控制变量法定量实验设计

高中生物控制变量教案目标：让学生了解控制变量在实验设计和数据分析中的重要性，培养学生的实验设计和数据分析能力。

时间：1课时教学目标：1. 了解什么是控制变量。

2. 掌握如何在实验中控制变量。

3. 能够分析实验数据并做出结论。

教学内容：1. 什么是控制变量？2. 如何在实验中控制变量？3. 案例分析：通过控制变量解决实验问题。

教学步骤：1. 导入：通过举例子引出控制变量的概念。

2. 探究：让学生分组讨论如何在实验中控制变量，并总结出规律。

3. 教学：讲解控制变量的重要性和方法。

4. 案例分析：给学生一个实验案例，并让他们分析如何通过控制变量解决问题。

5. 练习：让学生进行小组讨论，设计一个实验，并确定如何控制变量。

6. 总结：梳理重点知识，强调控制变量在实验设计和数据分析中的重要性。

教学方法：1. 示范教学：通过案例和实例讲解控制变量的方法。

2. 合作学习：让学生分组讨论解决问题的方法。

3. 实践操作：让学生设计实验并实际操作。

评估方式：1. 讨论参与度：观察学生在小组讨论中的表现。

2. 实验设计：评估学生设计实验的合理性和控制变量的考虑。

3. 结论分析：评估学生分析实验数据和得出结论的能力。

拓展内容：1. 深入探讨控制变量在不同科学领域中的应用。

2. 实验设计比赛：让学生在团队中设计实验，并比较实验结果。

反馈和跟进：1. 教师根据评估结果，及时给予反馈和指导。

2. 鼓励学生在实验设计和数据分析中多多尝试和实践。

教学素材：1. 实验案例：温度对种子萌发的影响。

2. 实验器材：种子、培养皿、温度计等。

教学效果：通过本节课的学习，学生将了解控制变量的重要性，培养实验设计和数据分析的能力，提高科学素养和解决问题的能力。

2020-2021年高考物理实验方法：控制变量法一、什么是控制变量法控制变量法是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系，可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来，使其保持不变，再比较、 研究该物理量与该因素之间的关系，得出结论，然后再综合起来得出规律的方法。

二、探究加速度与物体受力、物体质量的关系“探究加速度和力的关系和加速度与质量的关系”实验或者说“验证牛顿定律”实验是典型的“控制变量法”的应用。

（一）牛顿第二定律实验1．实验装置图1为俯视图，图2为侧视图。

2．实验过程(1)加速度跟力的关系（控制变量质量不变）使用两个相同的小车，满足m 1=m 2；在连小车前的绳端分别挂一个钩码和两个钩码，使F 1=2F 2．将二小车拉至同一起点处，记下位置．放手后经一段时间使二小车同时停止，满足时间t 相同．改变F 重复实验，读出二小车的位移，填入表1：表1根据，在相等的情况下，与成正比。

从表1可得：221at s t a s比较可得，在误差允许的范围内，a ∝F ．(2)加速度跟质量的关系（控制变量力不变）将小车1上加0.2kg 砝码，使m 1=2m 2；二小车前面绳端都挂一个钩码，使F 1=F 2．将二小车拉至同一起点处放开经一段时间使其同时停止，读出各小车位移记入表2：表23．定律导出速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，即牛顿第二定律的基本关(2)上式可写为等式F=kma ，式中k 为比例常数．如果公式中的物理量选择合适的单位，就可以使k=1，则公式更为简单．在国际单位制中，力的单位是牛顿．牛顿这个单位就是根据牛顿第二定律来定义的：使质量是1kg 的物体产生1m/s 2的加速度的力为1N ，即1N=1kg ·m/s 2．可见，如果都用国际单位制中的单位，就可以使k=1，那么公式则简化为F=ma ，这就是牛顿第二定律的数学公式．(3)当物体受到几个力的作用时，牛顿第二定律也是正确的，不过这时F 代表的是物体所受外力的合力．牛顿第二定律更一般的表述是：物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同．数学公式是：F 合=ma ．3．系统误差分析： 用公式法分析误差在实验中，小车（质量为）受的拉力实际上不等于钩码的重力（m ），设为，则有g m 'T ，解得⎩⎨⎧==-ma T a m T g m ''⎪⎩⎪⎨⎧+=+=''''m m g mm T m m g m a 从结果可以看出，小车受的拉力实际上小于钩码的重力（），而钩T g m '码的重力（）是产生小车和钩码二者的加速度的力，而不是产生小车的加g m '速度的力。

