控制变量法(整合)

控制变量法:某个事物由多个变量影响和制约时，将其它的因素进行控制（使之相等，即影响相同），而只改变其中的某一个因素，从而研究这个因素对事物的影响，这样的研究方法就叫控制变量法。即把多个因素的问题变成多个单因素的问题，再分别加以研究。它是初中物理科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。这种方法在物理学中被广泛应用。

针对练习：

1、（04济南）在学习吉他演奏的过程中，小华发现琴弦发出声音的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行研究，经过和同学们讨论，提出了以下猜想。

猜想一：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关；

猜想二：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关；

猜想三：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关。

为了验证上述猜想是否正确，他们找到了下表所列9种规格的琴弦。因为音调的高低取决于声源振动的频率，于是借来一个能够测出振动频率的仪器进行实验。

编号材料长度(m) 横截面积(mm2)

A 铜60 0.76

B 铜60 0.89

C 铜60 1.02

D 铜80 0.76

E 铜

F 铜100 0.76

G 钢80 1.02

H 尼龙80 1.02

I 尼龙100 1.02

⑴为了验证猜想一，应选用编号为、、的琴弦进行实验。为了验证猜想二，应选用编号为、、的琴弦进行实验。表中有的材料规格还没填全，为了验证猜想三，必须知道该项内容。请在表中填上所缺数据。

⑵随着实验的进行，小华又觉得琴弦音调的高低，可能还与琴弦的松紧程度有关。为了验证这一猜想，必须进行的操作是。

二、课堂检测：

2、(05年河南)如图，老师用同样的力吹一根吸管，并将它不断剪短，他在研究声音的( )

A.响度与吸管长短的关系

B.音调与吸管材料的关系

C.音调与吸管长短的关系

D.音色与吸管材料的关系

3、(05年河南)某同学为研究导体电阻的大小与长度、材料、横截面积是否有关，他保持电路两端的电压不变，把下表中的合金线分别接入该电路中，测出通过合金线的电流大小进行对比研究，则( ) 序号长度(m) 横截面积(mm2) 材料

1 1 0.1 镍铬

2 0.5 0.1 镍铬

3 1 0.2 镍铬

4 1 0.1 锰铜

A.采用序号1与2对比，是研究电阻是否与材料有关

B.采用序号1与3对比，是研究电阻是否与横截面积有关

C.采用序号2与4对比，是研究电阻是否与长度有关

D.采用序号3与4对比，是研究电阻是否与横截面积有关

4、（08山东）体育课上老师安排男女同学分组打篮球,小华发现男女同学组的篮球落地后都会反弹,但反弹的高度却不同。篮球由静止开始下落,反弹的高度与哪些因素有关呢?小华与大家一起对这个问题进行了讨论,提出了不同的猜想。

猜想1：篮球反弹的高度可能与球的型号有关。

猜想2：篮球反弹的高度可能与下落的高度有关。

猜想3：篮球反弹的高度可能与地面材料有关。

于是,小华用两只充足气的#7(标准男子)、#6(标准女子)篮球及刻度尺,在水泥地面和木制地板上进行了实验。通过实验,得到的实验数据如下表：

⑴要验证猜想2，需要选用实验序号为、的两组数据进行分析。

⑵通过他的实验数据，可得到的结论是:篮球反弹的高度与 、 有关；与无关。

三、课后作业：

5、小兰在观察提琴、吉他、二胡等弦乐器的弦振动时，猜测：即使在弦张紧程度相同的条件下，发声的音调高低还可能与弦的粗细、长短及弦的材料有关。于是她想通过实验来探究一下自己的猜想是否正确。下表是她的实验时控制的琴弦条件。 ⑴如果小兰想探究弦发声的音调与弦的粗细的关系，你认为她应该选用表中编号为 的琴弦(只填写字母代号)。

⑵探究过程通常采用下列一些步骤：①分析归纳；②实验研究；③提出问题(或猜想)；④得出结论等。你认为小兰要完成本探究的全过程，所采取步骤的合理顺序应该是： (只填写数字代号)

6、在做“探究决定电阻大小的因素”的实验时，需要在电压相同的条件下，比较通过不同导线的电流，发现电阻大小的决定因素，下表是几种实验用导线的参数： ⑴为研究电阻与导体材料的关系，应在上表中选用导线C 和导线 。

