物理教学中“控制变量法”的应用【推荐4篇】

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控制变量法【第一篇】

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。

控制变量法【第二篇】

自然界发生的各种现象往往是错综复杂的，并且被研究对象往往不是孤立的，总是处于与其他事物和现象的相互联系之中，因此影响研究对象的因素在许多情况下并不是单一的，而是多种因素相互交错、共同起作用的。要想精确地把握研究对象的各种特性，弄清事物变化的原因和规律，单靠自然条件下整体观察研究对象是远远不够的，还必须对研究对象施加人为的影响，造成特定的便于观察的条件，这就是控制变量的方法。

例如在研究气体的温度、体积、压强这3个状态变量之间的关系时，必须设法把决定气体状态的一个量或两个量用人为的方法控制起来，使它保持不变，然后来比较、研究其他两个变量之间的关系。在进行观察时，首先把研究对象限定为一定质量的气体，然后研究在温度恒定的条件下，它的体积跟压强的关系，得出了玻意耳定律。如果使一定质量气体的体积（或压强）保持不变，研究它的压强跟温度的关系（或体积跟温度的关系），便得出了查理定律了（或盖·吕萨克定律）。这三个定律都是用控制变量的方法得出的描述一定质量的气体的状态量之间的关系的实验定律，为建立理想气体模型、推导理想气体状态方程提供了可靠的实验依据。

在研究物体的加速度跟所受的外力和物体质量的关系时，也采用了控制变量的方法。如先研究物体质量不变时，在大小不同的外力作用下，物体的加速度跟外力的关系；再研究在相同大小的外力作用下，物体的加速度跟质量的关系。这就是著名的牛顿第二定律。

自然界发生的各种现象，往往是错综复杂的。决定某一个现象的产生和变化的因素常常也很多。为了弄清事物变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，然后来比较、研究其他两个变量之间的关系，这是一种研究问题的科学方法。

例如物体吸收热量温度会升高，温度升高多少是由多个因素决定的，跟吸收的热量、物体的质量以及组成物体的物质性质有关。在研究时，可以先使一些因素保持不变，如在物质相同、质量相同的情况下，观察物体温度升高跟所吸收热量的关系；接着再研究同种物质，不同质量的物体吸收相等热量时，温度升高跟质量的关系等等，从而得出物体温度升高跟所吸收的热量、物体的质量和组成物体的物质性质的关系。控制变量的科学方法在物理学的研究中是经常使用的。

这个实验是按以下步骤进行的：

先把容器A浸没在冰水混和物中，这时容器A中的空气温度为0℃，调节压强计右臂的位置，使两臂内水银面位于同一高度，这时容器A中的空气压强就等于大气压强，记下压强计左臂内水银面的位置B，这就是0℃时容器A内空气体积V0的一个标记[图2－8(a)]。

控制变量法【第三篇】

[中图分类号]

[文献标识码]C

[文章编号]1004-0463(2012)06-0081-01

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，每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，逐个加以分析，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。在人教版的物理教册中，有许多探究实验中都用到了控制变量法。例如，声音的响度和音调、理想斜面实验、力与运动的关系、影响滑动摩擦力大小的因素、影响压力的作用效果的因素、影响浮力大小的因素、影响滑轮组的机械效率的因素、影响重力势能大小的因素、影响导体电阻大小的因素、验证欧姆定律、影响电流做功多少的因素、影响电磁铁磁性强弱的因素等等。

一、用控制变量法探究影响滑动摩擦力大小的因素

1　控制接触面的粗糙程度不变，改变物体对长木板的压力，探究压力与滑动摩擦力之间的关系。两次采用相同的平面即可保证接触面的粗糙程度不变：改变物体列长木板的压力，可采用在物体上面加砝码的办法，当在物体上加一砝码时物体对木板的压力增大。通过实验得出：当物体接触面的粗糙程度相同时压力越大滑动摩擦力越大。

2　控制压力的大小不变，改变物体接触面的粗糙程度，探究接触面的粗糙程度和滑动摩擦力的关系。两次用同一个物体即可保证物体对长木板的压力大小不会改变。改变接触面的粗糙程度可以在长木板上铺上毛巾，当在木板上铺上一条毛巾时可以增大接触面的粗糙程度。通过实验得出：当物体所受的压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

二、用控制变量法探究欧姆定律

欧姆定律是电学的基础和重点，处于电学的核心位置。学生通过之前的学习掌握了电路的三个基本部分：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，涵盖了探究的七个要素。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某一物理量不变，用什么方法改变一物理量。

1　控制电阻R不变，改变导体两端的电压u，探究电流I与电压u之间的关系。采用定值电阻，即可保证定值电阻R不变。改变导体两端的电压，可用两种办法：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直接研究电流与电压的关系，易于学生理解和掌握：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使定值电阻两端的电压发生改变。

2　控制导体两端的电压U不变，改变电阻R，探究电流与电阻的关系。换用不同的定值电阻即可改变电阻R。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：一是使用同一个电源，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有所变化，会给实验带来误差。二是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非常容易忽视，教师要注意引导学生观察电压表，使其示数保持不变。

