要指导学生学会掌握物理规律和理论概念，而不是随便地将控制变量法运用到那些不切实际、不能使用控制变量法的问题上去。
参考文献：
[1]李守海.控制变量：初中物理教学中的重要方法[J].课程教育研究，2014（12）.
[2]封园丽.浅谈初中物理实验教学的作用[J].学周刊，2015（5）.