⑵为研究电阻与导体长度的关系，应在上表中选用导线C 和导线 。 件 琴弦的材料

琴弦的 长度/cm 琴弦的横截 面积2

/mm

A 钢 20 0.3

B 钢 20 0.7

C 尼龙丝 30 0.5

D 铜 40 0.5

E 尼龙丝 40 0.5

导线代号 A B C D E F G

长度(m) 1.0 0.5 1.5 1.0 1.2 1.5 0.5

横截面积(mm 2) 3.2 0.8 1.2 0.8 1.2 1.2 1.2

材料 锰铜 钨 镍铬 锰铜 钨 锰铜 镍铬

⑶为研究电阻与导体横截面积的关系，应在上表中选用导线A和导线。

7、（05济南）小军同学通过高倍望远镜观察月亮，发现月面是凸凹不平的，如图12所示。这是由于流星在太空中运行到靠近月球时，在月球的引力作用下坠落到月面，与月面发生碰撞而形成的坑洞，叫做月坑。

小军同学猜想月坑的深度可能与流星的质量、体积及下落的

高度有关。

于是，他设计了一个用一只铺满厚厚的细沙的盘子和几个不

同的小球及刻度尺进行探究月坑深度的模拟实验，如图13所

示。经过实验，数据记录如下表：

实验序号质量m/g体积V/cm3下落高度h/cm 坑的深度d/mm

1 20 7.5 50 2.6

2 20 7.5 60 3.5

3 20 7.5 70 5.0

4 20 2.

5 70 11.3

5 20 1.8 70 12.4

6 60 7.5 70 14.6

7 85 7.5 70 15.9

请你分析实验数据，并回答下列问题：

⑴由1、2、3三组数据可得：“月坑”的深度与流星的有关。

⑵由、、三组数据可得：“月坑”的深度与流星的质量有关。

⑶“月坑”的深度还与流星的体积有关：体积越大，“月坑”的深度。

⑷请你结合小军的研究过程就“影响月坑深度的因素”问题提出另外一个猜想：

。

“控制变量法”---物理探究活动中的常用方法

曾都区淅河镇中心学校闻中强余家秀

摘要：“控制变量法”是物理探究活动中的常用方法之一，本文旨在说明“控制变量法”在物理探究活动中的常用性以及让学生掌握此方法的重要性。

关键字：控制变量法探究性学习物理探究方法

素质教育重要的着眼点是要改变学生的学习方式。时代的发展与社会的变迁已使人们充分认识到，必须按照时代的特征和变化特点，在教学中充实新的学习方式，即创设一种情景，让学生进行主动探索、发现和体验，从中学会对大量信息的收集、分析和判断，从而增强应对急剧变化的环境的能力和发展创造能力。这种学习方式就被人称做“探究性学习”。

“探究性学习”是指学生在教师指导下，以类似科学探究的方式去获取知识和应用知识的学习方式。这个表述包含了以下几层含义：“学生在教师指导下”，表明了学习活动中的师生关系。①探究性学习是在学校教育和集体教学的环境中进行的。它有别于个人在自学过程中自发的、个体的探究活动。②在学习过程中，学生需要的是指导或帮助，不仅仅是传授或教导。教师的主要职责是创设一种有利于探究性学习的情景和途径。“以类似科学探究的方式”，表明了学习的基本形式。科学探究的本质是人类对未知世界的探究，在这种探究活动中，人们通过假设、想象、实证、逻辑等方式方法来认识世界、追求真理。在探究性学习的过程中，学习者将模拟科学家的探究方法和探究过程，提出问题并解决问题。如通过讨

论、课题探究、方案设计、模拟体验、实验操作、社会调查等各种形式，探究与社会生活密切相关的各种现象和问题。中小学生的探究从探究过程说，大多并不具备严格意义上科学探究的严谨性和规范性，从探究结果看，一般是已有科学探究成果的“再发现”。因此，探究性学习的实质是学习者对科学探究的思维方式和探究方法的学习运用，通过这样一种基本形式和手段，培养创新意识和实践能力。“获取知识和应用知识”，表明了学习的基本内容。这包括学习如何收集、处理和提取信息；如何运用有关的知识来解决实际问题；如何在探究过程中与人交流和合作；如何表述或展示探究的成果等等。探究性学习关注的是学习过程，并不着重结果，学习者是否掌握某个具体知识并不重要，关键是能否对所学的知识和积累的经验有所选择、判断、解释、运用，从而有所发现、有所创造。

