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中考专题复习——科学探究中的“控制变量法”

发布时间:2014-01-25 09:54:28  

科学探究中的“控制变量 法”
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 影响滑动摩擦力大小的因素 影响蒸发快慢的因素 压力的作用效果与哪些因素有关 导体电阻大小与哪些因素有关 电流跟电压、电阻的关系 电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关 动能大小与哪些因素有关 影响力的作用效果的因素 研究液体压强的特点 研究电热与哪些因素有关

应用控制变量法进行科学探究时需考虑以下几点:

1、确定研究对象(P) 、实验变量和控制变量 2、如何保持控制变量不变? 3、如何改变实验变量? 4、如何观察或测量研究对象

实验目的
研究电磁铁的 磁性强弱与线 圈匝数的关系 研究动能大小 与质量的关系

研究对象 (P)
电磁铁的 磁性强弱

实验变量
(改变的量)

控制变量
(控制不变的量)

线圈匝数 质量

电流 速度

动能

控制变量法的应用
控 制 变 量 法
应用于提出问题之中 应用于建立假设之中

应用

应用于实验设计之中
应用于实验结论之中 应用于实验评价之中

精髓

控 制

1、学会在探究实验中正确提出问题
例1、下图是某校科学兴趣小组为探究自然科学问题所做 实验,请根据实验设计意图提出他们想要探究的问题。

研究对象: 液体蒸发快慢
实验变量 :
(改变的量)

温度

上图探究的问题

是: 液体的蒸发快慢是否与液体的温度有关 ? 提出问题的 一般模式: 研究对象是否与实验变量有关?

2、学会猜想与假设
例2、右图表示了一种怀孕蜥

研究对象(结果)

蜴培养在不同温度下,所产 幼仔的性别百分比。 根据图示信息,请你提出 一种猜想 ▲ 。

温度可能与所产幼仔的 建立猜想的一般模式: 性别百分比有关

实验变量(原因) 研究对象可能与实验变量有关(或无关) 建立假设的一般模式: 典型错误 —— 因果倒置 研究对象与实验变量有关(或无关) 蜥蜴所产幼仔的性别百分比可能与温度有关

例3:小明看见农民伯伯在用铁锹挖土时,不时往手 上吐口水,询问后得知是为了防止打滑。但为什么 许多场合写着“地板湿滑小心慢走”?于是他找来 弹簧测力计、滴管、一块油漆过的木块和一杯水进 行探究。在水平玻璃桌面上滴不同滴数的水并涂匀 ,立即让木块在玻璃桌面上做匀速直线运动,测出 摩擦力,记录数据如表:

实验次数 水滴数/滴 摩擦力/牛

1
5 1.3

2
10 1.5

3
15 1.8

4
20 1.4

5
25 1 .2

该实验基于的假设是

摩擦力大小与水滴数多少有关



3、学会设计实验
例4:给你如图所示器材,(带有四个铁钉的小方桌、 沙箱及两个质量不同的重物),请你设计一个实验, 探究物体的重力势能与物体的质量关系。
有四个铁钉的小方桌

设计

实验必须要表达清楚:

1、改变物体的质量 2、控制物体所在的高度相同 沙箱
两个质量不同的重物

3、通过观察小方桌陷入沙 里的深度来比较重力势能的 大小。

设计实验的表达可以有多种形式,但必须要表 达清楚以下3个要点:

1、如何改变实验变量? 2、如何保持控制变量不变? 3、如何观察或测量研究对象,并比较 (如果研究对象不容易观察或不能直接测量
如何转换为容易观察或能测量的科学量)?

4、学会分析数据和得出结论
例5:小科同学在探究“压力的作用效果与压力大小的关 系”, (1)应做图甲和 (填“乙” 或“丙”)所示实 丙 验。 (2)实验能够得到的结论是: 在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越大。 。

例6:
小辉同学在做“探究电流与电压、电阻之间的关系”实验 中,通过改变电路中的电压和电阻,分别测得了如下两组数据: 分析表一数据,可得到的结论 电阻一定时,电流与电压成正比 是 。 分析表二数据,可得到的结论 电压一定时,电流与电阻成反比 是



应用控制变量法来表述结论时的一般模式是:
在控制变量一定时,研究对象与实验变量的关系

注意:(能具体则具体,描述时不要因果倒置)

5、学会评价与合作交流
例7: 在探究“电流与电阻关系”实验中,某同学记 录了该实验的有关数据如下表所示。请你分析一下, 他的实验存在什么不科学之处呢?
电阻/Ω
第一次测量
第二次测量 第三次测量

电压/V
4
6 10

电流/A
0.4
0.3 0.4

10
20 25

【解答】: 不科学之处是没有控制电压的大小不变。

例8:某同学由温度能影响酶的活性联想到温度能否影响甲状腺 激素的活性。为了探索这一问题,他做了一个实验。实验步骤: (1)取三只相同的洁净玻璃缸,编上号,分别装上等量的 蒸馏水、河水、自来水。

