2018控制变量法在初中物理电学中的应用

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　　控制变量法在初中物理电学中的应用
控制变量法是指在研究某个物理问题或物理量与多种因素的关系时，每次只改变一个因素，保持其他因素不变，分析所研究的物理问题与该因素的关系。它把多因素的问题转变为多个单因素的问题，分别加以研究，最后再综合解决。控制变量法是科学探究的一种重要方法，掌握控制变量法对探究物理规律、理解物理概念、设计物理实验、解决物理问题等都有重要的作用。
　　一、控制变量法在探究物理规律中的应用
　　欧姆定律是电学的基础和重点，处于电学的核心位置。学生们通过之前的学习掌握了电学的3个基本概念：电流、电压、电阻。它们之间有怎样的关系呢？根据新课程标准的要求，教材安排了一个比较完整的探究活动，涵盖了探究的3个要素。其中重点是如何运用控制变量法来设计整个实验，明确用什么方法保证什么物理量不变，用什么方法改变什么物理量。
　　1.控制电阻R不变，改变导体两端电压U，探究电流I与电压U之间的关系
　　（1）采用定值电阻，即可保证定值电阻R的阻值不变。
　　（2）改变导体两端的电压，可用两种办法：①如图1，改变电源两端的电压，即可改变导体两端的电压U。用这个电路，学生能够较为轻松地运用控制变量的方法研究电流与电压的关系，易于学生理解和掌握。②如图2，通过调节滑动变阻器，改变电阻R两端的电压。要使学生明确研究对象是定值电阻这部分电路，滑动变阻器的作用是为了使定值电阻两端的电压发生改变。  论文代写 http://
　　 图1图2
　　
　　2.控制导体两端的电压U不变，改变电
论文联盟阻R，探究电流与电阻的关系
　　（1）换用不同的定值电阻即可改变电阻R。
　　（2）改变电阻R的同时要保证导体两端的电压不变，可以采用以下两种方法：①使用同一个电源，即可保证导体两端的电压不变，更换不同的电阻，可直接得出电流与电阻的关系，降低了探究的难度。但如果实验中使用的是干电池，电池有内阻，外接电阻R变化时，电阻R两端的电压也会随之变化，给实验带来误差。②换用阻值不同的电阻R时，若滑动变阻器的滑片不动，定值电阻两端的电压会发生变化。电压、电阻都改变，就不能确定究竟是什么因素影响了电流。这一点学生在实验中容易忽视，教师要注意引导学生观察电压表，使其示数保持不变。
　　经过以上两个环节的探究，学生得出导体中的电流与导体两端的电压和导体的电阻的关系，便水到渠成了。
　　二、控制变量法在电学习题中的运用
　　1.用控制变量的思路比较物理量的大小
　　【例1】 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。  论文网 http://

　　简析：求解电功率的公式比较多：P=UI，P=U2/R，P=I2R，学生分析起来常常感到无从下手。电功率与两个因素有关。可引导学生用控制变量法的思路解决这类问题。关键在于根据题目意思找到起相同作用的因素，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=U2R直接得出P甲＜P乙。也可用另一方法：已知R甲＞R乙，由并联电路可知I甲＜I乙，可根据P＝UI直接得出P甲＜P乙。
　　2.用控制变量的思路突破动态电路的难点
　　【例2】 如图3所示电路，试分析当滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表和电压表的示数如何变化？
　　图3
　　简析：引导学生从U=IR入手，电压与电流和电阻两个因素有关，当I、R都发生变化时（R变小，I变大），很难判定U如何变化。此时最好运用控制变量的思路，保证I、R其中一个因素不变，只改变另一个因素。电路中的电流I肯定要发生改变，所以从定值电阻R入手。电路中的电流I变大，R不变，根据欧姆定律可知，R两端的电压UR变大。电源电压不变，UR变大，则U变小。此电路是电学中的一个典型的电路，很多中考题都是由此题衍生出来的。在分析过程中，学生普遍感到困难，准确率低。学生对滑片向左移动时，滑动变阻器的电阻R的变化和电路中电流I的变化比较容易判断。但对于UR、U的变化就感到无从下手。学生明白了这样分析的原因，就会正确地运用控制变量法来突破难点了。  论文网 http://

　　我们周围的世界处在不停的变化之中，一个问题往往受到多个因素的影响，控制变量的思想在解决多变量问题中起着重要的作用。对于控制变量法的学习，仅仅记住它的名称、或者仅仅记住它的几个运用实例是远远不够的，应当在日常的教育教学中引导学生领悟它的思想内涵，在分析处理具体问题时加以灵活运用。