科学探究中“控制变量法

1、 为了证明蜘蛛的听觉在脚上，专家做了一个实为了证明蜘蛛的听觉在脚上，专家做了一个实验，先是把一只蜘蛛放在实验台上，然后冲蜘验，先是把一只蜘蛛放在实验台上，然后冲蜘蛛大吼了一声，蜘蛛吓跑了！之后把这只蛛大吼了一声，蜘蛛吓跑了！之后把这只蜘蛛又抓了回来，然后把蜘蛛的脚全部割掉，蜘蛛又抓了回来，然后把蜘蛛的脚全部割掉，再冲蜘蛛大吼了一声，蜘蛛果然不动了！于是再冲蜘蛛大吼了一声，蜘蛛果然不动了！于是专家发表论文，事实证明了蜘蛛的听觉在脚上专家发表论文，事实证明了蜘蛛的听觉在脚上蜘蛛的听觉在哪里？科学探究的过程科学探究的过程1提出问题提出问题2假设或猜想假设或猜想 3收集证据（实验）收集证据（实验）4得

2、出结论得出结论5评价与交流评价与交流这是真的吗？这是真的吗？应该怎么做？应该怎么做？科学探究中的科学探究中的“控制变量法控制变量法”控制变量法：控制变量法： 在探究某在探究某研究对象研究对象与与哪些因素哪些因素有关时，有关时，控制控制其他各项因素都不变其他各项因素都不变，只改变某一因素只改变某一因素，从而得，从而得到到研究对象研究对象与与 这一因素这一因素的关系。的关系。物理学对于多因素（多变量）的问题常常采用物理学对于多因素（多变量）的问题常常采用控制控制因因素（素（变量变量）的办法，即把多因素的问题转变为多个单）的办法，即把多因素的问题转变为多个单因素的问题，分别加以研究，最后再综和解决，

3、这种因素的问题，分别加以研究，最后再综和解决，这种方法叫控制变量法。方法叫控制变量法。控制变量法的一般过程：控制变量法的一般过程：P (A B C)P与与A的关系的关系控制控制 B和和C不变不变改变改变 A 比较比较 P 实验变量实验变量控制变量控制变量研究对象研究对象因此因此 实验变量是实验变量是原因原因，研究对象是，研究对象是结果结果应用控制变量法来科学探应用控制变量法来科学探究时需考虑以下几点：究时需考虑以下几点：1、确定研究对象（、确定研究对象（P） 、 实验变量和控制变量实验变量和控制变量2、如何保持控制变量不变？、如何保持控制变量不变？3、如何改变实验变量？、如何改变实验变量？4、

4、如何观察或测量、如何观察或测量研究对象研究对象研究对象研究对象是否随是否随实验变量实验变量的变化而变化？的变化而变化？影响滑动摩擦力影响滑动摩擦力大小的因素可能有大小的因素可能有压力大小、接触面压力大小、接触面的粗糙程度、运动的粗糙程度、运动速度大小等速度大小等实验目的实验目的研究对象研究对象 (P)实验变量实验变量 （改变的量（改变的量) 控制变量控制变量（控制不变的量）（控制不变的量）探究探究滑动摩擦滑动摩擦力大小力大小与与压力压力大小大小的关系的关系研究研究液体压强液体压强大小大小与与液体密液体密度度的关系的关系滑动摩擦力滑动摩擦力大小大小压力大小压力大小接触面的粗糙程接触面的粗糙程度等

5、其他因素度等其他因素液体压液体压强大小强大小液体密度液体密度液体深度液体深度等等其他因素其他因素控制变量法的应用控制变量法的应用控制变量法应用于应用于提出问题提出问题之中之中应用于应用于建立假设建立假设之中之中应用于应用于实验结论实验结论之中之中应用于应用于实验评价实验评价之中之中应用关键控 制应用于应用于实验设计实验设计之中之中上图探究的问题上图探究的问题是：是： ？液体的蒸发快慢液体的蒸发快慢与与液体的温度液体的温度是否有关是否有关 实验变量实验变量 ：（改变的量（改变的量) 温度温度研究对象：研究对象：液体蒸发快慢液体蒸发快慢例题例题1 1、下图是某校自然兴趣小组为探究自然科学问题、下图

