“控制變量法“在初中物理中的應(yīng)用.doc
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“控制變量法”在初中物理中的應(yīng)用保安中學(xué) 張李衛(wèi) 摘要:本文系統(tǒng)的介紹了控制變量法思想在初中階段的應(yīng)用:1、定義相關(guān)物理量;2、進(jìn)行有關(guān)探究實(shí)驗(yàn):3、解決有關(guān)物理問題。關(guān)鍵字:控制變量法 定義 探究 解決問題控制變量法是物理學(xué)中應(yīng)用較多的一種思維和實(shí)驗(yàn)方法,在物理教學(xué)、學(xué)習(xí)、研究方面具有非常重要的價(jià)值和意義。所謂“控制變量法”就是當(dāng)一個(gè)物理量與多個(gè)因素(變量)有關(guān)時(shí),在研究某個(gè)因素(變量)與這個(gè)物理量關(guān)系時(shí),為了排除其他因素(變量)對這個(gè)物理量的影響和干擾,而控制它們不變或相同,每一次只改變其中的某一個(gè)因素,把多因素的問題變成多個(gè)單因素的問題,分別進(jìn)行研究,通過實(shí)驗(yàn)考察分析找出所改變因素(變量)與這個(gè)物理量之間的關(guān)系,最后再加以綜合,從而得出所有因素(變量)與這個(gè)物理量之間關(guān)系的思維方法。它是科學(xué)探究中的重要思想方法,廣泛地運(yùn)用在各種科學(xué)探索和科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究之中??刂谱兞糠ㄊ浅踔形锢碇谐S玫奶剿鲉栴}和分析解決問題的科學(xué)方法之一。結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),我認(rèn)為控制變量法的思想在初中物理中主要有以下幾方面的應(yīng)用:一、 定義相關(guān)物理量1、速度的定義。速度是表示物體運(yùn)動(dòng)快慢程度的物理量。通常我們判斷物體運(yùn)動(dòng)快慢時(shí)有兩種方法:a、時(shí)間一定時(shí),比較通過路程的長短,通過的路程長,則物體運(yùn)動(dòng)的就快;b、路程一定時(shí),比較所用的時(shí)間,所用的時(shí)間越短,則物體運(yùn)動(dòng)的就越快。在定義速度時(shí)我們采用了a方法,控制時(shí)間一定,即通過比較單位時(shí)間(1s,1min,1h)物體通過的路程來比較物體運(yùn)動(dòng)的快慢。若時(shí)間單位取國際單位制,則是通過比較一秒時(shí)間內(nèi)物體通過的路程來比較物體運(yùn)動(dòng)的快慢。因此速度的定義是:物體在單位時(shí)間內(nèi)通過的路程。計(jì)算公式為:v=s/t (速度=路程時(shí)間)。2、壓強(qiáng)公式的定義。壓強(qiáng)是表示壓力作用效果強(qiáng)弱的物理量。通過實(shí)驗(yàn)我們認(rèn)識(shí)到比較壓力的作用效果有兩種方法:a、壓力一定時(shí),比較受力面積,受力面積越小,則壓力的作用效果就越強(qiáng);b、受力面積一定時(shí),比較壓力,壓力越大,壓力的作用效果就越強(qiáng)。在定義壓強(qiáng)時(shí)我們采用了b方法,控制受力面積一定,即通過比較單位面積(1,1c,1d)上受到的壓力的大小來比較壓力的作用效果。若面積單位取國際單位制,則是通過比較一平方米面積上受到的壓力來比較壓力的作用效果的。因此壓強(qiáng)的定義是:物體單位面積上受到的壓力叫做壓強(qiáng)。計(jì)算公式為:p=F/S(壓強(qiáng)=壓力受力面積)。3、定義功率。功率是表示物體做功快慢程度的物理量。通常比較物體做功快慢有兩種思路:a、時(shí)間一定時(shí),比較做功的多少,做功越多,則做功就越快;b、做功多少一定時(shí),比較所用的時(shí)間,所用的時(shí)間越短,則物體做功越快。在定義功率時(shí),我們采用了a方法,控制時(shí)間一定,即通過比較單位時(shí)間(1s,1min,1h)內(nèi)物體做功的多少來比較物體做功的快慢。若時(shí)間單位取國際單位制,則是通過比較一秒時(shí)間內(nèi)物體所做功的多少比較物體做功快慢的。因此功率的定義是:物體單位時(shí)間內(nèi)所做的功叫做功率。計(jì)算公式為:P=W/t (功率=功時(shí)間)。4、定義密度密度是物質(zhì)的一種特性,僅與物質(zhì)的種類、狀態(tài)、溫度等因素有關(guān)。通常比較物質(zhì)密度的方法有兩種:a、體積一定時(shí),比較質(zhì)量,質(zhì)量越大,則物質(zhì)的密度就越大;質(zhì)量越小,物質(zhì)的密度就越小。b、質(zhì)量一定時(shí),比較體積,體積越小,則物質(zhì)的密度就越大;體積越大,物質(zhì)的密度就越小。在定義密度時(shí),我們采用了a方法,控制體積一定,即通過比較單位體積(1m ,1d m ,1c m )內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量來比較物質(zhì)密度的大小。若體積單位取國際單位制,則是通過比較一立方米內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量來比較物質(zhì)的密度的。因此密度的定義是:單位體積內(nèi)某種物質(zhì)的質(zhì)量叫做這種物質(zhì)的密度。計(jì)算公式為:m/V (密度=質(zhì)量體積)另外,比熱容、熱值等公式也都使用了控制變量法來定義的,不妨可以參照以上示例來進(jìn)行分析理解。