时间：2023-05-30 08:55:59
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇控制变量法，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
一、控制变量法的概念
自然界发生的很多现象往往是相互关联的，并且研究对象往往不是单个存在的。影响研究对象的因素，在许多情况下是多种因素相互交错、共同作用的。为了研究一个物理量同影响它的多个因素中的一个因素的具体关系，我们就要人为地控制其他因素保持不变，进行具体比较，探究这个物理量同这个因素之间的关系，然后得出科学的、严谨的结论，这就是控制变量法。这种实验方法在初中物理实验中应用得相当普遍。
学生最初接触物理的声学知识时，控制变量法就已经隐性地体现出来了。例如，真空罩中的闹铃实验，这个实验的目的是比较声音在空气和真空中的传播情况，在实验操作过程中，实际上保持了闹铃、闹铃的位置、研究者离闹铃的距离这几个因素不变，最后得出一个结论：声音在空气中能够传播，在真空中不能传播。这个时候，作为授课者，就应当对控制变量法做一个简单的介绍，让学生对控制变量法有一个初步的认识，为以后的探究实验做好准备。
二、控制变量法的特征
控制变量法与物理实验中的其他实验方法不同，它有一个显著特征：必须是两个或两个以上的因素对某一个物理量有影响。实验时，为了科学地探究这几个因素对这个物理量的具体影响，就要应用控制变量法。比如说，某段导体中通过电流的大小，不仅和这段导体两端电压有关，还和这段导体的电阻有关，所以在实验探究的过程当中，就要分两个步骤来进行。在探究导体中通过的电流大小与导体两端电压是否有关时，我们就要控制电阻不变；在探究导体中通过的电流大小与电阻是否有关时，我们就要控制电阻两端电压不变。
三、控制变量法的关键
在教学的过程当中，往往会碰到某个物理量可能与多个因素有关。为了探究这个问题，通常采取的思维程序是：提出问题猜想与反驳实验验证 分析论证得出结论。在验证猜想的过程当中，我们就要用到控制变量法。控制变量法的关键在于，要人为地控制一个或者几个因素保持不变，只让探究的单个因素在变化，观察这个因素与物理量的具体关系。比如说，在探究导体的电阻大小与哪些因素有关的实验中，为了研究与横截面积是否有关，教师可事先故意将长度不同的一根镍铬合金线和一根铜线，分别串入接有小灯泡和电流表的电路中，让学生分别观察小灯泡的亮暗情况和电流表的示数变化情况，然后提出问题：刚才的实验现象，能否说明导体的电阻大小与导体的横截面积有关？大多数的学生经过思考，能够得出答案：不能，因为这时它们的长度和导体的材料都不同。依次类推，采用同样的教学方法，引导学生得出：在探究导体的电阻大小与长度有关时，要保证材料、横截面积相同；在探究导体的电阻大小与材料有关时，要保证长度、横截面积相同。实验结束时，授课者要进行归纳，要研究电阻的大小同导体的长度、横截面积、材料这三个因素任何一个因素间的关系，就要人为地控制另外两个因素不变。这就是控制变量法在该实验操作过程中的关键所在。
四、控制变量法的作用
被研究的物理量的变化会受几个因素的影响。为了探究其中某一因素对该物理量变化的影响情况，就要控制其他几个因素不变，这样做的好处是能排除其他因素对该物理量的干扰，直接显露单一因素对被研究对象变化的影响情况。比如，在探究影响液体蒸发快慢的因素实验中，我们为了探究温度、液体的表面积、液体上方空气流通程度对蒸发快慢的影响时，就要分步骤进行实验。在探究温度对液体蒸发快慢的影响时，就要保持液体的表面积、液体上方空气流通程度两个因素不变，排除这两个因素对蒸发快慢的影响。依次类推，分步操作，这样能够让影响物理量的多个因素变单个因素，使复杂的问题变简单的问题。
充分应用控制变量法，能将一些多因素的抽象的大问题，转化为直观的易于操控的小问题。
关键词：初中物理；控制变量法；教学设计
在新课程理念中，突出了科学方法对人类发展的重要性。《物理课程标准》（修订版）中有明确的要求：提高学生的科学素养，让学生经历科学探究过程，具有初步的科学探究能力。物理学是一门富含多种科学方法的自然科学，其中“控制变量法”是最重要的思想方法之一。所谓“控制变量法”，狭义上是指：在研究物理问题时，某一物理量往往受到几个不同物理量的影响，为了确定各个不同物理量之间的关系，就需要控制某些量，使其固定不变，改变某一个量，看所研究的物理量与该物理量之间的关系。
现以义务教育课程标准实验教科书《物理》（苏科版）八年级上册为参考，结合本人的一些教学探索，以初中学生学习物理的第一个学期为教学周期，有计划地进行“控制变量法”的教学设计。
一、初识“控制变量法”，了解方法的基本概念
在本教材中，第一次遇到“控制变量法”是在学习“声音的特征”中。我就实验“弦乐器的音调高低与什么因素有关”进行了如下设计。
①演示：拨动吉他琴弦。②提出问题：吉他的音调高低与什么因素有关呢？③学生猜想：可能与弦的长短、粗细、松紧有关？④教师再问：怎样通过实验来判断音调高低与弦的长短有关？我们选择的器材需要具备什么特点？⑤实验结束后，老师介绍：同学们很有办法，想到了好方法来证明弦乐器的音调高低与弦的长短、粗细、松紧有关，还得出了具体的关系，但你们知道吗？在第一次实验中，为了比较发声的音调高低与弦的长短的关系，要选取粗细和松紧相同的琴弦，而不能任意选取，这种方法是物理学中一种非常重要的科学探究方法，它叫“控制变量法”。由于物理现象往往是由多种因素相互交错、共同影响的，为研究其中某一因素的影响时，常常将其他因素控制不变，观察这一因素对物理现象的影响，这就是控制变量法。
教学中，教师不宜对控制变量法过多讲解，只要让学生知道物理学习中有这样一种重要的研究方法，知道“控制变量法”的概念即可。
二、再识“控制变量法”，明确方法的使用条件
第二次接触“控制变量法”，是在学习“汽化和液化”时。我就“液体蒸发快慢与什么因素有关”进行了如下设计。
①创设情境：星期一上学要穿校服，星期天妈妈把校服洗了。大家有什么办法能让校服干得更快些，保证第二天能穿？②学生回答：用洗衣机甩、用烘干机烘、用吹风机吹、晾到阳台外……③提出问题：液体的蒸发快慢可能与哪些因素有关？④学生猜想：液体的温度、表面积、液体表面的空气流动（教师作适当的诱导启发）。⑤设计实验：此时，学生对先前接触的“控制变量法”已经有所淡忘，教师可组织学生讨论：水的蒸发快慢可能与温度、表面积和空气流动三者都有关系，选取什么样的器材，才能证明蒸发快慢是与温度有关而不是与表面积或空气流动有关？⑥进行实验：……⑦完成实验后，教师评价：在研究“液体蒸发快慢与什么因素有关”的实验中，又一次运用了“控制变量法”，请大家总结一下，在什么情况下使用“控制变量法”呢？
通过归纳使用条件，使学生对“控制变量法”有了深入了解，为后面的物理学习中运用此方法解决问题奠定了基础。
三、再遇“控制变量法”，检验方法的掌握效果
通过以上的教学，学生对“控制变量法”有了一定的认识。在练习中，出现了这样一道题，我决定到实验室通过实验来检验学生应用“控制变量法”来解决实际问题的能力。