(2)取发育状况不同的15只蝌蚪,分成三等份,分别放入1、2、 3号玻璃缸中,三只玻璃缸放在相同的适宜外界条件下培养。 (3)每天同时向1、2、3号玻璃缸中分别投入等量的普通饲料、 常温( 25℃)下甲状腺制剂拌匀的饲料、用60℃温水处理1小时 的甲状腺制剂拌匀的饲料。 (4)每隔一段时间测量、记录并比较蝌蚪的发育状况。 在实验步骤(1)、(2)中各有一处错误或不妥之处,请改正。

改正:(1)蒸馏水、河水、自来水改为河水, (2)“发育状况不同”改为“发育状况相 同”,

例9、 酸雨对植物的生长会有影响吗? 小宇同学就这一问题进行了探究,制定计划并实施: (1)在一个花盆里播1粒的大豆种子,等它们长成幼苗后做实验; (2)向食醋中加清水,配制成“模拟酸雨”

。 (3)向花盆里的大豆幼苗喷洒“模拟酸雨”,每天一次,观察并 记录实验现象。 实验结果:几天后,花盆中大豆幼苗全部死亡。
该实验设计中的不足之处是: 1、只用一粒种子做实验存在偶然性 2、没有设置对照组 如果需要,你认为下列哪一组可以做为其对照组( A ) A.同时设置另一盆条件完全相同的大豆幼苗,每天喷洒等量清水 B.同时设置另一盆条件完全相同的大豆幼苗,既不喷洒清水, 也不喷洒“模拟酸雨” C.同时设置另一盆条件完全相同的大豆幼苗,放在阴暗的环境中 D.同时设置另一盆条件完全相同的大豆幼苗,并放在低温环境中

想一想:

评价实验方案存在不足之处,我们一般从哪些方面考虑? 变量是否控制好 是否设置对照组,

样本是否充足,以排除实验的偶然性
是否进行了多次实验 得出的结论是否科学 等方面进行评价。

1、市场上某一防晒霜宣称可以防晒.暑假期间,几个学生 邀约徒步旅行,准备利用此机会做一个关于防晒霜的实验, 看它是否有效.设计实验方案如下表:你认为4人中谁的实 验方案最为合理(C ) 学生 甲 乙 实验方案 脸上涂上防晒霜,两手背上都不涂.一天后, 比较脸与手背被灼伤的程度 第一天,两只手背都涂上防晒霜;第二天都不 涂.比较第一天与第二天被灼伤的程度.




一只手背上涂上防晒霜,另一只不涂.一天后, 比较两只手背灼伤的程度
在另一同学戊的两只手背上都涂上防晒霜,自 己不涂.一天后,比较自己与同学戊的手背被 灼伤的程度

A.甲

B.乙

C. 丙

D.丁

2.用绳子拉着一个小球在光滑的水平桌面做圆周运动,绳子拉力大小与什么 因素有关?小明认为与小球的运动速度有关。于是他用一根橡皮筋连接一个 小球,让小球在光滑的水平桌面上以一定速度作圆周运动(如图所示)。改 变小球的运动速度,做几次实验,记录现象如下表。
小球 橡皮筋

·

(第33题图)

小球质量/克 15 15 15

小球速度 慢 较快

橡皮筋长度/厘米 10 15

很快

18

(1)小球在桌面作圆周运动时,其运动状态 ▲ 一定 改变(选填 “可能”、“ 一定”或“ 一定不”)。 (2)从表格的数据可以看出:小球的运动速度越大,那么橡皮筋的伸长 就越 ▲ 长 。 通过观察橡皮筋的伸长来比较拉力的大小 (3)小明用橡皮筋替代绳子进行实验的目的是 ▲ 。 (4)小玲查阅资料后知道作圆周运动的小球受到的拉力与小球的运动速 度、小球的质量以及圆周的半径有关。据此,小玲认为用橡皮筋代替绳子 存在着明显的缺陷,请说出理由 ▲ 。
橡皮筋伸长造成圆周半径也发生改变;速度和圆周半径都在发生

改变

3.科学兴趣小组了解到植物的茎具有背离地面向上生长的特性,查阅资料发现, 玉米幼苗能在黑暗中生长较长时间,是一种比较好的实验材料。于是他们利用玉 米幼苗、大纸板箱等器材进行实验,以验证玉米的茎具有背地生长的特性。请你 按照下表中的实验方案设计要求,完成相应的实验操作步骤。 实验操作 实验方案设计要求

步骤
步骤一 步骤二 选择10盆长势良好且大小相近的玉米幼苗, 选择合适的实验材 随机平均分成两组,分别标为A组和B组。 料 (1) ▲ 。 设置对照实验

步骤三
步骤四 步骤五

(2)





