石門實(shí)驗(yàn)中學(xué)2004-2005學(xué)年度第二學(xué)期教學(xué)工作總結(jié)

第4頁共7頁控制變量法在新課標(biāo)八年級物理中的應(yīng)用廣東省佛山市南海石門實(shí)驗(yàn)中學(xué)黃鎮(zhèn)鵬【摘要】“控制變量法”是初中物理中常用的探索問題和分析解決問題的科學(xué)方法之一，本文中作者根據(jù)自己使用新課標(biāo)人教版八年級物理教材兩年的經(jīng)驗(yàn)，就“控制變量法”在人教版八年級物理教學(xué)中的應(yīng)用作一探討與總結(jié)．【關(guān)鍵詞】控制變量法、新課標(biāo)、八年級物理、應(yīng)用【正文】自然界發(fā)生的各種現(xiàn)象往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的，并且被研究對象往往不是孤立的，總是處于與其他事物和現(xiàn)象的相互聯(lián)系之中，因此影響研究對象的因素在許多情況下并不是單一的，而是多種因素相互交錯(cuò)、共同起作用的。要想精確地把握研究對象的各種特性，弄清事物變化的原因和規(guī)律，單靠自然條件下整體觀察研究對象是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須根據(jù)研究目的、運(yùn)用一定手段（實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備等）主動(dòng)干預(yù)或控制自然事物、自然現(xiàn)象發(fā)展的過程，對研究對象施加人為的影響，造成特定的便于觀察的條件，在特定的觀察條件下探索客觀規(guī)律，這就是控制變量的方法。例如為了研究某物理量同影響它的三個(gè)因素中的一個(gè)因素之間的關(guān)系，可將另外兩個(gè)因素人為地控制起來，使它們保持不變，以便觀察和研究該物理量與這一因素之間的關(guān)系．“控制變量法”是初中物理中常用的探索問題和分析解決問題的科學(xué)方法之一，在運(yùn)用“控制變量法”研究物理問題時(shí)，首先應(yīng)明確我們要探究什么規(guī)律，即研究的主體是什么，分清該主體受那些因素的共同影響，接著在改變某一因素的同時(shí)控制其他因素不變，把多因素的問題變成多個(gè)單因素的問題，分別從而找出主體與該因素的關(guān)系，最后再綜合解決得到規(guī)律。本文中作者根據(jù)自己使用新課標(biāo)人教版八年級物理教材兩年的經(jīng)驗(yàn)，就“控制變量法”在人教版八年級物理教學(xué)中的應(yīng)用作一探討與總結(jié)．一、控制變量法在新課標(biāo)人教版八年級《物理》上冊中的應(yīng)用1．探究聲速與介質(zhì)種類、介質(zhì)溫度的關(guān)系。在這一問題中，聲速是研究的主體，介質(zhì)種類和介質(zhì)溫度是影響聲速大小的兩個(gè)因素。聲音的傳播需要介質(zhì)，聲速的大小跟介質(zhì)的種類有關(guān)，還跟介質(zhì)的溫度有關(guān)。在溫度相同的情況下，介質(zhì)種類不同，聲速不同，例如在聲在25℃的煤油中速度為1324m/s，在25℃的海水中速度為1531m/s。在課本第15頁的“小資料”表中，銅、鋁和鐵后面都標(biāo)有（棒）字樣，這是因?yàn)楣腆w中的聲速與固體形狀也有關(guān)系，在有限大小的棒狀固體中的聲速與理想情況下的無限大固體中的聲速不同?！靶≠Y料”給出的聲速值就是聲音在有限銅、鋁和鐵棒內(nèi)傳播速度的大小。一般來說，聲速在固體中最大，液體中次之，氣體中最小。在介質(zhì)種類相同的情況下，介質(zhì)溫度不同，聲速不同，例如聲速在0℃的空氣中為331m/s，在15℃的空氣中為340m/s，在25℃2、探究音調(diào)由哪些因素決定。在講“聲音的特性”這一新課時(shí)，舊教材有一道典型的題目“探究琴弦的音調(diào)與哪些音調(diào)有關(guān)”，新教材對決定音調(diào)高低的因素沒有過多探究，而只是用了一把鋼尺做實(shí)驗(yàn)，并采用了控制變量法，保持鋼尺兩次振動(dòng)幅度大致相同，改變鋼尺伸出桌邊的長度，比較兩種情況下鋼尺振動(dòng)的快慢和發(fā)聲的音調(diào)，得出結(jié)論：音調(diào)由物體振動(dòng)的頻率決定。3、探究影響蒸發(fā)快慢的因素。影響蒸發(fā)快慢的因素有三個(gè)：液體溫度、液體表面積和液面上方空氣流動(dòng)速度。探究液體溫度對液體蒸發(fā)快慢的影響時(shí)，我們可以同時(shí)在兩張玻璃片上分別滴一滴酒精（盡量控制酒精的量一樣多），使酒精的表面積和液面上方空氣流動(dòng)速度相同，然后對其中一滴酒精加熱，觀察兩滴酒精蒸發(fā)的快慢，得出結(jié)論：在液體表面積和液面上方空氣流動(dòng)速度相同時(shí)，液體溫度越高蒸發(fā)越快；探究液體表面積對蒸發(fā)料和長度相同，改變接入電路導(dǎo)體的橫截面積（為使實(shí)驗(yàn)效果明顯，應(yīng)使得導(dǎo)體橫截面積相差大一些），觀察燈泡的亮度以及電流表讀數(shù)，得到結(jié)論：導(dǎo)體橫截面積越大電阻越小。3、探究通過導(dǎo)體的電流受哪些因素影響。在引出歐姆定律之前，新教材安排了一節(jié)實(shí)驗(yàn)課“探究電阻上的電流跟兩端電壓的關(guān)系”，教材采用這樣的做法：分別在兩個(gè)定值電阻下測出電壓和電流值，然后畫出每個(gè)電阻的U－I關(guān)系圖像（別忘了電壓為零時(shí)電流也為零，即圖像經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)），從圖像中我們可以找出電流與電壓的關(guān)系：在電阻保持不變時(shí)，電流與電壓成正比。