方法论告诉我们，任何科学本身就规定有掌握它的科学方法，物理学也不例外。物理学本身就包括概念、规律的基础知识和科学方法两部分，而且这两部分又是紧密结合在一起的，人们在探索和发现物理规律的过程中，逐渐形成了一系列研究物理学的科学方法。法国教育家第斯多惠指出：“一个坏的教师是廉价奉送真理，一个好的教师教人发现真理”。这就要求我们在物理教学中，不仅告诉学生物理结论，更重要的是让学生了解物理学家是如何提出问题，采取什么方法探究问题，还要尽量创造带有研究气氛的教学环境，使学生领会物理学家的思想方法和研究方法，这对学生学会正确地进行思维，掌握科学的方法，抓住知识的来龙去脉，弥补学生的干燥，激发学习兴趣，树立热爱科学的信念大有益处。如果让学生掌握了好的学习方法，就会对学生学习新知识起到能动的作用。

物理学是一门实验科学，“控制变量法”是物理学中探索问题和分析解决问题的科学方法之一。世界是普遍联系的，自然界发生的各种现象往往是错综复杂的，并且被探究的对象往往不是孤立的，总是处在与其他事物和现象的相互联系之中，因此影响探究对象的因素在许多情况下并不是单一的，而是多种因素相互交错、共同起作用的。譬如说电磁铁的磁性的强弱，不仅仅与线圈中电流的强弱有关，还跟线圈的匝数以及是否插入铁芯有关系。要想精确地把握探究对象的各种特性，弄清事物变化的原因和规律，单靠自然条件下整体观察探究对象是远远不够的，还必须对探究对象施加人为的影响，造成特定的便于观察的条件，这就是“控制变量法”。

首先，在初中物理实验过程中，控制变量法是一种最常用的、非常有效的探索客观物理规律的科学方法．具体做法是根据探究目的，运用一定的手段（控制实验仪器设备等）主动干预或控制自然事物、自然现象发生发展的过程，在特定的观察条件下去探索客观规律．例如，在引导学生探索、探究影响蒸发快慢因素的实验中，将两份少量等质量的水，分别放在同样的碟子中，一个置于太阳光的照射下，一个置于室内，可以探究温度的高低对水分蒸发快慢的影响；同样情况的两个碟子都放置在室内环境中，让风扇对着其中的一个碟子吹，从而探究水分蒸发的快慢跟空气流速的关系；将少量同等质量的水，一份装在瓶中，一份装在碟子里，都放在实验室里环境中，可以探究水分蒸发的快慢跟液体表面积大小的关系；将少量等质量的水和酒精，分别倒在同样的碟子中，可以探究不同的液体在同样的条件下，蒸发的快慢是不一样的，即蒸发的快慢还跟液体的种类有关。从这个实验中可以看出，在探究蒸发的快慢跟其中任何一个因素间的关系时，必须控制其它因素，使其它因素保持不变或保持相同，以排除其它因素的影响和干扰。这时可以向学生说明这种实验的方法就是“控制变量法”，再让学生运用这一方法系统地进行上述实验，使学生在实际操作过程中去体验这一科学方法。

在初中物理教学中还有许多概念或规律之探索和推导的实验过程中，都运用了“控制变量法”这一科学方法。如初中物理实验中探究通电导体在磁场中受力方向与哪些因素有关；探究电动机的转速与转向与哪些因素有关；探究电磁感应中的感生电流方向与哪些因素有关；探究改变内能的方法；探究物体吸收或放出热量的多少与哪些因素有关；探究滑轮组的机械效率与哪些引起因素有关；探究电功的多少与哪些因素有关，探究电流通过导体放热的多少与哪些因素有关；探索导电体中电流大小同其两端电压大小和其电阻大小之间的定性关系；探索力的作用效果同力的哪些因素有关等实验过程中都用到了这一科学方法。在初中物理中，可用“控制变量”去分析和解决的实际问题是很多的，这就为这一科学方法的教学和应用提供了很好的机会。通过对诸多类似实验的探究，可以使学生对“控制变量法”不断加深理

解，并逐步达到有意识地去应用的目的．

其次，作为研究物理问题的这种很重要很经典的“控制变量法”，已经出现在新世纪的各类考卷中，成为考查学生能力的重要方式，构成命题改革的一个新“靓点”。

例一：（湖北随州2003年中考变形）单摆往复摆动一次所用的时间，叫做单摆的周期。试猜想单摆的周期跟哪些因素有关？并设计一个验证其中某个因素跟单摆周期是否有关的实验方案。

