科学探究中的“控制变量法”

1、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。金山中学：庄赞权金山中学：庄赞权 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？ 影响滑动摩擦力大小的因素影响滑动摩擦力大小的因素 影响蒸发快慢的因素；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导

2、体电阻大小与哪些因素有关 电流跟电压、电阻的关系电流跟电压、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动能大小与哪些因素有关 影响力的作用效果的因素；影响力的作用效果的因素； 研究液体压强的特点；研究液体压强的特点； . .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

3、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、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随是随实验变量实验变量的变化而变化的的变化而变化的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）研究研究电磁铁的电磁铁的磁性强弱磁性强弱与与线线圈匝数圈匝数的关系的关系研究研究动能动能大小大小与与质量质量的关系的关系 电磁铁的电磁铁的磁性强弱磁性强弱线圈匝数线

4、圈匝数电流电流动能动能质量质量速度速度 请你就其中一个实验说明我们具体是怎请你就其中一个实验说明我们具体是怎样应用控制变量法来探究的。样应用控制变量法来探究的。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精髓控 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

5、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

6、，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

7、、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

8、究对象例例4：给你如图所示器材，（：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，请你设计一个实验，探究探究物体的重力势能重力势能与物体的与物体的质量质量关系。关系。沙箱沙箱四个铁钉的小方桌四个铁钉的小方桌2、控制物体所在的、控制物体所在的高度高度相同相同1、改变物体的、改变物体的质量质量3、通过观察、通过观察小方桌陷入沙小方桌陷入沙里的深度里的深度来比较来比较重力势能的重力势能的大小。大小。 设计实验必须要表达清楚：设计实验必须要表达清楚：两个质量不同的重物两个质量不同的重物 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

9、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

10、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。例题例题6： 小辉同学在做小辉同学在做“探究电流与电压、电阻之间的关系探究电流与电压、电阻之间的关系”实验实验中，通过改变电路中的电压和电阻，分别测得了如下两组数据：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，可得到的结论分析表一数据，可得到的结论是是 。分析表二数据，可得到的结论分析表二数据，可得到的结论是是 。 电阻一定时，电流与电压成正比电阻一定时，电流与电压成正比电压一定时，电流与电阻成反比电压一定时，电流与电阻成反比根据控制变量法来表述结论时常用表达方式是：根据控制

11、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7： 在探究在探究“电流与电阻关系电流与电阻关系”实验中，某同实验中，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？析一下，他的实验存在什么不科学之处呢？电阻电阻/电压电压/V电流电流/A第一次测量第一次测量101040.40.4第二次测量第二次测量20206 60.

12、30.3第三次测量第三次测量25100.4.4【解答解答】：不科学之处是不科学之处是没有控制电压的大小不变没有控制电压的大小不变，例例8 8：某同学由温度能影响酶的活性联想到：某同学由温度能影响酶的活性联想到温度温度能否影响甲状能否影响甲状腺素的活性。为了探索这一问题，他做了一个实验。实验步骤腺素的活性。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）取三只相同的洁净玻璃缸，编上号，分别装上等量的的蒸馏水、河水、自来水蒸馏水、河水、自来水。（2）取发育状况不同的）取发育状况不同的15只蝌蚪，分成三等份，分别放入只蝌蚪，分成三等份，分别放入1、2、

13、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。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）每天同时向1、2、3号玻璃缸中分别投入号玻璃缸中分别投入等量的等量的普通饲料、普通饲料、常温（常温（ 25）下）下甲状腺制剂拌匀的饲料、用甲状腺制剂拌匀的饲料、用60温水处理温水处理1小小时的甲状腺制剂拌匀的饲料。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。）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（在实验步骤（1）、（）、（2）中各有一处错误或不妥之处，请改正。）中各有一处错误或不妥之处，请改正。改正：（改正：（1）蒸馏水