控制变量法【第四篇】

关键词：控制实验条件；控制变量；控制变量法；实践；反思

文章编号：1008-0546（2013）07-0021-03 中图分类号： 文献标识码：b

doi：/

化学新课程要求以学生的发展为本，引导学生正确地了解科学过程、了解科学方法，学习科学思想，形成科学态度、科学观，提高科学素养。开放的实验，无疑是很好的切入点。实验选题一旦选定，同学们往往最关心的就是如何实验，即“实验设计”了。几乎所有的实验设计都必须涉及到实验变量及其控制。而“了解控制实验条件的方法”恰恰是高中化学新课程《考试大纲》[1]提出的新考查要求。针对这方面教学实践及反思阐述如下。

一、如何引入控制变量法

在《化学2》的“化学反应速率与限度”的教学时，引入了控制变量法的教学流程如下：

展示图片：冰箱保存食物、铁丝在氧气中燃烧、氯酸钾制取氧气、硝酸保存在棕色瓶中。

1. 思考①为什么冰箱能延长食物的保质期，为什么铁丝在纯氧比在空气中反应剧烈得多，为什么煤粉碎后燃烧会更旺盛，为什么实验室用kclo3制氧气时要加mno2，为什么实验室有些物质用棕色试剂瓶盛装？②请你总结影响反应速率可能因素？

思考的目的：引出常见影响速率的因素如：温度、浓度、固体表面积、催化剂、光等。

2. 思考对于多种因素影响化学反应速率的问题，应该如何实验？阅读实验2-5，分析实验中涉及到哪些因素，做了几组实验？对比实验中保持哪些因素相同，哪些因素不同？为什么这样做？

[实验2-5][1]在2支大小相同的试管中，装入2～3ml约5℅的h2o2溶液，分别滴入1～2滴1mol/l fecl3溶液。待试管中均有适量气泡出现时，其中一支试管放入盛有5℃左右冷水的烧杯中；另一支试管放入盛有40℃左右热水的烧杯中，观察现象并进行对比，待放入热水的烧杯试管里出现大量气泡时，用带火星的火柴梗检验放出的气体。

思考的目的：保持浓度、体积、催化剂不变，只改变温度。

3. 思考①如果我们想探究催化剂对化学反应速率的影响，我们应保持哪些因素不变呢？哪些因素改变呢？②学生小组讨论，分析，③代表发言。教师小结。事实上是怎样做的？

阅读[实验2-6][2]在3支大小相同的试管中各装入2～3ml约5%的h2o2溶液，再向其中2支试管中分别加入少量mno2粉末、1～2滴1 mol/l fecl3溶液。对比观察现象。

思考的目的：保持浓度、体积、温度不变，只改变催化剂。

4. 实验后能否改进呢？你还有什么设想？

通过引导与学生实验，学生自然得出：当研究多个因素之间的关系时，往往先控制其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，这种方法叫控制变量法。从促进学生知识建构角度审视教材实验，就能触摸到教材编写者的智慧。教师必须在教学中发掘实验间的关系和内涵，站在对学生知识建构的作用和意义上去思考去引导。

二、如何在教学中拓展应用控制变量法

高中化学新课程“倡导以科学探究为主的多样化的学习方式”，如何进行科学探究呢？让我们先研究一个实验：

1. 实验目的：如何比较梨汁、橙汁中维生素c含量的相对多少呢？

2. 实验方案的优化

教师抛出问题：方案一可以吗？

[方案一]取相同体积、不同浓度高锰酸钾于烧杯中，分别滴入梨汁、橙汁。

教师继续抛出问题：方案二可以吗？

[方案二]取不同体积、相同浓度高锰酸钾于烧杯中，分别滴入梨汁、橙汁。

教师进一步深化：方案三可以吗？

[方案三]取相同体积、相同浓度高锰酸钾于烧杯中，分别滴入梨汁、橙汁。

教师逆向思维引导深化：方案四可以吗？

[方案四]取相同体积、相同浓度梨汁、橙汁于烧杯中，分别滴入等浓度的淀粉和碘混合液。

三、如何深化研究实验——定量实验

1. 实验原理[2]

维生素c具有强还原性，能将碘还原成碘离子。碘遇淀粉变蓝色，而碘离子不能使淀粉溶液改变颜色；因此，在含有维生素c的溶液中，加入淀粉溶液，就可以用碘溶液来

定被检测样品中的维生素c。记录滴定用去的碘溶液量，再根据已知的每毫升碘溶液可以与多少毫克的维生素c发生反应，通过对比，就可以计算出被检测样品的维生素c含量。（注：由于维生素c的还原性很强，在空气中易被氧化，特别是在碱性介质中更易被氧化，故在测定时须加入少量稀醋酸或盐酸使溶液呈弱酸性，以减少副反应的发生。）

2. 仪器与药品

容量瓶（250ml），酸式滴定管（50ml），锥形瓶，量筒，玻璃棒，尼龙纱布，天平，多功能食物粉碎机，漏斗，ph试纸，烧杯。

新鲜的苹果、梨、杨桃、橙子、葡萄、番茄等。 /l碘溶液，盐酸（质量分数为2%）或2mol/l醋酸，可溶性淀粉溶液（质量分数为2%），蒸馏水，维生素c药片（100mg/片）.

