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物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题,而只改变其中的某一个因素,从而研究这个因素对事物影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。它是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。例如:在研究“电阻上的电流跟电压的关系”时,确定对象是电流以后,引导学生采用控制变量法进行探究实验。先控制一个物理量——电阻不变,研究电流与电压的关系,再控制另一个物理量———电压不变,研究电流与电阻的关系,最后综合这些关系得出结论。又如研究“压力的作用效果与哪些因素有关”、“导体的电阻与那些因素有关”、“磨擦力的大小与哪些因素有关”等。教师在进行实验思想和方法的教学中应精心设计,创设情景,循序渐进,使学生掌握并会应用。
“控制变量法”是初中物理中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一。
控制变量法广泛应用于初中物理实验过程中,它是探索客观物理规律最常用的、最有效的一种科学方法。
控制变量法是为了研究物理量之间的关系所用。具体做法是根据研究目的,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。举例来说,s=vt,即路程=速度×时间。这个公式可以用控制变量法来研究,就是说,知道“速度”、“路程”、“时间”,但为了研究出“路程=速度×时间”这个公式,我们要采用控制变量法。
研究的方法是这样的, 我们让一辆小车匀速行驶一段时间,然后看它的路程。为了研究路程跟“速度”、“时间”是什么关系,我们先让小车以不同的速度行驶相同的时间,比较两种情况下行驶的路程。例如:先以3m/s的速度行驶5秒,记下路程15m;接着以9m/s的速度行驶5秒,记下路程45m,这样,我们可以看到在同样的时间里,速度翻了几倍,路程也翻了几倍,即路程和速度成正比。注意在这个例子中,我们故意让小车两次行驶的时间保持一致(都是5秒),从而就可以发现“路程和速度成正比”这个关系,因为是控制住“时间”这个变量,使其不变,来研究问题,所以这种方法叫“控制变量法”。同样的,如果我们控制住“速度”这个变量,也同样可以发现“路程和时间成正比”这个关系。(做法就是,让小车以相同的速度行驶不同的时间,比较两种情况下行驶的路程)。
在初中物理教学中,还有许多概念或规律的探索和推导实验过程中,常常运用到“控制变量法”,如在引导学生探索“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,最终得出欧姆定律”和探索“力的作用效果同力的哪些因素有关,最终得出力的三要素”等实验过程中都用到了这一科学方法,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。
在利用物理知识去分析和解决一些实际问题时,如能灵活运用“控制变量法”进行分析,有时可起到事半功倍的效果。
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,比如,用控制变量的思路可以比较物理量的大小、用控制变量的思路突破动态电路的难点分析等。
例如,已知甲导体的电阻比乙导体的电阻大,把它们并联在电路中,比较甲的电功率和乙的电功率。
我们知道,求解电功率的公式比较多,如P=UI,P=U2/R,P=I2R。有部分学生遇到这类问题往往无从下手。电功率与电压、电流、电阻其中两个因素有关,引导学生用“控制变量法”的思路解决这类问题,关键在于首先根据题目已知找到相同的因素,只让一个因素发生变化,再分析电功率与另一个变量之间的关系。具体分析如下:并联时,各支路两端电压相等,所以我们可以选择P=U2/R或P=UI。已知R甲>R乙,可根据P=U2/R直接得出P甲R乙,并联电路可知I甲 可见,在解决物理问题时,如能恰当运用科学方法进行分析,确实能起到提高解题速度与准确率的良好效果。更为重要的是,通过这一实际问题的解决过程,使学生对如何应用“控制变量法”等科学方法去分析、解决问题作了有益的尝试。在初中物理(如在力学、电学、热学)中,可用“控制变量”这一科学方法去分析解决的实际问题还很多,这就为学生灵活应用这一科学方法解决问题提供了保证。
“控制变量法”是初中物理中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一。
控制变量法广泛应用于初中物理实验过程中,它是探索客观物理规律最常用的、最有效的一种科学方法。
控制变量法是为了研究物理量之间的关系所用。具体做法是根据研究目的,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。举例来说,s=vt,即路程=速度×时间。这个公式可以用控制变量法来研究,就是说,知道“速度”、“路程”、“时间”,但为了研究出“路程=速度×时间”这个公式,我们要采用控制变量法。
研究的方法是这样的, 我们让一辆小车匀速行驶一段时间,然后看它的路程。为了研究路程跟“速度”、“时间”是什么关系,我们先让小车以不同的速度行驶相同的时间,比较两种情况下行驶的路程。例如:先以3m/s的速度行驶5秒,记下路程15m;接着以9m/s的速度行驶5秒,记下路程45m,这样,我们可以看到在同样的时间里,速度翻了几倍,路程也翻了几倍,即路程和速度成正比。注意在这个例子中,我们故意让小车两次行驶的时间保持一致(都是5秒),从而就可以发现“路程和速度成正比”这个关系,因为是控制住“时间”这个变量,使其不变,来研究问题,所以这种方法叫“控制变量法”。同样的,如果我们控制住“速度”这个变量,也同样可以发现“路程和时间成正比”这个关系。(做法就是,让小车以相同的速度行驶不同的时间,比较两种情况下行驶的路程)。
在初中物理教学中,还有许多概念或规律的探索和推导实验过程中,常常运用到“控制变量法”,如在引导学生探索“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,最终得出欧姆定律”和探索“力的作用效果同力的哪些因素有关,最终得出力的三要素”等实验过程中都用到了这一科学方法,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。
在利用物理知识去分析和解决一些实际问题时,如能灵活运用“控制变量法”进行分析,有时可起到事半功倍的效果。
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,比如,用控制变量的思路可以比较物理量的大小、用控制变量的思路突破动态电路的难点分析等。
例如,已知甲导体的电阻比乙导体的电阻大,把它们并联在电路中,比较甲的电功率和乙的电功率。
我们知道,求解电功率的公式比较多,如P=UI,P=U2/R,P=I2R。有部分学生遇到这类问题往往无从下手。电功率与电压、电流、电阻其中两个因素有关,引导学生用“控制变量法”的思路解决这类问题,关键在于首先根据题目已知找到相同的因素,只让一个因素发生变化,再分析电功率与另一个变量之间的关系。具体分析如下:并联时,各支路两端电压相等,所以我们可以选择P=U2/R或P=UI。已知R甲>R乙,可根据P=U2/R直接得出P甲