例二：（湖北宜昌2000年中考）在研究决定电阻大小的因素时，若要研究导体的电阻跟横截面积有关系时，必须选取，相同而不同的电阻丝来做实验。

例三：利用学校篮球架上的横衬作实验。取一段棉线，一端拴上一个大锁，另一端系在弹簧测力计上。将棉线在横衬上绕一圈，拉住弹簧测力计使大锁不下落。再将棉线在横衬上绕两圈，重做上一实验发现弹簧测力计的示数变小了。再将棉线在横衬上绕四圈，重做该实验又发现弹簧测力计的示数几乎为零。这是一个探究增大摩擦力方法的实验，通过这个实验可以得出。

例四：有四位同学，为了研究物体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关，做了如下实验：在四个相同的烧杯中分别盛有水和煤油，用同样的加热器加热。下表是他们的实验记录：

（1）比较1、2两烧杯的实验记录，得出的结论是 ;

（2）比较3、4两烧杯的实验记录，得出的结论是 ;，

（3）比较1、3两烧杯的实验记录，得出的结论是 ;

（4）综合上述结论，物体温度升高时吸收热量的多少与 有关。

1．小兰在观察提琴、吉他、二胡等弦乐器的弦振动时，猜测：即使在弦张紧程度相同的条件下，发声的音调高低还可能与弦的粗细、长短及弦的材料有关。于是她想通过实验来探究一下自己的猜想是否正确，下表是她在实验时控制的琴弦条件。

号 次序 琴弦的

材料

琴弦的长 度/cm 琴弦的横 截面积/2mm A

钢 20 0.3 B

钢 20 0.7 C

尼龙丝 30 0.5 D

铜 40 0.5 E 尼龙丝 40 0.5

（1）如果小兰想探究琴弦发声的音调与弦的粗细的关系，你认为她应该选用表中编号为A 、B 的琴弦（只填写字母代号）。

（2）探究过程通常采用下列一些步骤：①分析归纳；②实验探究；③提出问题（或猜想）；④得出结论等。你认为小兰要完成本探究的全过程，所采取步骤的合理顺序应该是：③②①④ （只填写数字代号）

烧杯号 液体 质量（克） 初温（℃） 末温（℃） 加热时间（分）

1 水 200 20 28 8

2 水 100 20 28 4

3 煤油 200 20 28 4

4 煤油 200 20 24 2

（3）在上述探究过程中，总要控制某些因素，使它们保持不变，进而寻找出另外一些因素的关系。这种探究方法叫做“控制变量法”。请你再写出一个初中物理中用到这种方法的实验名称：探究电阻大小决定的因素或探究摩擦力大小决定的因素或探究液体压强大小决定的因素或探究电流跟电压、电阻的关系。2．为探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小丽同学作出以下猜想：

猜想A：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性.

猜想B：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强.

猜想C：外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强.

为了检验上述猜想是否正确，小丽所在实验小组通过交流与合作设计了以下实验方案用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕制若干圈，制成简单的电磁铁．图1所示的a、b、c、d为实验中观察到的四种情况。

根据小丽的猜想和实验，完成下面填空：

（1）滑动变阻器的作用 .

（2）通过比较两种情况，可以验证猜想A是正确的；通过比较两种情况，可以验证猜想B是正确的；

（3）通过比较d中两电磁铁，发现猜想C不全面，应补充的条件.

分析:从本题的猜想可以看出,决定电磁铁的磁性强弱的因素可能有三个,为了探究A是否正确,就只能改变A因素(即通断电),而其它因素都不变(如电流、线圈的匝数),这种思路就体现了控制变量的思想方法.而为了探究猜想B是否正确就只改变电流,bc两图中线圈的匝数是相同的,滑动变阻器的位置不同,体现了其它因素就不变(如线圈匝数、保持通电),只改变电流的思路.

解:(1)①保护电路②改变电路中的电流(2)ab；bc；(3)电流相同

“控制变量法”在实验探究中的应用

“控制变量法”是初中物理中最常见的一种科学研究方法。解决实验探究题时，运用“控制变量法”可以快速而准确地解决。

一、在实验设计题中的应用

例1.请你设计一个探究“滑动摩擦力与物体运动的速度是否有关”的实验。要求写出实验器材和实验步骤。

评析：当探究的问题为“一个因素与几个因素的关系”时，同时研究是非常复杂的，必须利用“控制变量法”。这种方法在实验设计题中经常用到。

滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关。要探究是否与速度有关，需要控制压力和接触面的粗糙程度不变，改变物体运动的速度，观察滑动摩擦力变化的情况，从而探究出滑动摩擦力与物体运动的速度是否有关。物体运动速度可以通过拉物体的快慢解决，物体选用木块，滑动摩擦力可以用弹簧测力计