题目：两千多年前，墨翟用小孔成像的实验说明了光在同一种均匀物质中沿直线传播。你做过这一实验吗？你认为像的大小与什么有关？你能用图示表达出你的研究过程吗？请仿照示例完成下面题目。
【示例】猜想：我认为与物体的大小有关，研究方法的图示是（ ）（图略）。
①猜想一：（ ），研究方法的图示是（ ）。猜想二：（ ），研究方法的图示是（ ）。
②提出问题：小孔成像的大小与什么因素有关呢？
③学生猜想：可能与物体的大小、物体和小孔之间的距离、光屏与小孔之间的距离有关。
④设计实验：那么该如何选取合适的器材来设计这个实验呢？
⑤学生回答：在设计实验时，一定要注意使用“控制变量法”。比如，要研究“像的大小是否与物体的大小有关”时，在实验中要保持“物体和小孔之间的距离”和“光屏与小孔之间的距离”两个因素不变，改变“物体的大小”，观察成像的大小变化，从而得出结论。
⑥学生实验：……
本节实验课的设计，意在让学生能理解并掌握“控制变量法”，能运用该法去解决实际问题。实验结束后，教师提问：本题是想考查我们哪些知识？在七嘴八舌的回答中，有同学说，是想考查有没有掌握“控制变量法”。他的回答，立刻得到其他学生的附和。实验提高了学生进行科学研究的思维能力和实验操作的基本能力，同时也促进了良好的思维品质的提高。
通过大半学期循序渐进的教学，学生对“控制变量法”有了深刻认识，并能较熟练地掌握运用，为学生学习以后相关知识打下坚实的基础。
控制变量法在物理教育中具有重要作用.比如，研究物理密度与质量、体积之间的关系；研究匀速直线运动时间、位移、速度之间的关系；研究液体的压强与液体种类、深度等因素的关系；研究欧姆定律；研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数、电流大小之间的关系；研究液体蒸发快慢与液体种类、液体表面空气流速之间的联系；等等.这种物理学方法，可以使一些较为复杂的物理学变量影响因素得到简化，得出主要因素与次要因素之间的联系，进而简化了物理学的理论难度.控制变量法在初中物理电学研究中有着广泛的应用.
一、控制变量法在研究欧姆定律过程中的应用
例1 在研究“电流跟电压、电阻的关系”时，学生设计如图1电路图，其中R为定值电阻，R′为滑动变阻器，实验后，数据记录在表1和表2中.（1）根据表中实验数据，可得出如下结论：由表1可得：.由表2可得：.（2）在研究“电流与电阻关系”时，先用5Ω的定值电阻进行实验，使电压表的示数为3V，再换用10Ω的定值电阻时，某同学没有改变滑动变阻器滑片的位置，合上开关后，电压表的示数将3V（选填“大于”、“小于”或“等于”）.此时应向（选填“右”或“左”）调节滑片，使电压表的示数仍为3V.
解析：在研究欧姆定律之前， 学生已经了解了电流、电压、电阻这些基本概念，根据实验电路图，表1中的电阻是定值，通过改变电压值，可以得出电流随着电压的增大而增大，而且满足一定的正比例关系；表2中的电压是个定值，通过改变电阻器电阻，可以看出通过导体的电流随着电阻值的增大而减小，且满足一定的反比例关系.因此，可以得出欧姆定律：U=IR.当电流值不变，电阻变大时，电压值也会变大，电压表示数将大于3V.为了减小电压值，不许降低电阻，所以向右侧移动滑片.
二、控制变量法在研究电功过程中的应用
例2 在研究“电流做功快慢与哪些因素有关”时，电流做功的过程就是将电能转化成其他形式能量的过程.研究电功时，可以将电功转化成的热能进行分析，通过温度计测量温度的变化情况得出做功大小，进而分析出电功与电流、电压之间的联系.通常情况下，采用以下实验装置和实验过程.
实验：按照如图2进行实验研究.
通过探究，我们不难发现，两电阻丝之间是串联关系，因此两者之间的电流是相等的，当R1>R2时，通过电压表示数，我们发现R1两端的电压高；通过温度计，我们看到R1的煤油温度升高较快，即相同时间内R1消耗的电能更多.可以得出：通过用电器的电流和通电时间相同时，用电器上的电压越高，电流做功就越多.
总之，通过分析控制变量法在初中物理电学中的应用，可以看出这种方法的灵活性和优越性，特别是针对一些相关因素比较复杂的问题，运用控制变量法可以巧妙地实现问题的简化，培养学生的学习兴趣，提高学生的思维能力.
关键词：初中物理；实验教学；控制变量法；教学应用；作用意义；分析
在物理教学中，控制变量法是指在进行问题研究以及规律探索过程中，通过每次只改变一个因素，控制与保持其他因素不发生变化的方式，进行相关物理问题以及因素关系分析探索的一种方法途径，它在进行问题的研究以及关系探索中，主要是将多因素问题转化成为多个单因素问题，并对它们分别进行研究，再对于研究结果进行综合的一种思想方法，在物理教学中的应用非常广泛。通常情况下，在进行物理教学或者是研究的过程中，由于进行研究的物理对象并不是孤立存在的状态，通常与其他事物之间有着密切的联系与作用，因此，在进行问题研究过程中，对于研究问题产生影响与作用因素也不是单一的，往往会呈现多种因素交错或者是共同作用的局面和情况，而要想实现对于所研究问题的特点把握，或者是进行事物变化原因与规律的探寻，仅仅通过对于自然条件下研究对象的整体观察与分析是不够的，必须通过人为影响的施加，进行特定条件下的研究对象变化规律与特征的分析总结，才能够发现问题中所包含的变化原因与规律特征。下文将通过对于控制变量法在初中物理教学中的具体应用分析，对于控制变量法在物理教学中的作用意义进行探索分析。
1、控制变量法在初中物理教学中的作用
初中物理主要是为培养个学生的实验和观察能力，在实验的基础上，总结出大量的物理规律，为了使学生对这些物理规律牢固的进行掌握，就需要不断的培养个学生对物理规律进行探究的能力。控制变量法是一种有效的、常用的探索物理规律的方法，在初中物理教学中发挥着重要的作用，很多物理规律、物理概念的推导和探索，试验的演示及分组教学等，都离不开控制变量法的应用，因此，控制变量法在初中物理教学中是用来对物理规律进行探索，对实际物理问题进行分析和解决的好帮手。
2、物理量大小比较中控制变量法的应用
2.1物理实验中的应用
在进行物理实验时，对某一物理量变化的因素进行对比，需要对这些影响物理量变化的因素进行研究，此时可以采用控制变量法进行研究，将多变的、复杂的物理问题转化成简单的变量问题，将抽象的、多因素的大问题转变多一些可以直观操作的小问题，使复杂的条件转变为便于观察的、特定的条件，从而利于研究。通过对测量数据的深入分析、研究和总结，找出该因素与物理量之间的关系。
例如，对导电体电阻大小的影响因素的研究中，需要对导电体的物理特性进行分析，先将长度、横截面不同的一根铜丝和镍铬丝分别接上小灯泡，小灯泡置于直流电路中，然后让学生观察灯泡亮度的差异，然后用不同长度、不同截面积的两根镍铬丝分别接入同等条件的电路中，对小灯泡的亮度进行观察。然后让学生对这个实验进行思考，并说明导电体与电阻大小的特性关系。因此，研究电阻的大小和导电体的截面、长度、材料等因素中任何一个存在关系，就需要对另外两个因素进行控制。在研究过程中，控制变量法能够有序的呈现和分解物理问题，让同学们对多个因素逐一进行研究，这种研究方法，学生的思路会变得特别清晰，帮助学生准确、快速的完成探究。
2.2物理练习中的应用