3实验方法：控制变量法学习目标1．知道什么是控制变量法。

2．会用“控制变量法”来设计实验方案。

（难点）自学导航1．写出科学探究的七个环节：（1）提出问题（2）____ _ ______（3）制定计划与设计实验方案（4）_____ _____（5）分析论证（6）____ _____（7）交流合作。

阅读教材P162．控制变量法是科学探究中最常见的一种方法。

所谓“变量”就是那些影响问题的__ _____。

当影响因素有多个时，要考察其中一个因素对问题的影响而保持其他因素______ _______。

3．在测量之前应根据测量的___ _____选择测量工具的量程和分度值。

4．测量仪器在使用前一般应先调整指针到零刻度，这个过程叫______ _____。

成在课堂活动过程：1.分小组进行2.根据降落伞在空中停留时间长短记录成绩。

（时间长者胜．．．．．）实验探究：【提出问题】：降落伞在空中停留时间与那些因素有关？【猜想假设】：影响降落伞在空中停留时间的因素有__________ ____。

【设计实验】：（1）探究降落伞的质量对停留时间的影响：保持伞面的形状面积相同，改变伞绳的质量，放在空中，用秒表计时，比较伞在空中停留时间的长短。

（2）研究降落伞的面积对滞留时间的影响：保持伞面的形状和伞绳的质量相同，做伞面面积不同的两个降落伞，放在空中，用秒表计时，比较伞在空中停留时间的长短。

（3）探究降落伞的形状对滞留时间的影响：使用相同的伞绳，把轻重相同的长方形、圆形伞面，放在空中用秒表计时，比较伞在空中停留时间的长短。

【定性分析】：通过收集信息，找到影响伞在空中停留时间的因素是【定量分析】：实验次数降落伞的伞绳长/m降落伞的总质量/g降落伞的面积/m2降落伞的形状释放的高度/m降落伞停留时间/s1 1 20 0.5 圆形 3 3.672 1 20 1 圆形3 5.833 1 30 1 圆形 3 4.914 1 20 1 正方形 3 5.835 1.5 20 1 正方形 3 5.836 1.5 20 1 正方形 6 9.24分析1和2可知：降落伞的停留时间与降落伞的面积有关。

如何正确运用科学实验控制变量法科学实验是科学研究中非常重要的一部分，而科学实验中的控制变量法是确保实验的准确性和可靠性的关键。

控制变量法是通过固定或控制实验中的各种变量，以便隔离出对实验结果有影响的特定变量。

本文将介绍如何正确运用科学实验控制变量法。

一、了解实验目的与假设在进行科学实验之前，首先要明确实验的目的和假设。

实验目的是确定我们想要研究的问题，而假设是对实验结果的预测。

明确了实验目的和假设之后，才能有针对性地选择和控制变量。

二、确定自变量与因变量在运用控制变量法进行实验时，需要明确自变量和因变量。

自变量是实验中人为控制和改变的变量，而因变量是实验中被测量或观察的变量。

通过控制自变量，我们可以观察和分析因变量的变化，以得出结论。

三、识别与控制杂乱变量除了自变量和因变量之外，实验中还存在一些其他的变量，即杂乱变量。

这些变量可能对实验结果产生误差或干扰，所以需要识别并控制。

一种常见的方法是保持这些杂乱变量在实验组和对照组中的水平尽可能相近，或者通过随机分组的方法平均这些杂乱因素的影响。

四、设计实验方案在控制变量法中，实验方案的设计非常重要。

一个好的实验方案可以帮助我们清楚地确定需要控制的变量，并避免实验设计上的偏差。

在设计实验方案时，需要考虑以下几个方面：1. 确定实验组和对照组：实验组是接受特定处理的试验单位，而对照组是不接受处理的试验单位。

通过比较实验组和对照组的结果，我们可以得出对处理的影响。

2. 决定样本量：样本量的大小直接影响实验的可靠性和推广性。

样本量太小会导致结果不可靠，而样本量过大则会浪费资源。

通过统计学方法来确定合适的样本量。

3. 设置实验条件：根据实验目的和假设，合理设置实验条件，包括时间、温度、光照、湿度等。

确保实验条件的稳定性，以减少影响实验结果的因素。

五、实施实验并记录数据在实验过程中，应严格按照实验方案进行操作，并记录实验过程和数据。

记录数据时应尽量减小人为误差，可以使用科学仪器进行数据采集，确保数据的准确性和可靠性。

“控制变量研究的实验设计”教学案例及反思摘要结合南京市全市范围内开设的一节公开课，研讨了控制变量的概念在初中化学实验设计中的实施途径，并就课堂中如何激发学生兴趣提出了建议。