测得。

设计方案：

实验器材：弹簧测力计、细线、木块、木板。

实验步骤：（1）将木板水平放置，木块置于其上，通过细线用弹簧测力计水平拉木块以某一速度做匀速直线运动，读出弹簧测力计的示数1F ；

（2）以再大、更大的速度重复上述实验过程，读出弹簧测力计的示数23F F 、；（3）分析实验数据123F F F 、、，得出结论。

二、在实验分析题中的应用

例2.在学习吉它演奏的过程中，小华发现琴弦发出的声音的音调高低是受各种因素影响的，他决定对此进行探究。经过和同学们讨论，提出了以下猜想：

猜想1：琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关；

猜想2：琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关；

猜想3：琴弦发出的声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关。

为了验证上述猜想是否正确，他们找到了下表所列9种规格的琴弦。

因为音调的高低取决于声源振动的频率，于是他们又借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验。

（1）为了验证猜想1，应选用编号为 、 、 的琴弦进行实验。

为了验证猜想2，应选用编号为 、 、 的琴弦进行实验。

表中有的材料规格还没有填全，为了验证猜想3，必须知道该项内容。请你在表中填上所缺数据。

（2）随着实验的进行，小华又觉得琴弦音调的高低，可能还与琴弦的松紧有关，为了验证这一猜想，必须进行的操作是：___________

编号

材料 长度/cm 横截面积/mm 2

A

铜 60 0.76 B

铜 60 0.89 C

铜 60 1.02 D

铜 80 0.76 E

铜 F

铜 100 0.76 G

钢 80 1.02 H 尼龙 80 1.02

I 尼龙 100 1.02

评析：首先要从给定的文字信息上，明确影响声音的几个可能因素：材料、弦的长短、弦的横截面积、拔弦用力大小、弦的松紧程度，然后根据表格中的信息解决本题。对于猜想1的验证，需要控制“材料、弦的长短、拨弦用力大小、弦的松紧程度”相同，改变“弦的横截面积”；对于猜想2的验证，需要控制“材料、弦的横截面积、拨弦用力大小、弦的松紧程度”相同，改变“弦的长短”；对于猜想3的验证，需要控制“弦的长短、弦的横截面积、拨弦用力大小、弦的松紧程度”相同，改变“材料”；对于（2）问，同样是这样思考。因此，掌握“控制变量法”是解答本题的关键。

参考答案：（1）A 、B 、C ；A 、D 、F ；80、1.02。

（2）取上述任意编号的一种琴弦，调整其松紧程度，用同样的力分别拨动琴弦，比较其音调的高低，然后分析得出结论。

三、在实验图像题中的应用

例3.如图1是阻值不同的两个电阻的电流随电压变化的图线（I —U 图线）。从

图中得到的下列结论中正确的是：

图1

A.R R 12

B.R R 12、串联后的总电阻的I －U 图线在区域II

C.R R 12、并联后的总电阻的I －U 图线在区域III

D.R R 12、并联后的总电阻的I －U 图线在区域I

评析：首先要明确I －U 图线的物理意义，实际上该图线就是根据姆定律I ＝

U R 作出的R 图线。要比较R 1与R 2的大小，由I ＝U R

可知，可以控制电流不变，通过分析电压U 1与U 2的关系，从而判断R 1与R 2的大小，或者可以控制电压不变，通过分析电流I 1与I 2的大小关系，从而判断R 1与R 2的相对大小。

参考答案：控制电流不变，如图2所示，过纵轴某一点I 0作横轴的平行线，交R 1、R 2于a 、b 两点，由图线可以看出：U 1＜U 2。

这样由I U R

=可知，当I 一定时，R 与U 成正比，所以R R 12<。 又因为R R R R 串并、><21（R 串为两电阻串联后的总电阻，R 并为两电阻并联后的总电阻，两电阻串联后的总电阻比任何一个串联的导体的电阻都要大，并联后的总电阻比其中最小的电阻还要小。）所以R 串线在区域III 内，R 并线在区域I 内。故答案为D 。