3. 方法与步骤

（1）制备果蔬组织提取液

①称取50g水果或蔬菜，放入食物粉碎机中，再加入50ml蒸馏水，然后进行粉碎。

②在漏斗中垫上尼龙纱布，将粉碎后的果蔬液过滤到烧杯中 。取出1/2的滤液，放入洁净的锥形瓶中。

③向锥形瓶中加入2ml淀粉溶液，然后滴加盐酸或醋酸，将ph调至3。 　（2）滴定维生素c药片溶液和果蔬组织提取液

①将一片维生素c药片溶解在25ml蒸馏水中。

②用碘溶液滴定维生素c药片溶液3次，记录每次滴定的初读数和末读数。

③用碘溶液滴定与果蔬组织提取液。滴定过程中，边滴定边晃动锥形瓶，直到提取液呈现蓝色，并且在内不褪色为止。重复滴定两次，记录每次滴定的初读数和末读数（末读数与初读数之差，就是每次滴定所用去的碘溶液量）。最后，计算出两次滴定所用去的碘溶液量的平均值。

（3）操作要点（各实验步骤中的操作关键点）

①试样溶解后应立即进行滴定，以防止维生素c被空气所氧化；

②接近终点时的滴定速度不宜过快，溶液呈显稳定的蓝色即为终点。

（4）本实验的成败关键

①滴定时温度、速度的控制；

②淀粉指示剂的特点及终点的判断；

③深色溶液在滴定管中的读数。

（5）数据处理

①滴定标准维生素c药片溶液所用去的碘溶液体积为：；

②果蔬组织中的维生素c含量：能够大致计算果蔬组织中的维生素c含量（每100g样品中含维生素c的毫克数）滴定结果如下：

实验总是先从模仿开始。引导学生逐步实施方案，亲手配制试剂，并对实验的成功与失败进行总结与分析。学生有了一个展现自我、锻炼自我的空间，也有了参与科研的一个良好开端。在中学阶段现有条件下尝试如何大致测量水果维生素c含量，在控制变量同时运用了转换思维。所谓“转换思维”，如维生素c药片做基准，间接求解；是指在保证效果相同的前提下，将难以测量或测准的“量”转换为能够测量或测准的“量”等，从而间接地获取问题解决的思维方法。

四、控制变量法的教学思考

1. 控制变量法将随着探究性学习的展开而深入

化学教学中的科学方法是培养学生思维的催化剂，是从知识学习到能力发展的中间环节，是沟通知识和能力的桥梁，从某种意义上讲科学方法比知识更重要。从教师教的角度看，在传授知识的同时，适时地引入控制变量法，有机地渗透。若脱离化学知识大讲科学方法，便是空中楼阁，若埋头只讲化学知识而不注重讲科学方法教育，则犹如一堆杂乱的砖瓦。只有把科学方法与化学知识有机的结合、水乳交融，才能相辅相成，让学生得到全面发展，创造一个优化的知识和智能结构。

2. 运用控制变量法的目的是寻找“不变”

化学教学的内容载体是自然科学知识，它是人类主动探索自然奥秘的成果，是人类文明的精华之一。控制变量法的优点在于：如果有多个因素（即变量，下同）对实验的结果存在影响，往往控制其它的因素保持不变，而仅仅对其中的一个因素进行改变，并通过对比实验来明确该因素是否会产生影响以及如何影响的一种方法。该方法可以使研究的问题简单化。如我们在研究影响化学反应速率的因素，其目的是化学平衡怎样移动，进而得到勒夏特列原理。由此可以看出自然现象是千变万化的，科学就是要从这变幻不定的表象中发现不变的自然规律。而知识中相对“不变”的部分恰恰是知识中最关键的部分。潜移默化引导学生“要善于在变化之中看到不变”，去发现那些洞察人生事理的人，哪一个不是能正视世间及人生的

自然规律，在千变万化的人生中寻找到那永恒不变的人。

3. 控制变量法控有其一定适用范围

控制变量法适用于相对独立的变量，有一定适用范围。若不是相对独立的变量，必须引入其他分析方法加以辅助。自然科学与社会的复杂性是复杂的事物，其中往往有许多因素互相制约又互相依存。例如在对于共同影响一个变量的许多变量（因素）之间，找出哪些是重要因素，哪些是次要因素，这些因素之间又有什么关系等等。对于重要因素，再通过控制变量法，进行清理、分析。一种有效的方法就是以果为始。以最终的结果作为思考的开始，以最初需要的数据或者信息为这个循环思维的终点。在思考一个重要问题，或者做出重要结论前，先确定真正的问题，思索一下所有的相关因素，进行清理。然后针对重点提出假设，并明确支持或者推翻假设需要的数据，然后明确目的地，收集数据。这样的思考方式，能帮助我们变得更高效、更科学、更强大[3]。

参考文献

[1] 人教社化学室。高中化学2（必修）[m]. 北京：人民教育出版社，：48