探讨初中物理电学中控制变量法的实际应用

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1、探讨初中物理电学中控制变量法的实际应用探讨初中物理电学中控制变量法的实际应用　　一、探究物理规律中控制变量法的应用　　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）固定电阻值，可保证定值电阻R的阻值不变。　　（2）影响导体两端的电压值

2、的改变，可用两种办法：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.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。　　2.保持导体两端的电压U不变，改变电阻R，研究电流与电阻的关系　　（1）用不同的定值电阻可改变电阻R的值。　　（2）变动电阻R的同时必须保证导体两端的电压不改变，可以采用以下两种方法：使用同一个电源，即可保证导体两端的电压不本文由.L.收集整理变，更换不同的电阻，可直接得出电流与电

3、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。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、电学习题中控制变量法的运用　　1.在比较物理量的大小时用控制变量的思路　　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

4、电功率和乙的电功率。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。<br="">　　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。<br=""&g

5、t;　　2.在突破动态电路的难点中运用控制变量的思路　　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？　　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UC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

6、困难，准确率低。学生对滑片向左移动时，滑动变阻器的电阻Rc的变化和电路中电流I的变化比较　　容易判断。但对于UR、UC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。　　三、用控制变量法来学习电阻　　学生通过之前的学习掌握了电路的两个基本部分：电流及电压；紧接着学习电阻，学生的压力不会很大，但这时学生对科学探究物理的方法还没什么概念。这时教师会根据课程的要求授完这节课，然后引入控制变量法安排一节课，有针对性地讲解一些典型例题。　　例3：在探究导体电阻大小与哪些因素有关的实验时，将一根粗细均匀的导体截成两段后分别接入如图1所示的电路中，这是用来探

7、究（）。　　A、导体电阻与横截面积的关系；　　B、导体电阻与材料的关系；　　C、导体电阻与长度的关系；　　D、导体电阻与温度的关系。　　解析：从题中所给的条件看，两段导体是同一段导体按不同的长度截取的，即它们的材料、横截面积及温度是相同的，但是长度不同。这样学生就很容易得出答案C。　　但学生要掌握的是：本题由教材上的演示实验演化而来，这是中考试题常出现的命题来源，更重要的是，本题中涉及了对控制变量法的理解和应用。　　四、在学习电学实验中利用控制变量法　　在总结电磁铁磁