初中物理教学中“控制变量法”的应用

【摘要】新课程的实施对学生科学探究能力的培养十分重视，而“控制变量法”是常用的探究物理问题、分析和解决物理问题的最重要的方法。控制变量法是自然学科中常规的研究方法，也是初中物理教学中基础的重要的教法之一。它能将一些复杂的多变量的物理问题转化为简单的单变量的问题，将一些多因素的抽象的大问题，转化为直观的易于操控的小问题。教学中如果此法应用得当，将会非常地方便、快捷，省时、省力，而且能少走很多不必要的弯路，减少很多无谓的而且是艰辛的探索之路，收到事半功倍、一石二鸟的良好效益。本文就控制变量法在初中物理教学中的应用作一些粗浅的探讨，希望能起到抛砖引玉的作用。本文将从控制变量法已贯穿整个初中物理教学及控制变量法本身具备的优点的角度，讲述学生必须掌握这种科学的方法，最后介绍如何引导学生使用控制变量法。

【关键词】控制变量法、探究、分析、物理规律 新课程的实施对学生科学探究能力的培养是十分重视的，而在科学探究中最常用的方法，就是控制变量法。那么，什么是“控制变量法”？所谓控制变量，就是指适时地恰当地控制对我们所要研究的物理量相关的或会有影响的因素、条件，在众多的会引起我们的物理量发生变化的因素中，只让要研究的因素(物理量)发生变化、发生改变，看我们的物理量会如何随着这个因素的改变而改变，而让其它的暂时不研究的因素保持不变、保持相同。通过对相关测量数据的深入研究、分析判断、总结归纳，最后找出这个因素跟我们想要研究的物理量是什么关系，在众多因素的影响中，这个因素对我们的物理量的影响有多大，在这些变化中该因素到底占了多大的比重（贡献）等等。研究完一个因素，再用同样的办法去研究另一个因素，直到用枚举法研究完所有的因素为止。这就是控制变量法的要义与核心。

控制变量法在初中物理教学中的应用非常广泛、非常普遍，比如日常的物理规律、物理定律的教学，演示实验分组实验的教学，课内课外师生共同参与或学生独立进行的各类实验、探究以及各种复习资料、练习题册上相关的“比较物理量大小”等都有控制变量法大显身手、施展手脚的广阔天地。它不但可用来探究物理规律，同时也是分析、解决物理问题的好帮手。本文将从控制变量法已贯穿整个初中物理教学及控制变量法本身具备的优点的角度，讲述学生必须掌握这种科学的方法，最后介绍如何引导学生使用控制变量法。

一、控制变量法贯穿了整个初中物理教学

物理学是一门以观察和实验为基础的学科，大多数物理规律都是在实验的基础上建立起来的，要想让学生牢固地掌握和熟练运用物理规律，就必须培养学生探究物理规律的能力。

我国现行初中物理实验的结构体系如下：力学。演示实验52个，学生分组实验9个，小实验7个；热学：演示实验28个，学生分组实验3个，小实验5个；光学：演示实验14个，学生分组实验1个，小实验3个；电学：演示实验21个，学生分组实验9个，小实验3个；总数：演示实验145个，学生分组实验22个，小实验22个，再加上实验性习题18个，总计207个。我们通过试验，把结构体系作了如下调整：（一）22个学生分组实验中的10个改为边学边实验；（二）145个演示实验中的41个改为边学

边实验；（三）22个小实验中的8个和18个实验性习题中的13个改为边学边实验；（四）新增加了4个边学边实验。

控制变量法作为是一种常用的、有效的探索物理规律的科学方法，在初中物理新课程教学中得到了特别广泛应用，许多物理概念或规律的探索和推导，演示实验、分组实验的教学，都运用了“控制变量法”这一科学方法。

下表是课堂教学中应用了控制变量法的物理概念或规律及其对应变量：

序号概念或规律对应变量

1 声音的响度物体振幅、声源的远近

2 影响液体蒸发的快慢的因素液体温度、表面积、液体表面气流速度

3 影响导体电阻大小的因素导体的材料、长度、横截面积、温度

4 欧姆定律（导体中的电流）导体两端的电压、导体的电阻

5 焦耳定律电流、电阻、时间

6 影响电磁铁磁性的因素有无铁芯、线圈中电流大小、线圈匝数

7 通电导线在磁场中的受力方向通电导线电流的方向、磁场的方向

8 感应电流的方向磁场的方向、导体切磁感线的方向

9 速度路程、时间

10 压强压力、受力的面积

11 液体压强液体密度、液体深度

12 浮力液体密度、排开液体的体积

13 影响动能大小的因素物体的质量、物体的速度

14 影响重力势能大小的因素物体的质量、物体的高度

15 影响内能的因素物体的质量、温度，种类

16 热量的变化（热传递）比热容、质量、温度的变化

17 热量（燃烧燃料）：热值、质量

从表中罗列到的物理概念或规律可看到，控制变量法的应用贯穿整个初中物理教学，它是学生必须掌握和熟练应用的科学方法之一。

二、控制变量法的优点

控制变量法广泛应用于初中物理教学中，相应地，近几年的试题中也出现了很多需要利用这一方法解答的考题，也就是说，控制变量法不仅广泛应用于教学中，而且也广泛应用于试题分析中。其优点在教与练中突显。

