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【研究论文】“控制变量法”在物理实验探究中的应用

2017-06-26 16:52阅读:
【研究论文】
“控制变量法”在物理实验探究中的应用
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。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,控制变量法作为一种常用的、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广泛的应用,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。
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。
1、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,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、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,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。
2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。
例: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。
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。
1、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,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。
2、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。

【参考文献】:
1、中华人民共和国教育部制.《全日制义务教育物理课程标准》(实验稿),
北京师范大学出版社 2001
2、季德祥 著《例析物理实验题中“控制变量法”的应用》

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