除了在物理实验中采用控制变量法进行探求以外，在物理量的大小、解析和分析实际问题中，也经常会用到该方法。物理中考中，控制变量法属于必考内容，所以，在课堂教学中，教师要有针对的对此类试题进行联系，从不同知识点、不同角度进行练习，让学生熟练的掌握此种方法，在解决实际问题中，有目的的进行分析，从而使学生的解题速度及正确率都得到提高。
例如，在照明电路中，接入大功率电炉，此时电线发热，对其绝缘皮产生威胁，甚至引发火灾，用所学的物理知识简单说明这是什么原因导致的。此题是控制变量法在实际问题中的典型应用，该题主要说的是电线发热的问题，思路：首先找出引起发热的物理量和没有影响的物理量进行说明，所以，就电线而言，由于本身的电阻不变，那么接入大功率电炉以后，流经电线的电流显著增大，从公式P=I2R可以知道，此时电线中的热功率提高的非常快，同样的时间内发热量大增，因此在普通照明电路中，如果接入大功率电炉，电线就会很快出现发热现象，严重的可以烧坏绝缘皮，引发火灾。
再如，在同一张桌面上放着铁块和长方体木块，现在想对铁块和木块的下表面的粗糙程度进行对比，现在要求用一个满足试验要求的弹簧测力计，设计一个试验对你的猜想进行验证，并将步骤、现象和结果写出来。该题主要是对学生运用控制变量法、试验设计及评价能力进行考察，如何才能对两个物体的下表面粗糙程度进行对比，此时可以考虑滑动摩擦力的大小，影响该力大小的因素主要包含物体表面粗糙程度、压力的大小决定的。众所周知，压力大小相同时，如果摩擦力越大，那么物体的接触面就会越粗糙。所以，在对该题的试验方案进行设计时，先要确保压力相同，可以将铁块和木块叠切来。由此可见，控制变量法是一种常用的解决物理问题的方法，对初中物理问题能够很好的进行解决，并且对于一些其他学科的问题，也能够采用此法进行解决。
3、结束语
在初中物理教学中，控制变量法的应用体现了新课程标准实施的理念。教师在进行教学时，要重点练习学生对控制变量法的应用能力，为培养学生探究能力、科研能力及解决实际问题的能力奠定基础，不断的提高初中物理教学的效果。
参考文献
[1] 窦瑾，李为，高忠.物理教学论课程教学突出“实践取向”的研究与实践[J].教育探索.2013（4）.
[2] 徐晓冬.非高分子专业《高分子化学与物理》教学中的几点体会[J].高分子通报.2010（5）.
[3] 杨华，方诗容，梅永添.情景教学法在物理诊断学教学中的应用[J].中华医学教育探索杂志.2013（4）.
八年级学生刚学习“控制变量法”相关问题时，学生不理解“变量”也不知道如何控制“变量”。我举了通俗的例子说明：人的健康状况受哪些因素的影响？经过学生讨论，认为受“先天因素、饮食情况、是否锻炼”三个因素的影响。于是我提出问题：人的健康状况与是否锻炼有什么关系？同学们马上给出答案，锻炼的人要好于不锻炼的人。我接着追问：如果一个先天体质差但饮食习惯好且参与锻炼的人和一个先天体质好但饮食习惯不好且不参与锻炼的人哪个更健康呢？一时同学们没了答案。接着我又给出第三个问题：在什么条件下，你们的答案才是正确的呢？经过大家讨论认为，在先天因素和饮食习惯都相同的条件下。这里的条件就是控制变量，我们所采用的研究问题的方法就是控制变量法。
一、控制变量法对理解和分析物理公式起着很重要的作用，多出现在选择题中
例如：对公式v=s/t的理解，不能盲目地说速度v与路程s成正比，与时间t成反比。而应该说：当时间t一定，速度v与路程s成正比；当路程s一定，速度v与时间t成反比；当v一定，s与t成正比。对其他物理公式的分析采取同样方法。对公式P=UI的理解，绝不能简单地说电压U越高或电流越大，电功率P就越大。正确的理解是：当电流I一定，电功率P与电压U成正比；当电压U一定，电功率P与电流I成正比；当P一定，U与I成反比。上述归纳为：只要是三个物理量组成的公式，在分析它们的关系时，一定要控制其中一个量不变，然后讨论另外两个量的关系。如果是四个物理量组成的公式呢？则应控制其中两个量不变，然后讨论另外两个量的关系。例：W=UIt的分析：当I和t一定，W与U成正比；当U和t一定，W与I成正比；当W和t一定，U与I成反比；当W和I一定U与t成反比。不管公式中出现多少个物理量，在分析两个量的关系时，则需把其他所有量都控制不变（常数除外）。这样就掌握了正确的分析物理公式的方法。
二、在简答题中解释物理现象时常用到控制变量法
例：为什么坐在沙发上比坐在木凳上舒服些？我们知道影响压强大小因素有压力和受力面积，这里是同一人控制的是压力一定，坐沙发比坐木凳人体的受力面积大，根据P=F/S，所以人体受到的压强小，感觉舒服些。为什么人走在冰面上比走在地面上容易滑倒？影响滑动摩擦力的因素是压力和接触面的粗糙程度。这里是控制压力不变，改变了接触面的粗糙程度，冰面的粗糙程度比地面小，人受到冰面的滑动摩擦力小，因此容易滑倒。如果在解答此类问题时，没有控制变量会导致逻辑不严谨而失分。
三、控制变量法在探究实验中更为重要
如果在设计实验和进行试验时没有控制变量，整个试验就是失败的，得出的结论也毫无意义。例如：在探究“影响动能大小的因素”的时，首先在设计实验时需要选同一斜面且保证斜面的倾斜程度一定。然后再分别研究与质量和速度的关系。（1）动能与质量的关系。选两个质量不等（改变质量）的钢球使它们处于斜面上同一高度（控制到达平面时速度相等）自由释放，观察两次平面上的木块被推动距离的远近。归纳结论：物体的运动速度相同，质量越大，动能越大。（2）动能与速度的关系。选两个质量相同或同一钢球（控制质量相等）使其处于斜面上不同高度（改变到达平面时的速度）自由释放，再观察两次平面上的木块被推动距离的远近。分析归纳：物体的质量相同，运动速度越大，动能越大。探究“电流与电压的关系”时，需要控制定值电阻R一定，通过滑动变阻器改变R两端电压，然后用电流表测出每次对应的电流值I。最后得出：当电阻一定，通过导体的电流与导体两端的电压成正比的结论。而“探究电流与电阻的关系”时则要改变定值电阻R的阻值，通过滑动变阻器控制定值电阻R两端电压一定，用电流表测出每次对应的电流值I。从而得到：当电压一定，通过导体的电流与导体的电阻成反比的结论。除了上述实验，还有多个采用控制变量法的探究实验：“同种物质的质量与体积的关系”“影响浮力大小的因素”“比较不同物质的吸热能力”“电热与什么因素有关”“影响电磁铁磁性强弱的因素”等。
控制变量法不仅应用在上述题型中，在这里不一一列举，它是学生学习物理必须掌握的方法。总之，该方法可以说是贯穿初中物理教学的始终，是初中物理教学中最为常用、最为重要的一种方法。
参考文献：
（四川省资中县发轮中心卫生院641200 ）
物理学是一门以观察和实验为基础，研究物质结构、物体间的相互作用、物体运动一般规律的自然科学。纵观初中物理教材，版本众多，有泸科版、人教版、苏科版、教科版等，虽然版本不同，知识编排的先后顺序有所差异，但都以探究实验为重点，通过实验得出结论，而这些实验的探究方法绝大多数都是控制变量法。什么是控制变量法呢？控制变量法就是为了探究一个量与多个变量中某一变量的关系而保持其它变量不变的方法。这种方法在初中乃至于整个物理学中都是非常常用的实验探究方法，它在物理教学中有极其重要的意义。
一、“控制变量法”是一种科学的探究方法，应用广泛。