6、是某校自然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所做实验，请根据实验设计意图提出他们想要探究的问题。题。提出问题的提出问题的一般模式：一般模式：研究对象研究对象与与实验变量实验变量是否有关？是否有关？探究实验中探究实验中实验变量实验变量对对研究对象研究对象是否有影响？是否有影响？液体的温度液体的温度对对液体的蒸发快慢液体的蒸发快慢是否有影响？是否有影响？例例2：右图表示了一种怀孕右图表示了一种怀孕蜥蜴培养在蜥蜴培养在不同温度不同温度下，下，所所产幼仔的性别百分比产幼仔的性别百分比。 根据图示信息，请你提出根据图示信息，请你提出一种猜想一种猜想 。研究对象研究

7、对象(结果结果)【解答解答】：典型错误典型错误因果倒置因果倒置 建立假设一般模式：建立假设一般模式：研究对象研究对象与与实验变量实验变量有关（或无关）有关（或无关） 实验变量实验变量对对研究对象研究对象有影响有影响（或无或无影响影响）实验变量实验变量(原因原因)例例3：小明看见农民伯伯在用铁锹挖土时，小明看见农民伯伯在用铁锹挖土时，不时往手不时往手上吐口水上吐口水，询问后得知是为了防止打滑询问后得知是为了防止打滑。但为什么。但为什么许多场合写着许多场合写着“地板湿滑小心慢走地板湿滑小心慢走”？于是他找来？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弹簧测力计、滴管、一块油漆过的木块和

8、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，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：摩擦力，记录数据如表：实验次数实验次数1 12 23 34 45 5水滴数水滴数/ /滴滴5 51010151520202525摩擦力摩擦力/ /牛牛1.31.31.51.51.81.81.41 .2 该实验基于的假设是该实验基于的假设是 。摩擦力大小可能与水滴数多少有关摩擦力大小可能与水滴数多少有关 实验变量实验变量研究对象研究对象 给你如图甲所示器材，其中给你如图甲所示器材，其中A和和B

9、是由同种材料制成的均是由同种材料制成的均匀圆柱体，匀圆柱体，C是海绵。请你根据如图乙所示的场景，设计是海绵。请你根据如图乙所示的场景，设计一个实验，探究压力的作用效果与受力面积的关系。（用一个实验，探究压力的作用效果与受力面积的关系。（用图表示）图表示） 设计实验必须要表达清楚：设计实验必须要表达清楚：1、改变海绵的、改变海绵的受力面积受力面积2、控制海绵所受到、控制海绵所受到 的的压力压力相同相同3、通过观察、通过观察海绵的凹陷程度海绵的凹陷程度来比较来比较压力的作用效果。压力的作用效果。 （1）如何研究力的作用效果与力的方向有关？）如何研究力的作用效果与力的方向有关？（2）如何研究力的作用

10、效果与力的大小有关？如何研究力的作用效果与力的大小有关？（3）如何研究力的作用效果与力的作用点有关？如何研究力的作用效果与力的作用点有关？探究：影响力的作用效果的因素探究：影响力的作用效果的因素如图所示，使一薄钢条的下端固定，用不同的力去推它，使其如图所示，使一薄钢条的下端固定，用不同的力去推它，使其发生发生(a)(b)(c)(d)所示的形变，如果所示的形变，如果F1=F3=F4 F2，那么，那么(1)能说明力的作用效果跟力的大小有关的是能说明力的作用效果跟力的大小有关的是 （ ）(2)能说明力的作用效果跟力的方向有关的是（能说明力的作用效果跟力的方向有关的是（ ）(3)能说明力的作用效果跟力

11、的作用点有关的是（能说明力的作用效果跟力的作用点有关的是（ ）a和和ba和和ca和和d 设计实验的表达可以有多种形式，但必须设计实验的表达可以有多种形式，但必须要表要表达清楚以下达清楚以下3个要点：个要点：（如果如果研究对象研究对象不容易观察或不能直接测量不容易观察或不能直接测量 如何如何转换转换为为容易观察或能测量的容易观察或能测量的科学量）？科学量）？2、如何、如何保持保持控制变量控制变量不变不变？1、如何、如何改变改变实验变量实验变量？3、如何观察或测量、如何观察或测量研究对象研究对象,并比较并比较例例5：小科同学：小科同学在探究在探究“压力的作用效果压力的作用效果与与压力大小压力大小的