14、、河水、自来水）蒸馏水、河水、自来水改为改为河水，河水， （2）“发育状况不同发育状况不同”改为改为“发育状况相发育状况相同同”， 例例9、 酸雨酸雨对对植物的生长植物的生长会有影响吗会有影响吗? 小宇同学就这一问题进行了探究，制定计划并实施：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）在一个花盆里播1粒粒的大豆种子，等它们长成幼苗后做实验；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）向食醋中加清水，配制成“模拟酸雨模拟酸雨”。 （3）向花盆里的大豆幼苗喷洒）向花盆里的大豆幼苗喷洒“模拟酸雨模拟酸雨”，每天一次，观察并，每天一次，观察并记录实验

15、现象。记录实验现象。 实验结果：几天后，花盆中大豆幼苗全部死亡。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该实验设计中的不足之处是:2、没有设置、没有设置对照对照组组1、只用一粒种子做实验存在偶然性、只用一粒种子做实验存在偶然性如果需要，你认为下列哪一组可以做为其对照组（如果需要，你认为下列哪一组可以做为其对照组（ ） 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，同时设置另一盆条件完全相同的大豆幼苗，既不喷洒清水， 也不喷洒也不喷洒“模拟酸雨模拟酸

16、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 A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？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。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

17、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

18、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？小明认为与小球的运动速度有关。于是他用一

19、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。变小球的运动速度，做几次实验，记录现象如下表。小球质量小球质量/克克小球速度小球速度橡皮筋长度橡皮筋长度/厘米厘米15慢慢1015较快较快1515很快很快18（1）小球在桌面作圆周运动时，其运动状态）小球在桌面作圆周运动时，其运动状态 改变（选填改变（选填“可能可能”、“ 一定一定”或或“ 一定不一定不”）。）。（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）从表格的数据可以看出：小球

20、的运动速度越大，那么橡皮筋的伸长就越就越 。（3）小明用橡皮筋替代绳子进行实验的目的是）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小球的运动速度度、小球的质量小球的质量以及以及圆周的半径圆周的半径有关。据此，小玲认为用橡皮筋代替绳子有关。据此，小玲认为用橡皮筋代替绳子存在着明显的缺陷，请说出理由存在着明显的缺陷，请说出理由 。一定一定长长通过观察橡皮筋的伸长来比较拉力的大小通过观察橡皮筋的伸长来比较拉力的大小 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橡皮筋伸长造成圆

21、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，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。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。步骤步骤实验操作实验操作实

22、验方案设计要求实验方案设计要求步骤一步骤一选择选择10盆长势良好且大小相近的玉米幼苗，盆长势良好且大小相近的玉米幼苗，随机平均分成两组，分别标为随机平均分成两组，分别标为A组和组和B组。组。选择合适的实验材选择合适的实验材料料 步骤二步骤二(1) 。 设置对照实验设置对照实验步骤三步骤三(2) 。 排除影响实验结果排除影响实验结果的主要因素的干扰的主要因素的干扰步骤四步骤四(3)几天后，观察几天后，观察 ，并做好记录。并做好记录。观察和记录实验现观察和记录实验现象象 步骤五步骤五比较比较A、B两组的实验结果，得出结论。两组的实验结果，得出结论。获取事实和证据并获取事实和证据并得出结论得出结论

23、(1)将一组玉米幼苗竖放，另一组玉米幼苗横放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两组玉米幼苗茎生长的方向420盐酸的质量分数盐酸的质量分数测量测量CO2的体积的体积实验实验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？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：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：将一节将一节5号废电池破碎，平均分成号废电池

24、破碎，平均分成4份，分别放在份，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；的清洁无污染的河水中浸泡三天备用；取四只分别装有取四只分别装有500ml清洁无污染河水的鱼缸，贴上标签清洁无污染河水的鱼缸，贴上标签A、B、C、D；分别量取分别量取20 ml四种废电池浸出液到四只鱼缸中；四种废电池浸出液到四只鱼缸中；往四只鱼缸中各放入往四只鱼缸中各放入10条泥鳅，进行相同的喂养；条泥鳅，进行相同的喂养；实验结果：实验结果：鱼缸序号鱼缸序号ABCD泥鳅平均成活时间（天）泥鳅平均成活时间（天） 11961请根据以上实验，回答下列问题：请根据以上实验，回答下