初中物理中有三分之二的物理规律都需要用控制变量进行探究。例如在研究压力的作用效果与哪些因素有关时，不仅要在相同的压力F作用下，而且还需要压力作用在同样的物体上，通过受力面积的变化来比较压力的作用效果。如果相同的压力，一个压力作用的受力面积较大但在海绵上，而另一个大小相等的压力作用面积较小却作用在课桌上，这时我们会发现：当压力一定时，受力面积较大，作用效果反而更明显。其实得到这种错误结论的原因就是未控制除面积之外的另一个变量——受力物体。再如在探究通电螺线管的磁性强弱与电流大小，线圈匝数的关系时，只顾增加线圈的匝数，而不控制电流大小和铁心，或是只增加电流大小，而不控制线圈匝数和铁心都将得到错误的结论。控制变量法在物理学探究实验中有其广泛的运用是源于它是一种行之有效的方法。我们教学中应引导学生如何认识变量，控制变量，让他们主动的、有意识的去运用。也只有这样才能真正意义上的做到：教师引导，学生为主导的教与学。
二、“控制变量法”在解题时具有简单、实效的作用。
初中物理中有许多公式都是通过探究实验而得出结论，学生在探究实验中经教师的指导知道如何中控制变量，然而回归到公式运用去解题时，往往会是数学思维模式，不能再将变量与公式联系起来灵活运用。例如数学中y=kx（k为常量），学生很容易明白y与x成正比，即x越大，y的值越大。但与此相似的如速度公式V=S/t的变形式S=Vt，在很多选择题中就会有诸如“根据S=Vt可知，路程与速度正比，或是物体运动的速度越大，物体的路程就越远”的选择答案。学生容易认为它是正确的，而如果学生运用了控制变量法，它就会知道在讨论路程与速度的关系时，其实还应该控制变量——时间。再如初中物理的难点，关于浮力F=ρ液V排g的理解，大部分学生都会认为“排开液体的体积越大，浮力就会越大”是正确的。而根据控制变量法应该要先控制变量液体的密度，才会有这样的关系。实际上在讨论一个量与多个变量的关系时，控制变量法会有更强的简单实用性。例如：质量和初温相同的铁和铜释放相同热量后放在一起，热量将会从哪个物体传给另一个物体？这一题包含了四个物理量，可谓错综复杂，属于热学中的难题。虽然学生知道有公式Q=Cmt，但一看见这么变量时就不知道从何开始，而根据控制变量法简单分析可知热量从高温物体传递给低温物体，其实关键在于比较t，将公式变形就和t=Q/Cm，根据题意被控制变量Q、m是相同的，实际上就只有t与C之间的关系了，因C铁>C铜，所以有t铁<t铜，末温更高的是铁，最后热量应该是从铁传递给铜。此题难点在于运用控制变法来简化物理量与物理量之间的关系。
可见，在解决多数物理问题时，灵活运用控制变量法能简化题意，提高解题速度和准确性。控制变量法不仅在实验探究中，而且在公式理解与解题之中同样能体现其重要性。
三、“控制变量法”能引导学生自主的、科学的进行物理实验，拓展思维。
近年来各种版本的物理教科书不停的更改，都是为了探索如何更好的将中小学教育由应试教育转化为素质教育，而素质教育重在培养学生的综合素质，提高动手能力和解决实际问题的能力。物理学以观察和实验为基础，探究实验更是学生获得真知的主要手段，控制变量法作为探究实验的主要方法，普遍应用可以增强学生的学习兴趣，而对一些自我疑问会自主的用实验去证明检验，控制变量法为他们提供了科学方法的指导。
一、控制变量法。
利用控制变量法研究物理问题，注重了知识的形成过程，有利于扭转重结论、轻过程的倾向，有助于培养学生的科学素养，使学生学会学习。
蒸发的快慢与哪些因素的有关；滑动摩擦力的大小与哪些因素有关；液体压强与哪些因素有关；研究浮力大小与哪些因素有关；压力的作用效果与哪些因素有关；滑轮组的机械效率与哪些因素有关；研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系等均应用了这种科学方法。
二、控制变量法应用实验的类型
控制变量法在初中物理实验教学应用最为广泛，现举例说明其应用的实验类型：
1.实验设计。例：同一水平桌面上放有长方体木块和铁块各一个。现想探究木块和铁块的下表面谁更粗糙，请你只利用一个量程满足实验要求的弹簧测力计，设计一个实验来验证你的猜想，写出实验的步骤：在同一水平桌面上，将铁块放在木块上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块做匀速直线运动，读出弹簧测力计的读数F1；再将木块放在铁块上，用弹簧测力计沿水平方向拉铁块做匀速直线运动，读出弹簧测力计的读数F2；比较F1和F2的大小，得出木块和铁块的粗糙程度。
2.实验器材。例：在学习吉他演奏的过程中，小华发现琴弦发出声音的音调高低受各种因素影响，他决定对此进行研究。经过和同学们讨论，提出了以下猜想：
猜想一：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的横截面积有关；
猜想二：琴弦发出声音的音调高低，可能与琴弦的长短有关；
猜想三：琴弦发现声音的音调高低，可能与琴弦的材料有关。
为了验证上述猜想是否正确，他们找到了下表所列9种规格的琴弦，因为音调的高低取决于声源振动的频率，于是借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验。
三、控制变量法在教学有运用
同时它能将一些复杂的多变量的物理问题转化为简单的单变量的问题，将一些多因素的抽象的大问题，转化为直观的易于操控的小问题。教学中如果此法应用得当，将会非常地方便、快捷，省时、省力，而且能少走很多不必要的弯路，减少很多无谓的而且是艰辛的探索之路，收到事半功倍、一石二鸟的良好效益。
实例1：初温相同、质量相等的铜块和铁块吸收同样的热量后，温度高的是（）。
A、铜块B、铁块C、都一样D、无法确定
[分析]实例1判断的是初温相同的物体，吸收同样的热量后谁的温度更高。由于初温相同，温度高的温差肯定大，因此本例可以将比较温度的高低问题转化为比较温差的大小问题。那么，温差的大小跟哪些因素有关呢？由公式Q=cm（t0-t）或Q=cmΔt可知，温差的大小与物体的质量、比热容、吸收的热量有关。由于是比较铜块和铁块的温差大小，这就要求比热容不同（可变），而其它条件必须保持不变（相同）才能进行比较。再由吸热相等（Q=cmΔt乘积一定）可知：比热容c与温差Δt成反比关系（从纯数学的角度看），因此比热容大的温差小，比热容小的温差大。查表可知，铜的比热容小，铁的比热容大，故正确的选项为B答案。
实例2：下列关于导线的电阻说法正确的是（）
A、长导线比短导线电阻大B、粗导线比细导线电阻小
C、导线中有电流时才有电阻，没有电流时电阻为零
D、常温下，粗细长短都相同的铁丝比铝线电阻大
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.R1
C.R1>R2 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
解题:在图上作三条“辅助线”,通过“辅助线”可以看出,在相同电压下,通过R1的电流I1大,则R1的阻值就大,因此选C。
七、控制变量法在习题设计中的应用
如“质量相等的水和煤油,吸收相同的热量,谁的温度升高较大?”