二、進(jìn)行有關(guān)探究實(shí)驗(yàn)控制變量法作為一種常用的、行之有效的科學(xué)探究方法,在物理探究性實(shí)驗(yàn)中有著極為廣泛的應(yīng)用??梢哉f控制變量法貫穿了整個(gè)初中物理教學(xué),在許多演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)中都用到了控制變量法的思想。例如:1、探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素根據(jù)猜想,影響物體所受滑動(dòng)摩擦力大小的因素可能有:接觸面的粗糙程度、接觸面積的大小、物體對接觸面壓力的大小等。為了研究這些因素跟滑動(dòng)摩擦力大小的關(guān)系,根據(jù)控制變量法的思想:a、在探究接觸面的粗糙程度與滑動(dòng)摩擦力的關(guān)系時(shí),應(yīng)控制接觸面積的大小和物體對接觸面壓力的大小不變,只改變接觸面的粗糙程度,從而通過實(shí)驗(yàn)探究得出接觸面的粗糙程度與滑動(dòng)摩擦力的關(guān)系。b、在探究物體對接觸面壓力的大小與滑動(dòng)摩擦力的關(guān)系時(shí),應(yīng)控制接觸面積的大小和接觸面的粗糙程度不變,只改變物體對接觸面壓力的大小,從而通過實(shí)驗(yàn)探究得出物體對接觸面壓力的大小與滑動(dòng)摩擦力的關(guān)系。c、在探究接觸面積的大小與滑動(dòng)摩擦力的關(guān)系時(shí),應(yīng)控制物體對接觸面壓力的大小和接觸面的粗糙程度不變,只改變接觸面積的大小,從而通過實(shí)驗(yàn)探究得出接觸面積的大小與滑動(dòng)摩擦力的關(guān)系。2、探究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)根據(jù)猜想,影響物體動(dòng)能大小的因素可能有物體的速度、質(zhì)量等。在探究動(dòng)能的大小與物體的速度、質(zhì)量關(guān)系時(shí),根據(jù)控制變量法的思想:a、在探究物體動(dòng)能大小與物體的速度的關(guān)系時(shí),應(yīng)控制物體的質(zhì)量不變,只改變物體的運(yùn)動(dòng)速度,從而探究出物體動(dòng)能的大小與物體的速度的關(guān)系。b、在探究物體動(dòng)能大小與物體的質(zhì)量的關(guān)系時(shí),應(yīng)控制物體的運(yùn)動(dòng)速度不變,只改變物體的質(zhì)量,從而探究出物體動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量的關(guān)系。3、探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素根據(jù)猜想,影響導(dǎo)體電阻大小的因素可能有:導(dǎo)體的長度、橫截面積、材料和溫度等。為了探究出導(dǎo)體的電阻與這些因素的關(guān)系,根據(jù)控制變量法的思想:a、在探究導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體長度的關(guān)系時(shí),應(yīng)控制導(dǎo)體的橫截面積、材料和溫度不變,只改變導(dǎo)體的長度,從而探究出導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體長度的關(guān)系。b、在探究導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系時(shí),應(yīng)控制導(dǎo)體的長度、材料和溫度不變,只改變導(dǎo)體的橫截面積,從而探究出導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系。c、在探究導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體材料的關(guān)系時(shí),應(yīng)控制導(dǎo)體的長度、橫截面積和溫度不變,只改變導(dǎo)體的材料,從而探究出導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體材料的關(guān)系。d、在探究導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體溫度的關(guān)系時(shí),應(yīng)控制導(dǎo)體的長度、橫截面積和材料不變,只改變導(dǎo)體的溫度,從而探究出導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體溫度的關(guān)系。經(jīng)分析整理,初中物理涉及到控制變量法的演示、學(xué)生實(shí)驗(yàn)以及有關(guān)概念、規(guī)律如下:序號(hào)概念或規(guī)律對應(yīng)變量1聲音的響度物體的振幅、聲源的遠(yuǎn)近2影響蒸發(fā)快慢的因素液體表面積、溫度、液面氣流速度3速度路程、時(shí)間4壓強(qiáng)壓力、受力面積5液體壓強(qiáng)液體的密度、深度6浮力液體的密度、排開液體的體積7影響動(dòng)能大小的因素物體的質(zhì)量、物體的速度8影響重力勢能大小的因素物體的質(zhì)量、物體的高度9影響物體內(nèi)能的因素物體質(zhì)量、溫度、種類、狀態(tài)10熱量的變化(熱傳遞)比熱容、質(zhì)量、溫度變化11熱量(燃料燃燒)燃料的質(zhì)量、熱值12影響導(dǎo)體電阻大小的因素導(dǎo)體的種類、長度