“控制变量法”在初中化学探究实验中的运用
作者：张英
来源：《中学课程辅导·教师通讯》2020年第22期
【内容摘要】作为一种必要的科学研究方法，控制变量法在各个学科领域都发挥着不可忽视的作用。其中，对于初中化学教学而言，控制变量法主要应用于探究性实验中，优化实验设计。为了充分发挥控制变量法的教學优势，提高学生对探究性实验的学习能力，本文结合相关初中化学实验，以控制变量法的思想为核心，优化实验探究过程。
【关键词】控制变量法初中化学探究实验
化学作为一门自然学科，蕴含着丰富的与物质世界相关的知识，涉及物理和化学两种变化形式，与人们的日常生活有着密不可分的关系。实验是化学教学的重要内容，探究实验作为其中的重要组成部分，彰显了化学学科发展的魅力。初中生首次接触化学，在学习上存在一定难度，复杂抽象的化学概念、多变的化学实验现象等，会打压学生学习积极性。随着新课程改革的深入实施，化学教学不再只关注学生对基础知识和技能的掌握，更强调学生对知识举一反三以及利用知识解决问题的能力，以实现深度学习。由此可见，初中化学教学中教师要注重运用探究性实验渗透“控制变量法”，让学生掌握更多科学研究的思想和方法，促进核心素养发展。
一、实验方法的综合概述
实验方法属于人为控制的一种有目的性的操作，是暴露实验特性的一种方法，它是实验操作的核心。由此可以看出，实验方法更有利于解揭示自然事物的本质，并具有以下三大特点。
其一，主动性。实验方法的实践是实验者主动探索的过程，通过实验设计，促进实验探究的顺利实施。实验现象是不可预测的，借助实验仪器可以将一些无法直接观察到的实验现象直观化展现，或用模拟手段重现瞬间即逝或缓慢的现象等，这些都体现了实验者的主动性
其二，目的性。该特性是实验探究的一大特点，学生在探究时需要先对实验结果做出假设，然后根据实验方法的核心理念进行方案设计，选择针对性操作方式，促进实验探究的顺利实施，达到预期实验效果。
其三，精确性。该特性主要涉及两方面，一方面仪器选择要精准，另一方面对实验数据处理要精准，提高实验精确性。
二、控制变量法的相关概念分析
控制变量法在化学中的应用 控制变量法在化学中的应用 重庆市丰都县第二中学校郑君 控制变量是科学研究中的重要方法，其基本思路是：假设某个探究的实验对象可能受到A、B、C、D、E等因素的影响，为了确证其中A因素是否会对实验对象造成影响，以及可能产生怎样的影响，可以控制除A以外的B、C、D、E等因素，使之保持恒定，然后仅改变因素A一个量，通过对比在A的不同情况下（如A1、A2），观察实验对象的变化情况。如果存在变化，则说明A因素有影响，而且可以通过具体的变化情况判断出A因素影响的实际效果，由此完成实验对象中对A因素的探究。对其他B、C、D、E等因素的探究则依此类推。控制变量法在化学探究实验应用极其广泛。教师在教学中要充分利用教材资源，逐步向学生渗透控制变量研究的思想，并使学生掌握这种研究方法。 一、控制变量法在化学探究实验中的的应用 下面我们以研究影响化学反应速率的因素为例来说明控制变量法在化学探究实验中如何应用。
1.确立探究对象（因变量）及其可能的影响因素（自变量） 运用控制变量法首先需要明确探究的对象（因变量）和可能的影响因素（自变量）这两个要件。确立探究对象相对容易，往往比较直接，一般就在探究的课题之中。但确立可能影响探究对象的因素就不那么容易，这也是运用控制变量法进行探究的关键所在。对于这个要件，我们可以在学生已有的知识或常识基础上设疑来引起思考，而后提出可能对探究对象产生影响的因素。 2.在已有条件下构思实验思路并设计具有可行性的探究方案 探究反应物浓度对反速率的影响，我们可以把原教材中的实验改为探究实验。给学生提供化学反应原理和用品，让学生自己来设计方案。 3.实施实验方案 根据讨论形成的实验方案，组织学生分组完成探究实验。观察实验现象，整理实验数据并得出结论。 探究温度对反应速率的影响可同理进行。