控制变量法是一种分析问题、解决问题最普遍、最有效的科学方法,也是一种教学思想。在物理课堂教学中如能恰当运用这一科学方法,渗透这一教学思想,课堂教学就会取得事半功倍的效果。更为重要的是,在教学过程中,学生分析问题、解决问题的能力得到了极大的提高。在初中物理(如在力学、电学、热学)中,可用“控制变量法”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。总之,控制变量法贯穿整个初中物理的教学过程中,在教学中教师要有意识的去培养学生利用控制变量法去探究新知,掌握新知。
尽管控制变量法对某些多因素问题失效, 但当前探究教学中几乎压倒性地用控制变量法来研究多因素问题, 此项研究调查了这种做法对中学生探究方案设计所造成的影响, 结果表明: 在具有简单多因素实验设计的意识和能力的学生中, 初一学生的比例大于初二、初三和高一学生的比例, 这说明过度的控制变量法训练, 削弱了多因素实验设计的意识和能力, 窄化了学生探究方案的设计思路.
关键词: 多因素问题; 控制变量法; 多因素实验设计; 科学探究
1 控制变量法的局限性
尽管控制变量法不是研究多因素问题的唯一方法, 但是一种非常重要的方法, 因此我国中学阶段所有理科的课程标准都明确要求会用控制变量法进行科学探究. 然而, 受传统应试教育的过深影响, 很多教师不是让学生通过实际探究学会控制变量法, 而是采用大量习题的反复训练, 这种强化训练给学生留下了简单化甚至异化的控制变量法. 在笔者的一次问题测试中, 来自19 个学校的962 个初三学生, 竟有98% 的认为多因素问题都可以用控制变量法来研究, 70% 的认为控制变量就是“改变一个因素, 同时保持其他相关因素不变”, 但也有25% 的认为控制变量就是“改变一个因素, 同时保持其他所有因素不变”.
然而,这种“保持其他所有因素不变”范式经常碰到问题. 例如,探究“空心管子作为承重横梁时其承受力与管子直径的关系”时,根据“保持其他所有因素不变”范式,除了控制管子长度不变外,还应控制什么不变呢? 一些学生可能意识到,
应该控制管子质量不变. 但是, 如果控制质量不变, 管壁厚度就要发生变化; 反之, 控制管壁厚度不变, 质量就要发生变化. 而且, 管壁厚度指的是相对厚度或是绝对厚度呢? 如图所示,B 管子与A管子有相同的绝对厚度, C 管子与A 管子有相同
的相对厚度, 这可能会让学生陷入困境, 不可能同时控制质量和厚度不变. 其实, 类似例子还很多,它们让我们看到了一个一般性问题: 在改变一个因素时, 不可能控制其他所有因素不变.
解决“保持其他所有因素不变”范式问题的办法是把它改成“保持其他相关因素”范式. 新范式一般是让学生先猜想可能的相关因素, 把无关因素排除, 然后“改变一个因素, 同时控制其他相关因素不变”. 这种新范式在中学物理运用很多, 如滑动摩擦力的大小与哪些因素有关? 液体压强与哪些因素有关?压力的作用效果与哪些因素有关?导体的电阻与哪些因素有关? 电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系? 等等.
但新范式同样也有问题. 例如, 在探究“淀粉的消化率跟唾液的温度、pH 值等的关系”时, 掌握了新范式的学生就会知道: 在改变温度时, 要保持pH 值不变; 在改变pH 值时, 要保持温度不变.但是, 学生在改变温度时, 究竟把pH 值控制在什么数值呢? 有些学生可能会控制pH 值在中性, 有些学生可能控制在酸性, 有些学生可能控制在碱性, 等等. 而实际上, 淀粉的消化率在不同pH 值时, 受温度的影响是不一样的, 但学生并未知道哪个pH 值是合适的. 然而, 不管学生把pH 值控制在哪个数值, 都不违反控制变量法. 这样, 进行真实探究的学生就会得到不同的结论, 这些结论是真实的, 但却可能是错误的.