、橫截面積、溫度13歐姆定律導(dǎo)體兩端的電壓、導(dǎo)體的電阻14焦耳定律電流、電壓、電阻15電功大小電壓、電流、通電時(shí)間16影響電磁鐵磁性的因素有無鐵芯、線圈匝數(shù)、電流大小17通電導(dǎo)線在磁場中的受力方向通電導(dǎo)線中的電流方向、磁場方向18電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速電流大小、磁場強(qiáng)弱19電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向電流方向、磁場方向20感應(yīng)電流的方向磁場方向、導(dǎo)體切割磁感線方向21影響力的作用效果的因素力的大小、方向、作用點(diǎn)22影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素壓力大小、接觸面的粗糙程度三、解決有關(guān)物理問題在初中物理習(xí)題、試卷中我們經(jīng)常會(huì)遇到一些問題,需要用控制變量法的方法才能加以解決,或者用控制變量法能更為方便的解決。1、某同學(xué)用電流表和電壓表測量甲、乙兩段導(dǎo)體的電阻后,作出如圖所示的圖像,由此可以判斷( )A、R甲= R乙B、R甲 R乙C、R甲I乙,所以R甲 R乙。正確答案為C。IUU乙 甲 乙U甲 I1 根據(jù)思路(2)如右圖我們可在I軸上取一點(diǎn)I1,過該點(diǎn)作U軸的平行線,交甲、乙于A、B兩點(diǎn),過A、B分別作U軸的垂線,垂足是甲、乙在電流I1時(shí)對應(yīng)的電壓U甲、U乙,所以R甲= U甲/I1, R乙= U乙/I1,因?yàn)閁甲 U乙,所以R甲 R乙。正確答案為C。例2、某同學(xué)在做“比較不同物質(zhì)吸熱能力”的實(shí)驗(yàn)時(shí),使用相同的電加熱器給水和煤油加熱,用加熱時(shí)間的長短來表示物質(zhì)吸收熱量的多少。他得到如下數(shù)據(jù)物質(zhì)次數(shù)質(zhì)量m/kg升高的溫度t/加熱的時(shí)間t/min水101102202104煤油301101402102(1)分析第1、2次或第3、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可以得出的初步結(jié)論是:同種物質(zhì)升高相同溫度時(shí),吸收熱量的多少與物質(zhì)的 有關(guān)。(2)分析第1、3次或第2、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可以得出的初步結(jié)論是: 。分析:本探究實(shí)驗(yàn)采用的是“控制變量”的實(shí)驗(yàn)方法,通過回憶所學(xué)熱學(xué)知識(shí)和觀察實(shí)驗(yàn)表格可知:影響物質(zhì)吸收熱量多少(即加熱時(shí)間的長短)的因素可能有三個(gè),即物質(zhì)的種類、物質(zhì)的質(zhì)量和升高的溫度。通過分析第1、2次或第3、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可以看出:在這兩次實(shí)驗(yàn)中,使用同一種物質(zhì),兩次升高的溫度相同,所用物質(zhì)的質(zhì)量不相同,物質(zhì)吸收的熱量不相同。因此得出的初步結(jié)論是:同種物質(zhì)升高相同溫度時(shí),吸收熱量的多少與物質(zhì)的質(zhì)量有關(guān)。同理,通過分析第1、3次或第2、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可以看出:在兩次實(shí)驗(yàn)中,所用物質(zhì)的質(zhì)量相同,兩次升高的溫度相同,而使用不同的物質(zhì),物質(zhì)吸收的熱量不相同。因此得出的初步結(jié)論是:質(zhì)量相同的不同物質(zhì),升高相同的溫度,吸收的熱量不相同。研究此類問題,要控制某些因素,使它們保持不變,進(jìn)而尋找另外兩個(gè)因素之間的關(guān)系。參考答案: 質(zhì)量 質(zhì)量相同的不同物質(zhì)(或水和煤油)升高相同的溫度,吸收的熱量不相同(或加熱的時(shí)間不相同)。以上兩題的解題思路都是采用典型的“控制變量法”來解決的。對于此類問題,一般是先弄清楚影響因素有哪些,再用 “控制變量法的思想”確定實(shí)驗(yàn)或解題思路,最后在總結(jié)結(jié)論時(shí)一定要注意先強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)前提,再敘述結(jié)論。如果學(xué)生沒有掌握、理解好“控制變量法”,在解決這些問題時(shí)就會(huì)顯得很茫然,沒有頭緒,不知從何下手。但在學(xué)生掌握、理解好“控制變量法”后,這類題目的難度并不大。因此,在物理教學(xué)中要時(shí)時(shí)不忘對學(xué)生貫穿“控制變量法”的培養(yǎng),相信學(xué)生一定能運(yùn)用好“控制變量法”這一科學(xué)方法,在物理學(xué)習(xí)中理解、鞏固好所學(xué)的有關(guān)知識(shí),提高解決實(shí)際問題的能力。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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- 關(guān) 鍵 詞:
- 控制變量 初中 物理 中的 應(yīng)用
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