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    ["控制变量法"在初中物理课堂教学中的应用]初中物理控制变量法

    时间:2019-01-24 03:31:16 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站

      自然界中发生的各种物理现象往往是错综复杂、相互联系的,因此影响物理学研究对象的因素在许多情况下并不是单一、孤立的,而是多种因素相互交错、共同起作用的。物理学中对于多因素(多变量)的问题常采用控制因素(变量)的办法,即把多因素的问题转变为多个单因素的问题,分别加以分析研究,最后再综合解决。所以,要弄清事物变化的原因和规律,单靠自然条件下观察研究对象是远远不够的,还必须施加人为的影响,形成特定的便于观察的条件,这就是“控制变量”的方法。例如为了研究某物理量同影响它的三个因素中的一个因素之间的关系,可将另外两个因素人为地控制起来,以便观察和分析该物理量与这一因素之间的定量关系。
      在课堂教学中运用控制变量法去分析问题、解决问题有着不可低估的重要作用,下边就控制变量法分别在概念规律、实验设计、探究实验、演示实验、例题教学、习题设计中的应用各举一例作一探讨。
      一、控制变量法在密度概念教学中的应用
      1.质量相同(控制质量)的不同物质,定量地看,密度与体积成反比例关系。
      2.体积相同(控制体积)的不同物质,定量地看,密度与质量成正比例关系。
      3.物质相同(控制物质因素)的不同物体,定量地看,m/v的值不变,即质量与体积成正比例关系。
      同理,控制变量法还普遍的应用于速度、电功、功率、比热容、燃料的热值、力的三要素、参照物的选择等物理概念的教学中。
      二、控制变量法在欧姆定律教学中的应用
      1.把一电阻跟滑动变阻器串联起来,用滑动变阻器调节同一电阻(控制电阻)两端的电压,记录通过该电流,去探究电流与电压的关系;
      2.把两个阻值不同的电阻分别跟滑动变阻器串联起来,用滑动变阻器调节两个阻值不同电阻两端的电压并使之不变(控制电压),记录通过的电流,去探究电流与电阻的关系;
      3.通过定量分析,概括总结出欧姆定律。
      同理,控制变量法还应用在焦耳定律等物理规律的教学中。
      三、控制变量法在实验设计教学中的应用
      例:给你一个电池组(电压未知,且不变),一只电流表,一个已知最大阻值为Rab的滑动变阻器,一只开关和几根导线,请你设计只需连一次电路就能测出未知电阻Rx的方法。
      设计实验,如下左图所示。进行实验,分析测算。
      
      1.闭合开关,将变阻器滑片P移到a端,测出此时电路中电流I1。
      2.将滑片P移到b端,测出此时电路中电流I2,由I1Rx=I2(Rx+Rab),得Rx=I2Rab/(I1-I2)。(当然,也可将Rx与Rab并联,如上右图所示)
      以上两种方法,都离不开一个设计思想,即控制电压(电源或Rx两端电压)这个变量,用电流表测出电流,然后用欧姆定律就可算出未知电阻的阻值。
      四、控制变量法在探究实验教学中的应用
      初中物理教材中许多实验都必须使用控制变量法完成探究,方可得出结论。如探究“影响磁性强弱的因素等实验、摩擦力的大小与什么因素有、压力的作用效果与什么因素有关、动能的大小与什么因素有关、重力势能与什么因素有关、阻力对物体运动的影响”中无一不渗透着控制变量法。
      五、控制变量法在演示实验教学中的应用
      初中物理教材中许多实验都必须用控制变量法完成演示,进行比较、分析、判断。例如音调和频率关系、液体内部压强的特点、决定电阻大小的因素等演示实验。
      六、控制变量法在例题教学中的应用
      例题:某同学在“探究电阻上电流与电压的关系”时,根据实验数据描绘出了如图所示的U-I关系图像,由此图像可知:
      
      A.R1R2 D.无法确定
      析题:如果图像上标有具体的电流、电压数据,在图像上任意找一个特殊点的坐标,根据欧姆定律公式就可以计算出它们的电阻值,并加以比较即可。可是,图像上标出并没有具体的电流、电压数据,要比较它们的电阻大小就好像“无法判断”,也无从下手。其实,用控制变量的方法就可以进行比较判断的。在图像上任意取一相同的电压值U1=U2(控制电压),去看它们对应的电流值I1、I2,显然I1 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文

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