关键词控制变量法情境创设实验设计初中化学复习课?オ?1 背景分析控制变量的概念在初中化学教材中并没有明确提出，但用控制变量法设计的实验一直是贯穿始终的。

学生对于相关知识点的理解和把握一般都是建立在教师的明确指引和调控之下，独立探索的空间不够，对于某些具体的对比实验中控制因素与可变因素的内涵和把握无从感受与体验，所以这部分内容一直是困扰学生的难点。

基于这样的认识，在对人教版初中化学教材中有关内容进行归纳整合后并借鉴学生平时反馈情况的基础上，笔者专门开设了一节用控制变量法来进行实验设计的复习课。

通过Falsh动画――水果的自述引入，错误方案呈现评析，回归教材，归纳总结，尝试设计等环节层层深入，在轻松愉快的环境中完成实验设计，使学生排除畏惧心理，认识到生活中处处有化学，化学中处处有生活的道理。

本节课的目的是让学生：（1）从控制变量的角度重新分析、认识教材中的许多实验设计；（2）学会正确判断对比实验中的控制因素与可变因素；（3）初步学会用控制变量的思想完成实验设计。

为此，笔者一方面借助于拓展空间的手法，将学生进一步置身于探索者、发现者的角色，引导学生在了解基本概念的基础之上，自主探究对比实验中的控制因素与可变因素，并在交流对话、合作探究中完善实验设计；另一方面又借助多媒体教学手段，将自然、社会、生物等各个领域中的相关知识有效整合进本课教学，充分放大知识点的应用，努力折射枯燥的实验设计背后所散发的独特魅力。

2 教学案例描述2.1 情景1师：水果在生活中随处可见，人人都喜爱它，特别到了冬天更要多吃水果，因为水果中含有（学生抢答：水分、维生素、矿物质……）多种营养物质和水分，不同的水果含有不同的营养物质，水果中究竟含有哪些营养物质？就让我们来听听水果们的自述吧！师：播放Falsh动画――水果的自述（内含学生配音）生：兴高采烈，边看边笑，边议论。

控制变量法的化学设计教案第一章：控制变量法的概念与意义1.1 控制变量法的定义1.2 控制变量法在化学研究中的应用1.3 控制变量法在实验设计中的重要性第二章：控制变量法的原理与步骤2.1 控制变量法的原理2.2 控制变量法的实验步骤2.3 控制变量法的注意事项第三章：控制变量法在化学实验中的应用实例3.1 酸碱中和滴定实验中的应用3.2 化学反应速率的影响因素实验中的应用3.3 溶解度实验中的应用第四章：控制变量法在化学问题解决中的应用4.1 控制变量法在解决化学方程式的平衡中的应用4.2 控制变量法在解决化学物质的性质中的应用4.3 控制变量法在解决化学反应条件优化中的应用第五章：控制变量法在化学教学中的应用5.1 控制变量法在化学实验教学中的应用5.2 控制变量法在化学概念教学中的应用5.3 控制变量法在化学题目解答中的应用第六章：控制变量法在化学实验数据处理中的应用6.1 控制变量法在实验数据处理中的作用6.2 控制变量法在实验数据处理中的具体应用6.3 控制变量法在实验数据处理中的实例分析第七章：控制变量法在化学实验安全中的应用7.1 控制变量法在实验安全中的重要性7.2 控制变量法在实验安全中的具体应用7.3 控制变量法在实验安全中的实例分析第八章：控制变量法在化学实验设计与评价中的应用8.1 控制变量法在实验设计中的作用8.2 控制变量法在实验评价中的作用8.3 控制变量法在实验设计与评价中的实例分析第九章：控制变量法在化学实验教学中的策略与方法9.1 控制变量法在实验教学中的策略9.2 控制变量法在实验教学中的方法9.3 控制变量法在实验教学中的实例分析第十章：控制变量法在化学实验评价与反馈中的应用10.1 控制变量法在实验评价中的作用10.2 控制变量法在实验反馈中的作用10.3 控制变量法在实验评价与反馈中的实例分析重点和难点解析一、控制变量法的定义与意义重点：控制变量法的定义，控制变量法在化学研究中的应用，控制变量法在实验设计中的重要性。