《标准》中明确指出:“设计实验与制定计划”环节，要尝试考虑影响问题的主要因素，有控制变量的意识。由此可见，在该环节中首先有必要渗透的就是控制变量法。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的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。
现实情境中的物理问题往往多种因素共同作用，如果能使用控制变量法简化为研究对象与单一因素分别研究，就能简化问题，降低难度。下面以“液体内部压强与哪些因素有关”为例来谈控制变量法在“设计实验与制定计划”环节中的具体应用。猜想1:液体内部的压强，可能与液体的深度有关;猜想2:液体内部的压强，可能与液体的密度有关;猜想3:液体内部的压强，可能与方向有关．由于已经猜想液体内部压强与三个因素有关，故而在实验设计时就必须使用控制变量法。第一个阶段由教师直接告知部分实验设计方案，进行隐性教育:在研究与液体深度的关系时，应该保证液体密度、方向相同，比如都在水(同种液体)中且朝同一方向，并多次改变所处深度进行实验，再观察实验现象。第二个阶段由教师和同学共同探讨、交流，进行显性教育。得出在研究液体内部压强与液体密度关系时，则应该使得每次所处深度及方向相同，并多次选择密度不同的液体进行实验，再观察实验现象。第三个阶段:把研究液体内部的压强与方向的关系完全交给学生，让学生主动进入方法应用阶段。第四个阶段:研究方法的内化。引导学生总结出多因素的问题需要用到控制变量法，要研究的因素必须多次改变，暂时不研究的因素要保持不变，然后观察研究对象。
控制变量的研究方法渗透进去了，但“液体内部压强与哪些因素有关”的实验设计并没有完成。在研究与液体深度的关系时，可以直接观察同种液体、同一方向的不同深度时，并不能直接观察到压强这个量，就更无法判断压强的大小是否有发生变化。所以，还需要重点渗透转换法。转换法主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象;将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题;将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。仍然以“液体内部压强与哪些因素有关”为例来谈转换法如何在“设计实验与制定计划”环节中进行渗透。第一个阶段可由教师直接告知“研究发声体是否在振动”时的实验设计方案，进行隐性教育:将纸屑置于鼓面，观察纸屑是否发生跳动。第二个阶段由教师和同学共同探讨、交流，进行显性教育。探究固体压强的大小与什么因素有关，固体压强大小是否可以直接观测，不能直接观测时是如何解决这个问题的。第三个阶段:把液体压强大小如何观测这个问题直接交给学生。让学生自行得出液体压强无法直接观察，而液体压强的作用效果却是可以直接观察的。引导学生得出液体压强有使得物体发生形变的作用效果，进而引导学生选择体积易于形变的物体放入液体中，如空心气球。并进一步得出气球浸没后，若液体压强变大，则气球体积会变小，容器内的液面高度也会随之降低。即液面降低则液体压强增大，液面升高则液体压强减小，液面不变则液体压强不变。当实验的设计完成后可以提供相应的器材让学生自行完成实验。也可以给出液体压强计让学生通过迁移的方法来说出液体压强计的原理和使用方法，让学生学会使用液体压强计，并用该仪器设计一个较好的实验方案。第四个阶段:研究方法的内化。引导学生得出，在实验中遇到不可见、不易见的物理现象时可以转换成可见、易见的现象;遇到陌生、复杂的问题时可以转换成熟悉、简单的问题;遇到难以测量或测准的物理量时可以转换成能够测量或测准的物理量。控制变量法和转换法在探究实验的“设计实验与制定计划”要素中有很高的复现率，如果按所述四个阶段反复应用、渗透会有利于形成稳定的心理特征，从而提高学生使用这两种方法的能力。
2“进行实验与收集证据”要素中有必要进行研究方法的渗透
进行实验与收集证据要素在整个科学探究中非常重要。设计的实验与制定的计划必须通过这一要素来实施。关于“进行实验与收集证据”要素，标准中指出:“能通过观察、实验和公共信息资源收集证据”、“会阅读简单仪器的说明书，能按要求进行操作”。可见这个科学探究要素中能检验学生对理论知识和基本技能的掌握与运用，能培养学生的观察能力和信息收集能力。部分教师错误地认为该要素只需要按设计好的方案按部就班即可，不再需要研究方法的渗透。而笔者认为，该要素中不仅需要渗透相关研究方法，而且要求学生对研究方法的理解很深刻。下面笔者通过两个实例来说明。
在“探究液体蒸发快慢与液体表面空气流动速度”时，使得液体表面积、液体温度及液体质量相同，并用电吹风对着左边玻璃板吹风，然后记录两边液体各自蒸发完的时间。可以发现在“设计实验与制定计划”要素中学生很好地应用了控制变量法和转换法。但是在进行实验时，学生对着左边玻璃板吹风，就会出现如图1所示的现象。在这个过程中，可以观察到左边玻璃板上的水滴表面积明显增大。
在“探究弦乐器的音调与松紧的关系”时，选用了三根长度、粗细相同的尼龙线，并使得尼龙线的松紧分别不同。在进行实验时，学生一旦改变尼龙线的松紧，尼龙线的粗细就会随之发生变化。于是该组实验将有弦的粗细、弦的松紧两个因素不同。所以该实验有必要更换成不易被拉伸的钢丝来完成实验。该实验同样要求在进行实验时学生要有控制变量的意识。由以上两个例子可以知道，在进行实验与收集证据环节不仅仅是对知识与技能有要求，同时对研究方法也有高要求。这就说明在“进行实验与收集证据”要素中有必要进行研究方法的渗透。
3“分析与论证”要素中如何进行研究方法的渗透
关于“分析与论证”要素，在《标准》中明确提出:“经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程”、“能对收集的信息进行简单归类及比较”、“能进行简单的因果推理”。可见在“分析与论证”要素中最重要的就是:会使用归纳推理这种研究方法。对初中生进行归纳推理能力的培养，还可以使得学生理解其他研究方法运用的一般规律。因此，归纳推理方法也可看作是许多研究方法的应用基础。中学阶段很多物理概念也是通过物理现象和实验归纳推理得到的，所以说归纳推理能力运用不仅存在于科学探究过程中，它还贯穿于整个初中物理学习过程。
归纳推理(inductiveinference)，从个别性或特殊性知识的前提推出一般性知识结论的推理。物理归纳推理:由个别性的物理判断推断出一般性的物理判断。归纳推理又分为完全归纳推理和不完全归纳推理。完全归纳推理的特点是:在前提中考察了一类事物的全部对象，结论没有超出前提所断定的知识范围。因此，其前提和结论之间的联系是必然的，运用完全归纳推理获得正确的结论，必须满足两条要求:(1)在前提中考察了一类事物的全部对象;(2)前提中对该类事物每一对象所作的断定都是真的。例如:通过实验得到固体中可以传播声音，液体中可以传播声音，气体中可以传播声音，实验结论:声音可以在介质中传播。在得完实验结论后，应该引导让学生体会完全归纳推理的逻辑形式:S1是PS2是P……Sn是PS1，S2，…，Sn是S类的全部对象所以，所有S都是P。