排除影响实验结果 的主要因素的干扰
, 观察和记录实验现 象 获取事实和证据并 得出结论

(3)几天后,观察 ▲ 并做好记录。 比较A、B两组的实验结果,得出结论。

(1)将一组玉米幼苗竖放,另一组玉米幼苗横放 (2)用大纸板箱罩住两组玉米幼苗,放在适宜环境中培养

(3)两组玉米幼苗茎生长的方向

4

20 盐酸的质量分数

测量CO2的体积

实验②

5.“一节小小的废电池,扔就扔了,它真的会对生物产生危害吗?”某生物兴 趣小组的同学针对这一问题,作出假设,并设计了如下的探究实验: ①将一节5号废电池破碎,平均分成4份,分别放在400 ml、200 ml、100 ml、 50 ml的清洁无污染的河水中浸泡三天备用; ②取四只分别装有500ml清洁无污染河水的鱼缸,贴上标签A、B、C、D; ③分别量取20 ml四种废电池浸出液到四只鱼缸中; ④往四只鱼缸中各放入10条泥鳅,进行相同的喂养; 实验结果: 鱼缸序号 A 浓度最小B C D 浓度最大 泥鳅平均成活时间(天) 11 9 6 1

请根据以上实验,回答下列问题: 废电池浸出液对泥鳅的生长有影响 (1) 该兴趣小组的同学想要证明的实验假设是: ; (2)该实验的变量是 废电池浸出液的浓度 ; 废电池浸出液对泥鳅的生长有影响, (3)根据上述实验结果,可得出的实验结论是: ; 浸出液浓度越大,泥鳅越难成活 (4)上述实验中每只鱼缸放10条泥鳅的原因是: 避免实验偶然性 ; (5)该探究实验的不足之处是 没有设置对照组 ; (6)若再取一只相同的鱼缸,加入520ml的清洁无污染的河水而不加电池浸出 液,其他与另外四只鱼缸相同。可预测该鱼缸中的泥鳅平均成活时间 大于 (选填大于、等于或小于)11天; 应 (7)请你根据该实验的结论,提出一条合理的环保建议: 请勿随手丢弃废电池 。

6.观察发现,甲地产的花生种子比乙地产的大。是什么原因导 致两地花生种子的大小有差异?某科学兴趣小组进行探究:随机 选取两地花生种子各100粒,在同一地点分别种植,收获后再分 别随机选取两类花生

种子各500粒,对其长轴进行测量,结果如 图。其它地点试验结果相似。 (1)花生植株能通过 光合 作用合成有机物。 (2)生物的变异可分成两类。分析 以上实验结果可知,两地花生 品种的长轴平均长度差异属于 可遗传 的变异。

例5:在日常生活中,我们经常会发现喝剩的茶水中茶叶发霉的 现象,这是因为霉菌能从茶叶中获取自身生活所需的营养物质, 并在适宜的条件下不断生长与繁殖的结果。 (1)某同学为了探究霉菌生长与哪些环境因素有关,设计了如 图所示的实验:把A、B装置放在相同的适宜的环境中进行对照, 通过实验可得出霉菌的生长与繁殖跟 空气 有关 。 (2)为了进一步探究水分对茶叶上的霉菌生长与繁殖的影响。 你的实验设计是:

将相同的干燥茶叶两等分, 并将其中一份用水湿润,另一份不作处理 将两份茶叶置于相同的适宜的环境中, 观察比较霉菌的生长和繁殖情况 。

2、学习了电磁铁的有关知识后,小科为验证电磁铁的 磁性强弱与哪些因素有关,用4组50匝的线圈、2节干电 池、一枚大铁钉和一堆回形针进行实验,记录的部分数 据如下表:
实验序号 1 2 3 线圈匝数 50 50 200 电源 一节干电池 两节干电池 两节干电池 吸引回形针数 5 9 10

(1)实验1、2结果可以验证:在线圈匝数相同的条件下,电磁 铁磁性随 电流 的增大而增强。 (2)实验3中,电磁铁的磁性没有随线圈匝数的明显增加而增强, 原因可能是 线圈匝数增加时,电路总电阻增大,使通过线圈的电流减小 。

研究电磁铁的磁性强弱与线圈匝数的关系

研究动能大小与质量的关系

例2.为验证新鲜猪肝提取液的催化作用,小明做了 以下实验: 在试管中加入7.5%的H2O2溶液10毫升,再加入2 毫升新鲜猪肝提取液。观察产生气泡的速度。
有同学认为小明的实验缺少对照组, 补充了如下实验: 甲:在另一试管中加入7.5%的H2O2溶液10毫升, 再加入2毫升蒸馏水。观察产生气泡的速度。 乙:在另一试管中加入7.5%的H2O2溶液10毫升, 不再加任何物质。观察产生气泡的速度。

则以上哪项可以作为小明所做实验的对照组 A.甲 B.乙 C.甲和乙均可

A



小明家种植了许多西瓜,他的爸爸从种子 市场买来了一种“8424”西瓜种子,经过精心 培育、合理施肥、适时治虫,西瓜开花结果, 但是结的果实总是长不大,很多只有拳头大 小。邻居家的另一品种西瓜却长得非常好, 对此现象,小明所作的猜想不合理的是( ) A.种子品种有问题 B.化肥对结果实有影响 C.治虫剂对结果实有影响 D.气候不适宜


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