控制变量法实验评价量表摘要：一、引言二、控制变量法实验的概念和作用三、控制变量法实验评价量表的设计原则四、控制变量法实验评价量表的具体内容1.实验设计评价2.实验操作评价3.实验数据处理与分析评价4.实验结果评价五、控制变量法实验评价量表的应用实例六、总结与展望正文：一、引言控制变量法实验是科学研究中常用的一种实验方法，通过控制实验中的各种变量，排除干扰因素，从而准确地研究被测变量与因变量之间的关系。

为了更有效地评估控制变量法实验的质量，本文设计了一套控制变量法实验评价量表，旨在为实验者、评审者和学习者提供一种量化的评价工具。

二、控制变量法实验的概念和作用控制变量法实验是一种科学研究方法，通过对实验中的无关变量进行控制，从而消除其对实验结果的影响，确保实验结果的有效性和可靠性。

这种方法在自然科学、社会科学和人文科学等领域都有广泛应用。

三、控制变量法实验评价量表的设计原则设计控制变量法实验评价量表时，我们遵循以下原则：1.评价内容全面：涵盖实验设计的各个方面，包括实验目的、假设、方法、数据处理等；2.评价标准客观：以实际操作和数据为依据，避免主观判断；3.评价过程简便：便于实验者、评审者和学习者理解和操作；4.适应性广泛：适用于不同领域、不同层次的实验评价。

四、控制变量法实验评价量表的具体内容1.实验设计评价指标名称：实验目的明确性、实验假设合理性、实验方法科学性、实验步骤完整性、实验材料可靠性等。

2.实验操作评价指标名称：实验操作规范性、实验过程可控性、实验数据准确性、实验结果可重复性等。

3.实验数据处理与分析评价指标名称：数据处理方法正确性、数据分析逻辑性、数据可视化合理性、结论可靠性等。

4.实验结果评价指标名称：实验结果与预期的符合程度、实验结果的创新性、实验结果的实用性、实验结果的可信度等。

五、控制变量法实验评价量表的应用实例以某实验室进行的一项关于“不同光源对植物生长影响”的控制变量法实验为例，实验者可以根据评价量表对实验设计、操作、数据处理和结果进行全面评价，从而找出实验过程中的不足，提高实验质量。

物理控制变量法常用的研究方法物理控制变量法是一种实验研穨方法，常用于物理学、化学等自然科学领域的研究中。

该方法通过控制实验中的变量，来研究特定因素对实验结果的影响，从而得到科学可靠的结论。

本文将介绍物理控制变量法的基本原理、实验设计和应用，以及一些实验案例。

同时，我们还将讨论该方法的优缺点，并对其未来的发展进行展望。

一、物理控制变量法的基本原理物理控制变量法是在实验研究过程中，通过控制和调节各种可能对实验结果产生影响的因素，从而保持其他变量不变，只改变一个或少数几个变量，以研究它们之间的关系。

这样做的目的是为了排除其他因素对实验结果的干扰，从而得到更为可靠的实验结论。

在物理实验中，控制变量的基本原理可以总结为三点：1.一次只改变一个变量：这样可以确保实验结果只受到一个变量的影响，从而更容易找到变量之间的因果关系。

2.保持其他变量不变：在实验过程中，除了要改变的变量外，其他可能影响实验结果的因素都要保持不变，以排除外部因素的影响。

3.重复实验：通过多次重复实验，可以验证实验结果的可靠性，并得到更为准确的结论。

二、物理控制变量法的实验设计物理控制变量法在实验设计中要考虑以下几个方面：1.确定研究目的：首先要明确要研究的对象和目的，明确实验的目的和研究问题，确定研究的范围和方向。

2.选择适当的变量：确定要改变和控制的变量，并对实验过程中可能的干扰因素进行分析和控制。

3.设计实验方案：根据实验目的和研究对象的特点，确定实验的方案和程序，设计实验的具体步骤和方法。

4.进行实验操作：按照实验方案和步骤进行实验操作，对实验结果进行记录和分析。

5.结果分析和结论：对实验结果进行分析和统计，得出科学结论，并对实验中可能存在的误差和影响因素进行分析和讨论。

三、物理控制变量法的应用物理控制变量法在物理学、化学等自然科学领域有着广泛的应用。

在物理学中，它常用于研究物质的结构和性质，测定物理定律和物质的特性。

在化学中，它常用于研究化合物的合成和反应机理，测定物质的成分和性质。