完全归纳推理通常适用于数量不多的事物，当所要考察的事物数量极多，甚至是无限的时候，完全归纳推理就不适用了，而需要运用另一种归纳推理形式，即不完全归纳推理。这里以“探究液体内部压强与哪些因素有关”为例，就如何通过四个阶段来渗透“不完全归纳”进行示例。在收集到相关数据后，就可以进入“分析与论证”要素。第一个阶段由教师直接告知，进行隐性教育:选取①、②、③三组数据，可以看到液体种类和深度是保持不变的(运用了控制变量法)，橡皮膜的方向有三种:朝上、朝下、某一个侧面，但是研究对象液体压强(表中观察的是压强计左右液面高度差，运用了转换法)并没有发生改变。得出实验结论:液体内部压强与方向无关。第二个阶段由教师和学生共同探讨、交流，进行显性教育。选取⑤、⑥、⑦三组数据，可以看到深度保持不变，在密度最大的盐水中液体压强最大，在密度较小的水中液体压强压强较小，在密度最小的酒精中液体压强最小。虽然只研究了三种液体，但是可以根据研究目的合理地扩大研究对象的范围，进一步推理出一般结论。即:在深度相同时，液体压强随液体密度的增大而增大。第三个阶段:把“探究液体压强与深度的关系”完全交给学生，让学生主动的进入方法应用阶段。第四个阶段:方法的内化，让学生一起体会不完全归纳推理的逻辑形式如下:S1是PS2是P……Sn是PS1，S2，…，Sn是S类的部分对象，并且其中没有S不是P所以，所有S是(或不是)P。
在分析与论证要素中，要将归纳推理和其他研究方法结合在一起进行渗透，才能达到较好的教学效果。如正确表述实验结论一直是学生的弱项。先来看一个错误的实验结论表述:深度越大，压强计两边液面高度差就越大。该表述的第一个错误就是没有控制变量。修改后的表述应该是:当液体密度相同时，深度越大压强计两边液面高度差就越大。该表述的第二个错误就是没有很好地理解转换法且忘记了实验目的，再次修改后的表述应该是:当液体密度相同时，深度越大液体压强越大。
4“评估”要素中有必要进行研究方法的渗透
《标准》明确指出:“有评估探究过程和结果的意识”、“能关注探究活动中出现的新问题”、“有从评估中吸取经验教训的意识”、“尝试改进探究方案”、“了解评估在科学探究中的意义。”由此可见，评估是对整个探究过程的科学性、合理性的反思，可以及时发现各探究环节存在的不足，进而改进探究方案。评估可以从很多角度出发，比如实验的合理性、安全性、节能环保等等。多因素影响的实验是否合理，其中一个非常重要的角度就是:是否准确地应用了控制变量法。由此可见，评估环节也需要研究方法的渗透。从控制变量的角度评估，主要有以下三个方面的内容:一是实验器材的选择是否合理。如“研究电阻大小与长度的关系”时，是否选择了粗细、材料相同而长度不同的电阻丝。二是探究过程中，是否按要求控制了其它因素保持不变，并使得研究的因素发生改变。如:“探究物体的动能与质量的关系”时，是否在多次改变小车质量的同时，有做到将小车放在同一斜面、同一高度自由滑下。三是实验结论的表述是否有注意到控制变量。如当压力相同时，接触面越粗糙物体所受滑动摩擦力越大。
关键词：初中物理；实验方法；教学
中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）18-210-01
物理是一门以观察和实验为基础的学科，实验教学是物理知识教学的基础。在《初中物理课程标准》同时也指出，在突出科学探究内容的同时，也要重视研究方法的指导，使学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中，逐渐拓宽视野，初步领悟到科学研究方法的真谛。由此可见，实验教学中蕴含着大量的科学方法，正确地掌握物理实验的探究方法，有助于揭示物理现象、物理规律的本质属性和内部规律。
既然物理实验方法这么重要，我们怎样才能让学生掌握，并能应用自如呢？首先我们要对初中物理教学中常用的探究实验方法有所理解。初中物理实验探究方法主要有以下几种：
1、控制变量法：为了研究物理量与影响它的多个因素中的一个因素的关系，可将除了这个因素以外的其他因素人为地控制起来，使其保持不变，再比较、研究该物理量与该因素之间的关系，得出结论，然后再综合起来得出规律的法。这种方法在整个初中物理实验中的应用比较普遍
2、等效替代法：研究某一个物理现象和规律时，因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制，不可以或很难直接揭示物理本质，而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。这种方法若运用恰当，不仅能顺利得出结论，而且容易被学生接受和理解。
3、转换法：有的物理量不便于直接测量，物理现象不便于直接观察，通过转换为容易测量到与之相等或与之相关联的物理现象，从而获得结论的方法。
4、类比法：类比法是一种推理方法。为了把要表达的物理问题说清楚，往往可用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比要说明抽象的、无形的、陌生的事物，通过借助于一个比较熟悉的对象的某些特征，去理解和掌握另一个有相似性的对象的某些特征。
5、图像法：图像是一个数学概念，用来表示一个量随另一个量的变化关系，很直观。由于物理学中经常要研究一个物理量随另一个物理量的变化情况，因此图像在物理中有着广泛的应用。在实验中，运用图像来处理实验数据，探究内在的物理规律，具有独特之处。
6、理想化方法：指在物理教学中通过想象建立模型和进行实验的一种科学方法。可分为理想化模型和理想化实验。理想化模型就是指把复杂的问题简单化，把研究对象的一些次要因素舍去，抓住主要因素，对实际问题进行理想化处理去再现原形的本质的东西，构成理想化的物理模型。这是一种重要的物理研究方法。
7、对比法：“比较”是人们常用的探究方法，是找出事物之间的差异点和共同点的研究方法，比较事物间的相同特征或相异特征。
下面就初中物理实验《探究影响导体电阻大小的因素》中运用的探究方法――控制变量法，来谈谈怎样进行探究实验方法的教学，希望能起到抛砖引玉的作用。
1、作为教师，你首先要明确该实验用哪种实验方法最合适，也就是说先要确定实验方法。这就要求你对各种实验方法都要有深入的认识，并有所研究。
2、在实验问题的提出时就开始渗透实验方法的思想，并让学生联系实验提出的问题和假设来寻找，并确定实验的变量。例如在《探究影响导体电阻大小的因素》实验教学中，当我们换用不同的电阻进行实验时，发现灯泡的亮度是不一样的，那样就可以提问“为什么灯泡的亮度不一样？”来引导学生去分析比较，得出影响导体电阻大小的因素可能是导体的材料、长度和横截面积，还有温度，从而确定该实验的变量。
3、确定变量后，要引导学生用怎样的实验方法进行实验。在该实验中，我们确定了四个实验的变量，那么我们就可以提问“我们怎样才能知道这些变量与电阻的关系？怎样进行研究？”让学生认识到，要研究每个变量与电阻的关系，就必须在每次实验中控制另外的变量保持不变。这样自然而然的，我们就可以提出实验要使用的实验方法――控制变量法。接着教师要把控制变量的思想介绍给学生，使学生逐步领悟到控制变量法的实质要领，为之后的实验方法的教学作好准备。
4、学生明确了实验方法后，但是对该实验方法还处在认识阶段，还没有理解，更难说得上运用。这就需要我们引导他们来运用这种实验方法来进行实验。在该实验设计中，根据控制变量法的要求，我们就需要准备不同材料、不同长度、不同横截面积的金属导线。那么在实验操作中我们应该选用那些金属导线进行实验呢？这样一个问题的提出又可以让学生对控制变量法有更深的认识。例如，在探究导体电阻的大小与导体材料的关系实验时，我们就可以引导学生根据控制变量法的思想，选用相同长度、相同的横截面积，不同材料的的导线来进行实验。
关键词： 控制变量 化学教学 渗透方法