12、关的关系系”，（1）应做图甲和）应做图甲和 （填（填“乙乙” 或或“丙丙”）所示实）所示实验。验。（2）实验能够得到的结论是：）实验能够得到的结论是： 。丙丙在受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越大。在受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越大。根据控制变量法来表述结论时常用表达方式是：根据控制变量法来表述结论时常用表达方式是： 在在控制变量控制变量一定时，一定时，研究对象与实验变量的关系研究对象与实验变量的关系研究对象研究对象与与实验变量实验变量有关有关注意：（能具体则具体，描述时因果不要倒置）注意：（能具体则具体，描述时因果不要倒置）例例1、小明在体育课上打排球时，发现每次排球落地

13、、小明在体育课上打排球时，发现每次排球落地的远近不同。于是，他沿水平方向击打排球，对球的远近不同。于是，他沿水平方向击打排球，对球落地的情况做了统计，统计结果如下表：落地的情况做了统计，统计结果如下表： 分析表格可得出结论：分析表格可得出结论：（1） ；（2） 。击球点高度相等时，击球力度越重，排球落地就越远击球点高度相等时，击球力度越重，排球落地就越远 击球力度相等时，击球点高度越高，排球落地就越远。击球力度相等时，击球点高度越高，排球落地就越远。如图1所示（a）、（b）两图分别表示比较运动员游 泳快慢的两种方法，其中图1（a）表明 ；图1（b）表明 。看图说话：请你描述一下龟兔赛跑的具体过

14、程看图说话：请你描述一下龟兔赛跑的具体过程有人说，乌龟比兔子跑得快，你同意吗？有人说，乌龟比兔子跑得快，你同意吗？1、市场上某一防晒霜宣称可以防晒暑假期间，几个学生、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，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：你认为看它是否有效设计实验方案如下表：你认为4人中谁的实人中谁的实验方案最为合理（验方案最为合理（ ） 学生学生实验方案实验方案甲甲脸上涂上防晒霜，两手背上都不涂一天后，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比较脸与手背被灼伤的

15、程度乙乙第一天，两只手背都涂上防晒霜；第二天都不第一天，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涂比较第一天与第二天被灼伤的程度丙丙一只手背上涂上防晒霜，另一只不涂一天后，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比较两只手背灼伤的程度丁丁在另一同学戊的两只手背上都涂上防晒霜，自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己不涂一天后，比较自己与同学戊的手背被灼伤的程度灼伤的程度A.甲甲 B.乙乙 C. 丙丙 D.丁丁C评价实验方案存在评价实验方案存在不足之处不足之处，我们一般从哪些方面考虑？，我们一般从哪些方面考虑

16、？想一想：想一想：变量是否变量是否控制好控制好 是否设置是否设置对照对照组，组，样本是否样本是否充足充足，是否进行了是否进行了多次多次实验实验得出的结论是否得出的结论是否科学科学 等方面进行评价。等方面进行评价。例例3、下图是、下图是“探究滑动摩擦力与哪些因素有关探究滑动摩擦力与哪些因素有关”的实验。的实验。 实验中要求必须水平匀速拉动弹簧测力计，这样做的目的实验中要求必须水平匀速拉动弹簧测力计，这样做的目的是：是： 。 分析甲、乙两次实验现象，可以得出的结论：分析甲、乙两次实验现象，可以得出的结论： 。 分析乙、丙两次实验现象，能否得出一个科学的结论？分析乙、丙两次实验现象，能否得出一个科学

17、的结论？ 为什么？为什么？ 。 分析甲、丁两次实验现象可说明滑动摩擦力分析甲、丁两次实验现象可说明滑动摩擦力 与与 的关系。的关系。使物体受到的摩擦力等于拉力使物体受到的摩擦力等于拉力在压力一定时，接在压力一定时，接触面越粗糙，摩擦触面越粗糙，摩擦力越大力越大 不能不能实验中有两个变量，不能得出科学结论实验中有两个变量，不能得出科学结论摩擦力的大小与接触面的材料摩擦力的大小与接触面的材料图乙是研究图乙是研究“牛顿第一定律牛顿第一定律”的实验装置，实验中让同一小的实验装置，实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的平面车从斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的平面上运动

