初三物理(北京版)科学探究中怎样控制变量-1教学设计

课程基本信息课例编号学科物理年级九年级学期上学期课题科学探究中怎样控制变量教科书书名：《物理九年级（全一册）》出版社：北京师范大学出版社出版日期：2014年7月教学人员姓名单位授课教师指导教师教学目标教学目标：学生能使用控制变量的方法进行实验设计教学重点：用控制变量的方法发现物理实验中存在的问题教学难点：用控制变量的方法解决生活中的问题教学过程时间教学环节主要师生活动4min通过生活案例引入控制变量的定义引入生活中的例子：两个同学进行拍球比赛，谁的拍球水平高呢？通过讨论，把“拍球水平”转化为“拍球个数”。举例小刚的方案：让甲和乙用相同的篮球在木地板上拍球，甲拍了40秒，乙拍了30秒。通过案例发现“拍球时间”需要控制不变才能比较拍球个数，因此，“拍球时间”就是控制变量。引入“控制变量法”的定义。借助拍球的案例，继续找一找还有哪些因素需要控制，通过举例和思考，得到接触面的材料、篮球本身等也需要控制，也是控制变量。设计意图：这个过程中，通过生活案例，使学生更多的参与到思考中，也可以使学生更容易理解控制变量的含义，从而对科学探究中的控制变量理解起来会更加容易一些。通过寻找“拍球比赛”中的控制变量，认识到控制变量对结果的重要性。3min探究滑动摩擦力与什么因素有关？通过视频引入，引导学生思考影响滑动摩擦力大小的影响因素有哪些。通过逐步探究滑动摩擦力大小与相对速度大小、接触面粗糙程度以及接触面所受压力大小的关系，借助思维导图确定控制变量以及思考怎么控制。特别注意：在这个案例中要让学生清楚通过合理猜想，因变量可能受多个因素影响，当其中一个因素作为自变量时，其他因素都要控制不变，逐一探究，才能得到正确结论。探究过程中出现无关因素时，在后续探究中不需要控制不变。设计意图：使学生经历一个完整实验探究的过程，对实验过程中控制变量的确定和控制思路更清晰，引导学生利用思维导图去设计实验。特别是如果经过探究甄别出无关因素后，在后续探究中不需要控制不变。7min利用“证伪实验”的两个案例促进学生对控制变量的理解案例一：小阳在学习“探究压力作用效果的影响因素”时在水平桌面做了如下实验：将质量分布均匀的物体B沿竖直方向切成大小不同的两块，如图，将左边部分移开后，发现剩余部分B′对泡沫的压力作用效果没有改变，所以得出结论：压力作用效果与受力面积无关。借助思维导图，发现因为实验过程中因为没有控制“控制变量”不变，导致实验过程中存在两个变量，因此小阳的结论是错误的。总结常见的错误思维一：当自变量改变，因变量不变时，便可确定因变量与自变量无关。这样得出的结论是错误的、正确的、还是有待进一步考证的呢？在具体的操作过程中，还必须考虑到控制变量的因素。案例二：实验桌上有重力分别为2N、3N的材料相同的木块A和B、调零的弹簧测力计、带有定滑轮的木板、细线，小林选用这些器材去探究：物体所受滑动摩擦力与该物体的重力是否有关。实验步骤如下：1.记录木块A、木块B的重力；2.如下图连接器材，将木板放在水平桌面上，竖直匀速拉动弹簧测力计使木块A在水平拉力下匀速运动，记录弹簧测力计的示数为F13.把木块A更换成木块B，仿照步骤②再做一次实验，记录弹簧测力计的示数为F24.根据

f=F实验现象：f实验结论：物体所受滑动摩擦力大小与该物体的重力有关通过借助思维导图，得到这个实验过程因为没有使控制变量不变，导致也存在两个变量，小林的结论是错误的。总结常见的错误思维二：当自变量改变，因变量改变时，便可确定因变量与自变量有关。这样得出的结论是错误的、正确的、还是有待考证呢？在具体的操作过程中，也必须考虑控制变量的因素。设计意图：通过两个实验案例，引导学生借助思维导图去发现实验中的问题，进而发现控制变量对实验结果合理性的重要性。在这个思维过程中，也发展了学生的科学思维。9min走进生活案例：寓言故事“狐假虎威”和生活案例“超浓缩洗洁精”利用控制变量的思想解释经典寓言故事“狐假虎威”很多学生认为是因为老虎，动物们才被吓跑。问题1：这个故事可以证明，动物吓跑与狐狸无关吗？从变量的角度分析，通过明确变量，可以发现故事情景中引入了两个变量，因此该情景过程是无法证明“动物的吓跑与狐狸的关系”的。问题2：如何得到“动物吓跑与狐狸的关系”？借助思维导图，可以控制老虎使它不出现，通过自变量狐狸是否出现，观察因变量动物是否逃跑，从而得到动物吓跑与狐狸的关系。狐假虎威的本质是进行了变量捆绑，把一个变量与影响结果的另一个变量进行捆绑，达到混淆视听的效果。设计意图：通过这样的教学过程，打破了学生对于狐假虎威这一经典成语的思维定势，将控制变量的思维模型与“狐假虎威”成语建立了联系，为后续利用思维模型分析生活素材做好铺垫。控制变量的思想揭露“捆绑销售”，列举超浓缩洗洁精案例这几年逐渐出现了“超浓缩”产品，这些产品虽然价格昂贵，但却带着功效是普通产品功效数倍的光环。图中有两款洗洁精，一款为10倍超浓缩洗洁精，售价50元，一款为普通洗洁精，售价10元，两款洗洁精容积均为1L。基于很多人选择超浓缩洗洁精的事实，借助实验还原超浓缩洗洁精推广视频的做法。实验1：超浓缩洗洁精稀释液和普通洗洁精原液对比结论：超浓缩洗洁精稀释液相比普通洗洁精原液，清洁效果确实更好。实验2：普通洗洁精稀释液和超浓缩洗洁精原液结论：普通洗洁精稀释液相比超浓缩洗洁精原液，清洁效果更好。结果和前面正好相反。对比前面两次实验，可以看出，从清洁效果看：超浓缩洗洁精加水和普通洗洁精原液对比，超浓缩洗洁精胜出，普通洗洁精加水和超浓缩洗洁精对比，普通洗洁精胜出。我们看到洗洁精加水后，清洁效果变好了。提出问题：洗洁精的清洁效果可能与兑水（洗洁精的浓度）有关吗？借助思维导图进行实验设计，通过使用同一普通洗洁精使控制变量不变。实验3：选择同一种普通洗洁精和普通洗洁精稀释液进行实验。现象：稀释后的普通洗洁精清洁效果更好。结论：洗洁精的清洁效果与洗洁精的浓度有关。通过这个生活案例，揭露了超浓缩洗洁精的推广视频也属于“狐假虎威”类型的骗局，其实质是将超浓缩洗洁精和影响清洁效果的浓度进行了捆绑，从而蒙骗了无数人。看来，在研究问题时不进行控制变量，得出的结论往往是不科学的。设计意图：通过“超浓缩洗洁精”推广视频的骗局，让学生体会到如果没有使用控制变量方法，得出的结论往往不科学，将物理科学方法与生活结合起来，体会到控制变量的科学方法不仅能运用到物理学习中，还能运用到生活中。1mi