影响事物变化的因素多种多样，在研究和解决问题时，对影响事物变化规律的因素加以人为控制，只改变其中的某一个因素，从而研究这个因素对事物的影响，这种方法叫控制变量法。它是科学研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。在多因素、多水平的实验中，实验者通过多维度变成单一维度，化繁为简，探究各种变量之间的因果关系、关系大小与类型，其结果有利于实验条件的选择、操作、控制和优化。
控制变量在中学化学教学中有一定要求，如《义务教育化学课程标准（2011版）》发展科学探究能力中要求“根据所要探究的具体问题设计简单的化学实验方案。具有控制实验条件的意识”。《普通高中化学课程标准》化学实验基础内容标准中要求“初步认识实验方案设计、实验条件控制、数据处理等方法在化学学习和科学研究中的应用”。实验条件控制与控制变量法虽然不尽相同，但也有控制变量的思想；美国科学促进会制定的科学过程技能则明确有“确定和控制变量”①。
在化学教学中，渗透控制变量思想有非常重要的现实意义，能使学生更好地通过实验学习并理解化学知识，认识并体验控制变量在科学研究中的意义，初步体验控制变量的方法。
1.教材中挖掘――初步认识控制变量思想
化学教材中相关实验或材料里蕴含控制变量细想，在教学中，教师应该适时指导学生初步认识控制变量思想。
1.1化学反应需要控制反应条件
许多化学反应需要一定的条件，在不同的条件下，有不同的反应现象和反应本质。只有对化学实验条件进行严格、有效的控制，才能获得化学科学事实，取得重大发现，正是从这种意义上说，没有化学实验条件的控制，就没有化学实验科学。如钠与氧气在常温和加热条件下的不同反应、铜与稀硝酸和浓硝酸不同的反应、铝与稀硫酸和浓硫酸的不同现象，等等，有机化学反应更需要控制条件。
1.2一些化学基本概念或原理的建构过程渗透着控制变量思想
如苏教版化学1关于物质的聚集状态有如下表格：
表1-4 1mol物质的体积
说明：固体、液体密度均为193K时的测定值，气体密度为1.01×10■Pa、273K时的测定值。
表格中数据意图通过学生的计算并比较、归纳出一定条件下，等物质的量的固体、液体、气体物质体积大小的差异；得出在标准状况下1mol任何气体的体积都近似等于22.4L的结论；并思考影响物质体积的可能因素，解释上述计算结果。虽然主体是表格计算与比较，但前提条件（“1mol”，“气体密度为1.01×10■Pa、273K时的测定值”）很重要，没有这两条件的限制，所计算的数值和基于计算得出的结论都是有欠缺的，特别是对22.4L・mol■的理解与应用有重要意义。
又如苏教版化学2化学反应速率课题的活动与探究更体现控制变量思想。
完成下列试验，分析影响过氧化氢分解速率的因素。
【实验1】取两支大试管，各加入5ml12%的过氧化氢溶液（即双氧水），将其中一支试管用水浴加热，观察并比较两支试管中发生的变化。
【实验2】取两支大试管，各加入5ml4%的过氧化氢溶液，用药匙向其中一支试管中加入少量二氧化锰粉末，观察发生的变化。
【实验3】取两支试管，分别加入5ml4%、5ml12%的过氧化氢溶液，再各加入几滴0.2mol・L■氯化铁溶液，观察气泡生成的快慢。
影响化学反应速率的因素很多，三组实验中各改变一个因素（实验1改变温度、实验2加入催化剂、实验3改变浓度）而控制其他条件完全相同，控制变量的思想体现得很明确，基于这样的实验得出的结论也相当可靠。
教材中控制变量思想的挖掘需要教师的点拨，需要教师引导学生进行控制变量思想的反思，使隐含的控制变量思想显露出来，易于被学生认识并理解。
2.创新演示实验――感悟控制变量的意义
化学教学中，运用控制变量思想改进或创新实验，可以使学生更好地理解化学基本概念、基本原理、基本反应的本质。
苏教版化学1物质的分散系中安排了这样的实验：将盛有硫酸铜溶液和氢氧化铁胶体的两只小烧杯分别置于暗处，用激光笔照射，从垂直于光线的方向观察实验现象。这实验非常简单明了地比较了溶液和胶体的性质之一，胶体能产生丁达尔效应，而溶液不能；这实验使学生感受到丁达尔效应是鉴别溶液和胶体的一种重要而简单的方法。但对于是否有丁达尔效应与分散质粒子直径大小之间的本质联系学生不是很清楚。我们可以创新演示实验，通过控制变量的思想使学生更清楚不同分散系及其性质的本质区别。例如：
【实验1】取3支试管，分别加入4ml0.01mol・L■的KI溶液，再在第2支试管中滴入一滴0.01mol・L■的AgNO■溶液，振荡，在第3支试管中滴入4ml的0.01mol・L■的AgNO■溶液。观察现象。
【实验2】用激光笔照射上面3支试管，从垂直于光线的方向观察实验现象。
【实验3】将第3支试管中的混合物过滤，取滤液于试管中，用激光笔照射试管，从垂直于光线的方向观察实验现象；再将滤液置于半透膜中进行渗透，收集渗透液置于试管中，用激光笔照射试管，从垂直于光线的方向观察实验现象。
实验1控制反应物之一AgNO■溶液的用量使产生微量或大量AgI，微量AgI分散于分散剂中所形成的分散质粒子较小，表现为肉眼观察较澄清，但有丁达尔效应，而大量AgI聚集产生的分散质粒子较大，表现为肉眼观察浑浊，光透不过，且无丁达尔现象；不加AgNO■溶液的试管作为空白对照实验，透明，没有丁达尔效应；实验3将沉淀进行过滤、滤液进行渗透，滤纸和半透膜的孔径不同，相当于改变了分离“设备”的孔径这一变量，进而控制了分散质粒子直径，光照所观察的现象随之变化。通过这样的实验改进，学生能深刻理解不同分散系中分散质粒子直径大小的不同及其对性质的影响，也能感悟到控制变量对科学知识的获得与理解的意义。
3.研究性学习――体验控制变量的方法
研究性学习是提高学生科学素养，形成科学方法的重要舞台，自然也是体验控制变量方法的重要舞台。
笔者在苏教版化学2“化学能转化为电能”教学中设计了开放的实验，提供稀硫酸、硫酸铜溶液、酒精、锌片（两片）、铁丝（两根）、铜片（两片）、碳棒（两根）、电流计、小烧杯、导线若干，让学生小组实验组装探索原电池的形成条件。最后总结时，经过题型，学生发现不同电极不同溶液组合时电流计指针偏转幅度不同。于是提出这样一个问题：影响电流强度（或者电压）的因素有哪些，有怎样的内在联系？课后学生发挥想象、讨论提出很多可能的影响因素，如电极材料及表面积大小、电解质溶液种类及浓度、电极插入溶液的深度、电极间距，等等。随后设计了相关实验，部分如下：
（1）在2mol・L■稀硫酸中插入下表中电极组，测定其两极电压。
（2）在2mol・L■稀硫酸中插入下表中电极组，测定其两极电压。
（3）用同样的锌―铜做电极组，溶液用稀硫酸，浓度如下表，分别测定其两极电压。
虽然学生设计实验时没有兼顾各种变量的严格控制，比如溶液体积多少、电极插入溶液中的深浅与间距控制，实验中也没有考虑到电解质溶液的种类的影响，但重要的是学生确实运用了变量控制的思想，体验了控制变量的方法。
控制变量是认识事物本质的一种重要方法，广泛应用于各种科学实验。在化学教学中，学生控制变量意识，不仅体现在观念层面，认识到控制变量对化学科学研究和化学学习的重要性；更重要的是要体现在实践层面，学习和运用控制变量的方法。控制变量思想在化学教学中的渗透还有其他途径，如化学史料、化学习题。
注释：
①[美]帕迪利亚（Padina，MJ.），主编.华曦，译：科学探索者：物质构成.杭州：浙江教育出版社，2003：148.
参考文献：
[1][美]帕迪利亚（Padina，MJ.），主编.华曦，译：科学探索者：物质构成.杭州：浙江教育出版社，2003.