而且我引導(dǎo)學(xué)生有意識地在換第二個(gè)電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使得電壓表有幾組讀數(shù)與第一個(gè)電阻的電壓相同，然后再根據(jù)那幾組讀數(shù)，畫出R－I圖像，從圖像中找出電流與電壓的關(guān)系：在電壓保持不變時(shí)，電流與電阻成反比。綜合起來得到歐姆定律：導(dǎo)體中的電流，跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比。整個(gè)過程一定要非常清晰：電流是研究的主體，電壓和電阻是影響其大小的因素，所以表述關(guān)系時(shí)電流一定要說在前面。4、探究電功率受哪些因素影響。新教材在講解“電功率”這一課時(shí)，給出了電功率的定義式P＝W/t和測量式P＝UI，由這兩個(gè)式子我們可以得出：1）在消耗的電能（電功W）一定時(shí)，電功率P與t成反比；在時(shí)間t一定時(shí)，電功率P與電功W成正比；2）在電壓U一定時(shí)，電功率與電流I成正比；在電流I一定時(shí)，電功率P與電壓U成正比。當(dāng)然，這兩個(gè)結(jié)論是共通的，因?yàn)殡姽＝UIt。如果加入歐姆定律I＝U/R，則可以得到電功率P的兩條推導(dǎo)公式P＝U2/R和P＝I2R，由兩條推導(dǎo)公式可知：1）在電壓U一定時(shí)，電功率P與R成反比；在R一定時(shí)，電功率P與電壓U的平方成正比；2）在電流I一定時(shí)，電功率P與電阻R成正比；在電阻R一定時(shí)，電功率P與電流I的平方成正比。這兩個(gè)結(jié)論中電功率P與電阻R的關(guān)系截然相反，但這并沒有矛盾，因?yàn)殡姽β蔖與R到底成什么比要看是電壓U保持不變還是電流I保持不變。5、探究電功（電熱）受哪些因素影響。新教材淡化了“功”的概念，轉(zhuǎn)而給出讓初中學(xué)生更容易接受和理解的“電熱”概念。在“電與熱”這一節(jié)課中，先是安排了兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：（1）兩個(gè)燒瓶中盛著等量的煤油，瓶中各浸泡著一段銅絲和鎳鉻合金絲（鎳鉻合金絲電阻大些），然后將兩個(gè)瓶串聯(lián)，通入電流，觀察通電一段時(shí)間兩個(gè)瓶中溫度計(jì)示數(shù)變化。在這實(shí)驗(yàn)中，串聯(lián)兩段電阻絲使得電流和通電時(shí)間相同，而改變了電阻的大小，則實(shí)際上是研究電熱與電阻的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明，在電流和通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。（2）選用上個(gè)實(shí)驗(yàn)中的鎳鉻合金絲瓶子，在通電時(shí)間相同的情況下，分別通入大小不同的電流，觀察什么情況下產(chǎn)生的熱量多。在這實(shí)驗(yàn)中，兩種情況下使用同一個(gè)瓶子保持了電阻不變（忽略溫度對電阻的影響，因通電時(shí)間不長），通電時(shí)間也相同，而改變了電流的大小，則實(shí)際上是研究電熱與電流的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明，在通電時(shí)間、電阻相同的情況下，通過電流越大，產(chǎn)生的熱量越多。我們還可以使用實(shí)驗(yàn)（2）的儀器，保持電阻和電流相同，研究電熱與通電時(shí)間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)也表明，在電阻和電流相同的情況下，通電時(shí)間越長，產(chǎn)生的熱量越多。綜合以上結(jié)論，可得焦耳定律：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比，用公式表達(dá)為Q＝I2Rt。為了減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，新教材中沒給出“純電阻”的概念，但在一些解題中，如能應(yīng)用“Q＝W＝Pt”則能加快解題效率，故我讓學(xué)生這樣簡單記憶：凡是那些電能全部轉(zhuǎn)化成熱能的用電器，在計(jì)算電熱Q的時(shí)候可以使用“Q＝W＝Pt”這一公式，事實(shí)證明效果很好。6、探究電磁鐵磁性強(qiáng)弱受哪些因素影響。新教材在講“電磁鐵”一節(jié)時(shí)，安排了一個(gè)實(shí)驗(yàn)“研究電磁鐵”，讓學(xué)生制作電磁鐵并研究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素。實(shí)驗(yàn)主要分三個(gè)探究步驟：（1）保持導(dǎo)線匝數(shù)和鐵心不變，改變電流的大小，觀察兩張情況下電磁鐵吸引大頭針的數(shù)量，從而得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在匝數(shù)和鐵心不變時(shí)，電流越大電磁鐵磁性越強(qiáng)；（2）保持匝數(shù)和電流不變，一次有鐵心一次無鐵心，觀察兩種情況下電磁鐵吸引大頭針的數(shù)量，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在匝數(shù)和電流不變時(shí)，有鐵心時(shí)電磁鐵磁性越強(qiáng)；（3）保持電流和鐵心不變，改變匝數(shù)的