（一）控制变量法能有序地分解和呈现物理探究问题。

当影响某一物理量变化的因素可能较多时，要研究这些因素的变化对该物理量是否有影响，这时就需要使用控制变量法去研究，将复杂的多变量的物理问题转化为简单的单变量的问题，将多因素的抽象的大问题，转化为直观的易于操控的小问题，造成特定的便于观察的条件，进行研究。通过对相关测量数据的深入研究、分析判断、总结归纳，最后找出这个因素跟我们想要研究的物理量是什么关系。

例如：在探究液体蒸发快慢时（猜想：液体蒸发的快慢可能与液体温度、液体表面积、液体表面气流速度等因素有关），要得出液体蒸发的快慢与液体温度之间具体关系的方法是：控制液体表面积、液体表面气流速度不变，只改变液体温度，判断液体蒸发的快慢的变化，从而得出规律；再采用类似的步骤分析得出液体蒸发的快慢与液体表面积、液体蒸发的快慢与液体表面气流速度之间的规律。

在这种探究过程中，控制变量法，有序地分解和呈现了物理问题，帮助学生对影响物理量的多个因素逐一进行研究。这种探究，思路非常清晰，能帮助学生快速、准确地设计和完成探究。

（二）控制变量法能帮助学生，迅速确定解题思路。

在试题中，除了实验探究中的应用外，控制变量法还经常用于比较物理量大小和分析、解析实际问题。掌握控制变量法，能帮助学生，在分析这些问题时，迅速确定解题思路，正确作答。

1、比较物理量的大小。

例1：甲、乙两种物质的质量和体积关

系如图所示，由图像可知（）

A．B．

C．ρ甲=ρ乙D．无法确定

这是一题利用控制变量法比较物理量（密度）大小的问题。思路：ρ=m/V,要比较密度大小,可通过控制质量相同,比较体积大小来解决；也可通过控制体积相同,比较质量大小来解决,所以答案应为B。

这类题目还有比较电阻、速度、功率等。

2、分析、解析实际问题。

例2：在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾，请你用学过的物理知识（如：电功率、焦耳定律），简要说明这是为什么？

这是一题利用控制变量法去解释实际问题的题目，题目讲述的是电线的发热问题，思路：关键是要找出对发热有影响和没有影响的物理量来分析说明。所以：对电线而言，其电阻不变，接入大功率的电炉后，电流显著增大，由电功率公式：P=I2R可知此时电线中的热功率显著增大，相同时间内发热也显著增多，所以在照明电路中接入大功率的电炉后，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。在初中物理教学中，用控制变量法去分析和解决的试题很多，如果此法应用得当，学生就能迅速确定解题：一看就知道该怎样做、该如何下手，先做什么、后做什么，对问题的解决能做到胸有成竹。

所以教师在教学中要注意培养学生用控制变量分析解题的思维能力，

学生只有掌握这种解题方法，才能为快速而准确地解题铺平道路。

三、如何引导学生使用控制变量法

控制变量法，能有序地分解和呈现物理探究的问题，能帮助学生在分析、解决问题时，抓住问题的本质，形成正确的解题思路，进而解决问题。所以帮助学生掌握这种实用的探究和问题推理方法，显得非常重要。

（一）引导学生用控制变量法探究物理规律

课堂上，在引导学生用控制变量法探究物理规律的时候，可采用以下步骤进行：提出问题讨论猜想控制变量进行探究总结规律。

例如：在初中学生刚开始学习控制变量法时：影响导体电阻大小的因素。

提出问题：影响导体电阻大小的因素有哪些？

讨论猜想：引导学生进行猜想（可引导学生观察分析课本常见的导体的电阻（率）的数据进行猜想，学生能比较容易地猜想到影响导体电阻大小的因素有：导体的材料、长度、横截面积）

