摘要：控制變量法和模型法是物理學(xué)習(xí)的兩種重要方法。本文通過幾組實(shí)例介紹在物理教學(xué)中如何有效地運(yùn)用控制變量法和模型法來培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

關(guān)鍵詞：控制變量法；模型法；物理教學(xué)

一、 概念介紹

1. 控制變量法是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的一種有效方法。具體到物理學(xué)概念中，控制變量就是除實(shí)驗(yàn)因素（也就是自變量）之外的對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響的變量，因這類變量并非實(shí)驗(yàn)的研究變量，因此也可稱作無關(guān)因子、非實(shí)驗(yàn)因子、無關(guān)變量或非實(shí)驗(yàn)因素等。由于實(shí)驗(yàn)的影響因素不止一個，因此要研究一個影響因素時必須將其他的變量保持不變，否則在實(shí)驗(yàn)分析時不知道實(shí)驗(yàn)結(jié)果的改變是哪個因素所引起的。因此，需要預(yù)先控制容易導(dǎo)致因變量受影響的變量因素（除自變量之外），保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果不受影響，以進(jìn)一步明確實(shí)驗(yàn)因果關(guān)系。具體而言，要想獲得有效的實(shí)驗(yàn)作用與結(jié)果，就必須對實(shí)驗(yàn)影響因素進(jìn)行有效控制，以此獲得保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性。如果某一物理量與其他兩個及以上物理量存在一定關(guān)系時，應(yīng)將其中一個物理量進(jìn)行改變，保證其他物理量始終處于不變狀態(tài)，進(jìn)而對物理量與改變量之間的關(guān)系進(jìn)行研究。

2. 模型法指通過模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法，為滿足研究需求，將具體的物理實(shí)體或過程抽象為一定模型，通過忽略次要因素來凸顯主要因素，這一模型被稱作“理想模型”或“假想模型”。它在物理教學(xué)中起到重要的作用，能簡化教學(xué)過程，使物理知識直觀化，有利于對學(xué)生抽象思維及發(fā)散思維的培養(yǎng)。

二、 應(yīng)用實(shí)例

1. 控制變量法的使用

下面以“降落傘在空中滯留時間與什么因素有關(guān)”來具體介紹控制變量法的實(shí)際應(yīng)用：

（1） 首先對可能的幾種因素進(jìn)行猜想

A. 傘繩長度可能影響滯空時間

B. 打開后形狀可能影響滯空時間

C. 面積可能影響滯空時間

D. 開始下落高度可能影響滯空時間

E. 總重量可能影響滯空時間

（2） 設(shè)定方案

A. 選擇實(shí)驗(yàn)用具：傘繩長度、面積、形狀、總重量均不同的降落傘，盒尺、計(jì)時器、電子秤；

B. 操作步驟：根據(jù)控制變量法的實(shí)驗(yàn)原則，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)只對一個影響降落傘在空中滯留時間的因素進(jìn)行改變，其他的因素保持不變；

（3） 設(shè)計(jì)記錄數(shù)據(jù)的表格：

（5） 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及結(jié)論

A. 分析1和2兩組數(shù)據(jù)得出，在保持其他條件不變的情況下，傘的面積會影響降落傘的滯空時間，面積越大的傘在空中滯留的時間越長，即傘的面積和滯空時間成正比。

B. 分析2和3兩組數(shù)據(jù)得出，在保持其他條件不變的情況下，傘的總重量會影響降落傘的滯空時間，總重量越大的傘在空中滯留的時間越短，即傘的總重量和滯空時間成反比。

C. 分析2和4兩組數(shù)據(jù)得出，在保持其他條件不變的情況下，降落傘打開后形狀不影響降落傘的滯空時間，即傘的形狀和滯空時間無關(guān)。

D. 分析5和6兩組數(shù)據(jù)得出，在保持其他條件不變的情況下，降落傘的起始高度會影響降落傘的滯空時間，起始高度越大的傘在空中滯留的時間越長，即傘的起始高度和滯空時間成正比。

E. 分析4和5兩組數(shù)據(jù)得出，在保持其他條件不變的情況下，傘繩長度不影響降落傘的滯空時間，即傘繩長度和滯空時間無關(guān)。

2. 模型法的使用

在物理例題和習(xí)題的解答中經(jīng)常用到模型法來建立物理模型，例如在題目中出現(xiàn)“光滑的接觸面”意思就是將接觸面的摩擦力視為0，“兩物體間的距離遠(yuǎn)大于它的長度”意思就是將物體視為體積為零的質(zhì)點(diǎn)，“輕質(zhì)彈簧”或“輕繩”意思就是將彈簧或繩子的質(zhì)量忽略……如果學(xué)生不理解這些物理模型的意義，就無法正確地解答習(xí)題，教育效果也會大打折扣。所以教師在例題的教學(xué)中應(yīng)該注意著重引導(dǎo)分析，首先讓學(xué)生理解題中的物理圖景，明確題中涉及的物理模型，然后再用相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型來解題.

三、 結(jié)論

控制變量法和模型法都是解決復(fù)雜問題的有效方法。控制變量法是將復(fù)雜的因素分解開，逐一的去分析問題。模型法是將復(fù)雜的因素分為主要和次要因素，著重分析主要因素從而解決問題。在物理教學(xué)中，指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本，重視物理學(xué)史，加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)，注意觀察現(xiàn)象，巧妙設(shè)計(jì)習(xí)題，在知識復(fù)習(xí)中總結(jié)方法，在物理知識的教學(xué)中滲透方法教育。

作者簡介：

潘慧萍，福建省建甌市第二中學(xué)。endprint