18、。请回答以下问题：上运动。请回答以下问题： 设计乙实验的目的是研究运动的小车与设计乙实验的目的是研究运动的小车与 的关的关系，在这个实验中必须保证小车到达斜面底端的系，在这个实验中必须保证小车到达斜面底端的 相同，具体措施是相同，具体措施是 ，需，需要改变的是要改变的是 此实验应用到的此实验应用到的主要实验方法有主要实验方法有 。 阻力阻力同一斜面同一高度自由滚下同一斜面同一高度自由滚下控制变量法、实验推理法控制变量法、实验推理法速度水平面的粗糙程度不同水平面的粗糙程度不同 例8.某同学利用图中的装置探究“水的内部压强的大小”的特点，得出的结论是：“影响水内部压强大小的因素有两个，一个是水深度

19、（即图中h值），另一个是离水底的距离（即图中d值），h越大压强越大，d越大则压强越小”。（1）本探究活动是通过观察 的变化而知道压强大小变化的。（2）根据已有的压强知识，你认为水内部压强的大小与到水底的距离d之间 （填“无关系”或“有关系”）。若相要通过实验来证明这个结论，则应控制 不变，而不断改变 。为研究物质的某种特性，某同学测得4组数据，填在下列表中：（1）将表中空格处填写完整。（2）比较第1、2两次实验数据，可得出结论： 。（3）比较第2、3两次实验数据，可得出结论： （4）比较第1、4两次实验数据，可得出实验结论是 次数 物体质量（g）体积（cm3）质量/体积/（g/cm3）1铝块1

20、54202.72铝块2108402.73松木11082164松木210200.5同一种物质它的质量跟它的体积成正比同一种物质它的质量跟它的体积成正比质量相同的不同物质，体积是不同的质量相同的不同物质，体积是不同的不同物质密度一般不同不同物质密度一般不同 例3.某同学通过实验来研究影响浮力大小的因素，做了如图所示的一系列实验。（1 1）对比分析甲、乙、丙三次实验，得出的结论是：）对比分析甲、乙、丙三次实验，得出的结论是： （2 2）对比分析甲、丙、丁三次实验，得出的结论是：）对比分析甲、丙、丁三次实验，得出的结论是： （3 3）对比分析甲、丁、戊三次实验，得出的结论是：）对比分析甲、丁、戊三次实

21、验，得出的结论是： 。研究对象影响因素同一物体浸入同种液体中的体同一物体浸入同种液体中的体积积越大，物体受到的浮力越大。越大，物体受到的浮力越大。同一物体，浸没在同种液体中同一物体，浸没在同种液体中时时，受到的浮力与浸没后的深度无关，受到的浮力与浸没后的深度无关同一物体，浸没在不同液体中同一物体，浸没在不同液体中时时，液体密度越大，物体所受到，液体密度越大，物体所受到的浮力越大的浮力越大总结 控制变量法是初中科学探究活动最常用的一种思想方法。通过以上的讲解和训练，我们可以总结出运用控制变量方法的步骤： 1.明确研究对象； 2.找出影响因素有哪些； 3.探究某一影响因素与研究对象的关系时，控制其

22、他所有因素不变。 科学课本上哪些实验是运用了控制变量法科学课本上哪些实验是运用了控制变量法进行探究的？进行探究的？ 如何比较运动快慢如何比较运动快慢 力的作用效果与哪些因素有关力的作用效果与哪些因素有关 影响滑动摩擦力大小的因素影响滑动摩擦力大小的因素 压力的作用效果与哪些因素有关压力的作用效果与哪些因素有关 研究液体压强的特点研究液体压强的特点 浮力大小与哪些因素有关浮力大小与哪些因素有关 密度概念得出的过程密度概念得出的过程 牛顿第一定律的得出牛顿第一定律的得出小球橡皮筋（第33题图）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因素有关？小明认为与小球的