控制变量进行探究：

（1）控制导体的材料、横截面积不变，探究电阻与导体长度的关系；

（2）控制导体的材料、长度不变，探究电阻与导体横截面积的关系；

（3）控制导体的长度、横截面积不变，探究电阻与导体材料的关系；

总结规律：

（1）导体的电阻与导体的长度有关，长度越长，电阻越大；

（2）导体的电阻与导体的横截面积有关，横截面积越长，电阻越小；

（3）导体的电阻与导体的横截材料有关。

在用控制变量法探究物理规律的过程中，应使学生认识到，具体的科学问题常常都是由多个因素共同造成的结果，帮助学生在科学探究中体会变量的概念、建立控制变量的初步意识。同时也使学生对控制变量法有了较系统的认识，对于以后用这种方法去探究其它类似的物理规律时也起到较好的示范的作用。

初中物理教学中，探究的实验比较多，在做大部分的探究实验时，都使用了控制变量法，只有掌握这种方法，同学们在做实验时才不会漫无目的，才能得出正确的实验结论，真正理解和掌握物理概念和规律，从而有利于学生研究性学习和创新能力的发展。

（二）引导学生用控制变量法去完成相关习题

近几年，初中物理试题中出现了很多需要利用控制变量法去解答的考题，所以，平时在课堂上，教师也应有目的地例析一些典型的题目，从不同角度、不同知识点去引导同学们运用控制变量法解决习题中的物理问题，使学生能熟习这类解题方法，从一始就能有目的应用这种方法解题和规范作答，提高学生的解题速度，提高正答率。

考核控制变量法的角度有很多，如运用控制变量法选择实验器材、分析实验设计是否合理、根据实验数据或现象写实验的结论、设计实验（包括实验步骤、实验电路图、记录实验数据的表格等）、比较物理量大小、解析实际问题等。下面从两个角度例举说明：

1、运用控制变量法，根据实验数据或现象写出实验的结论

例3：在“探究电阻上的电流跟电压关系”的实验中，小华同学用下图的电路图进行探究，它釆用改变电池节数的方法改变电压的大小，分别用定值电阻R1（5Ω）和R2（10Ω）进行6次实验，记录数据如下表：

次数电阻（Ω）电压（V）电流（I）

1 5 1.5 0.3

2 5

3 0.6

3 5 4.5 0.9

4 10 1.

5 0.15

5 10 3 0.3

6 10 4.5 0.45

（1）从实验次数1和2的数据可以看出：。

（2）从实验次数和的数据可以看出：在时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。

点评：这类试题主要考核学生运用控制变量法，用文字规范表达实验结论的能力，特别是表达实验结论时，一定不能漏写结论的前提条件（即被控量），否则得分会大打折扣。

2、运用控制变量法，按要求设计物理实验。

例4：如右图所示，同一水平桌面上放有长方体木块和铁块各一个，现想探究木块和铁块的下表面谁更粗糙，请你只利用一个量程满足实验要求的弹簧测力计，设计一个实验来验证你的猜想，写出实验的步骤、现象和结论。

点评：这类试题主要考核学生运用控制变量法设计实验以及对实验进行评价的能力。怎样才能比较出两物体表面的粗糙程度？影响滑动摩擦力大小的因素是压力的大小和物体表面的粗糙程度（分析变量）。因此，在压力相同时，摩擦力越大，物体的接触面越粗糙。因此在设计本题的实验方案时，首先要保证压力相同（控制变量），可将木块和铁块叠起来解决。

控制变量法是一种解决物理问题的科学方法，它不但能解决现有初中物理问题，对于一些初中没有学习过物理问题或其它学科的问题，也可以运用它来解决，教师也要注意引导学生触类旁通。

（四）控制变量法的教学充分体现了新课程的教育理念

新课程的核心理念是以学生发展为本，课程改革要培养学生的信息收集和整理的能力、发现问题和思考问题的能力、分析问题和解决问题的能力、终生学习和创新的能力以及生存和发展的能力。控制变量法的教学恰恰就锻炼了学生信息收集和整理的能力，培养了学生分析问题、解决问题的能力和创新的能力，掌握这种方法，学生还可以终生使用，终生受益。所以说，控制变量法的教学充分体现了新课程的教育理念。因而物理教师在传授知识的时，不仅要使学生掌握物理知识，而且要培养学生科学探究的能

力，特别是利用控制变量法探究物理规律的能力。这将为学生形成科研能力、探究能力、解决实际问题的能力打下坚实的基础，也将对他们的学业和今后的人生之路产生积极而深远的影响和促进。教学中，我们应该充分发挥控制变量法的优点，让其更好地为师生服务，为教学服务。