25、列问题：（1） 该兴趣小组的同学想要证明的实验假设是：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）该实验的变量是 ；（3）根据上述实验结果，可得出的实验结论是：）根据上述实验结果，可得出的实验结论是： ；（4）上述实验中每只鱼缸放）上述实验中每只鱼缸放10条泥鳅的原因是：条泥鳅的原因是： ；（5）该探究实验的不足之处是）该探究实验的不足之处是 ；（6）若再取一只相同的鱼缸，加入）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液，其他与另外四只鱼缸相同。可预测该鱼

26、缸中的泥鳅平均成活时间应应 （选填大于、等于或小于）（选填大于、等于或小于）11天；天；（7）请你根据该实验的结论，提出一条合理的环保建议：）请你根据该实验的结论，提出一条合理的环保建议： 。废电池浸出液废电池浸出液 废电池浸出液对泥鳅的生活有影响废电池浸出液对泥鳅的生活有影响废废电池浸出液对泥鳅的生活有影响，电池浸出液对泥鳅的生活有影响，避免实验偶然性。避免实验偶然性。没有设置清水的对照组没有设置清水的对照组 大于大于 请勿随手丢弃废电池请勿随手丢弃废电池 浓度最小浓度最小浓度最大浓度最大浸出液浓度越大，泥鳅越难成活浸出液浓度越大，泥鳅越难成活 6观察发现，甲地产的花生种子比乙地产的大。是什

27、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 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 的变异。光合光合可遗传可遗传例例5 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：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，并象，这是因为霉菌能从茶叶中获取自身生活所需的营养

28、物质，并在适宜的条件下不断生长与繁殖的结果。在适宜的条件下不断生长与繁殖的结果。 （1)1)某同学为了探究霉菌生长与某同学为了探究霉菌生长与哪些环境因素哪些环境因素有关，设计了如有关，设计了如图所示的实验：把图所示的实验：把A A、B B装置放在装置放在相同的适宜的环境中进行对照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通过实验可得出霉菌的生长与繁殖跟 有关有关 。 空气空气(2)为了进一步探究水分水分对对茶叶上的霉菌生长与繁殖茶叶上的霉菌生长与繁殖的影响的影响。你的实验设计是：你的实验设计是：将相同的干燥茶叶两等分，将相同的干燥茶叶两等分，并将其中一份并将其中一份用水湿润用

29、水湿润，另一份不作处理，另一份不作处理将两份茶叶置于将两份茶叶置于相同的适宜的环境中相同的适宜的环境中，观察比较观察比较霉菌的生长和繁殖霉菌的生长和繁殖情况情况 。2 2、学习了电磁铁的有关知识后，小科为验证电磁铁的、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，用磁性强弱与哪些因素有关，用4 4组组5050匝的线圈、匝的线圈、2 2节干电节干电池、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：据如下表：实验序号实验序号线圈匝数线圈匝数 电源电源吸引回形针数吸引回形针数150一节干电池一节干电池5250两节干电池两节

30、干电池93 200两节干电池两节干电池10（1 1）实验）实验1 1、2 2结果可以验证：在线圈匝数相同的条件下，电磁结果可以验证：在线圈匝数相同的条件下，电磁铁磁性随铁磁性随 的增大而增强。的增大而增强。 （2 2）实验）实验3 3中，电磁铁的磁性没有随线圈匝数的明显增加而增强，中，电磁铁的磁性没有随线圈匝数的明显增加而增强，原因可能是原因可能是 。 电流电流线圈匝数增加时，电路总电阻增大，使通过线圈的电流减小线圈匝数增加时，电路总电阻增大，使通过线圈的电流减小研究研究电磁铁的磁性强弱电磁铁的磁性强弱与与线圈匝数线圈匝数的关系的关系控制变量：控制变量：电流电流相同相同（串联）（串联）实验变量：线圈匝数实验变量：线圈匝数不同不同研究对象：电磁铁磁性研究对象：电磁铁磁性强弱（观察强弱（观察吸引铁钉的数量吸引铁钉的数量来比较）来比较）（转换法）（转换法）研究研究动能动能大小与大小与质量质量的关系的关系控制变量：控制变量