化学中的控制变量法 一、教材分析 1．教学目标 ⑴学会寻找影响化学实验现象的各种因素；学会利用控制变量确定研究因素及探究方法；培养发散、分析、归纳、表达能力。 ⑵在化学探究问题中，学会运用控制变量法分析问题的思路。 ⑶通过合作讨论学习，培养学生善于合作、勤于思考、严谨求实的科学态度。 2．教学重点 会用控制变量法解决化学问题 3．教学难点 寻找影响因素 4.学情分析 经过初二初三的物理学习，初三学生在物理学中较多的接触了控制变量法，并且有一定的基础。而在初中化学学科，调查后发现，大多数同学举不出化学中用到控制变量的例子，即使能够举出，也说不清楚，主要存在的问题有：在化学学习中不懂如何应用、找不到变量条件、思路不清、不会分析实验结果、设计实验方案不完善等。初中化学中用到控制变量的地方主要有：探究铁生锈的条件、物质燃烧的条件、比较金属活动性、影响固体物质溶解速度的因素、影响化学反应速率快慢等等，本节课通过各个类型的练习帮助学生解决这些问题。二、教学过程 【引入】 春夏交替，天气冷暖不定，令人容易患上感冒，在这个时候，不少人都会多吃维生素丰富的水果来增强抵抗力。那么，哪些水果中维生素C含量高呢？ 水果中新枣、橘子、山楂、柠檬、猕猴桃、沙棘和刺梨含有丰富的维生素C；蔬菜中绿叶蔬菜、青椒、番茄、大白菜等含量较高。 现在小明他想知道家里的雪梨和柠檬中哪种Vc含量高，他设计了几个实验，请你帮忙检查一下是否有问题。 设计一随意的高锰酸钾溶液和随意的果汁 设计二等量随意浓度的高锰酸钾溶液和随意的果汁 设计三等量等浓度的高锰酸钾溶液和随意的果汁 设计四等量等浓度的高锰酸钾溶液和加水的果汁 【讨论】学生讨论纠正实验错误，确定最终实验方案 等质量等浓度的高锰酸钾溶液和逐滴滴加的果汁 【实验】学生分组实验，参考刚才的设计比较两种水果的Vc含量 【结论】真正的比较出两种蔬菜的Vc含量，就是将其他条件都统一，唯一的变量就是蔬菜汁的数量，这才是合理的设计 【分组实验】根据刚才的设计进行实验验证，得出结果 这就是控制变量法 【多媒体】控制变量法的讲解 讨论每个实验的变量，之后确定设计实验的方针是先总结变量有几个，控制住所有条件，保证只有一个变量就能对比达到实验目的 【总结思路】控制变量法解决化学问题的思路： 一：明确探究问题
控制变量法在学习“燃烧与灭火”中的运用 新课标指出，科学探究是一种重要的学习方式，也是化学课程的重要内容。化学实验正是进 行科学探究的主要方式。在化学教学中，如何选好实验，用好实验，做好实验，充分发挥实 验的探究功能，应是化学教师教学研究的课题。笔者就化学实验中控制变量法在学习“燃烧与灭火”中的运用做些初探。 一、控制变量法的应用原则 教师在教学过程中引导学生要像科学家一样认真思考、进行化学实验，要正确落实狠抓培养。科学的探究方法在实验探究过程中，会遇到有多个因素影响某一实验结果，因此我们要探究 其中一种因素时，通常使其它因素保持不变，这样才能准确探究此种因素对实验结果的影响，这就是研究问题常用的有效方法之一——控制变量法。该方法可以使研究的问题简单化。通 过控制变量可以对影响实验结果的多个因素逐一进行探究，然后再总结出结论，这一思想方 法在初中化学学习中是被逐渐渗透的，将逐渐成为一种主要的探究方式。 二、对教材、中考试题、学生现状分析 控制变量法在初中化学中用到的地方很多，如：初学时用控制变量法探究影响蜡烛燃烧时间 的因素，后来还有影响过氧化氢分解速率因素，物质燃烧的条件、影响固体物质溶解速度的 因素、比较金属活动性、探究铁生锈的条件、探究饮料中维生素C含量探究等等。充分体现 了新课标准重视培养学生的探究意识，学会科学的学习探究方法，提高科学探究的能力的力度。运用控制变量法分析解决化学问题是最近几年各地市中考试题常出现的典型题型。如何 使学生能应对这类题型，这就要求教师在平时教学中一改以前的“填鸭式”的教学方法，而让 学生自己去设计实验和实验探究。 初中学生不仅在物理学科中曾接触过控制变量法，而且在生物学科中也曾接触过控制变量法，并且有一定的基础。调查发现，大多数同学举不出化学中用到控制变量的例子，即使能够举出，也说不清楚，主要存在的问题有：在化学学习中不懂如何应用控制变量法、找不准变量、思路不清晰、不会分析实验结果、设计实验方案不完善等。 三、控制变量法的具体应用 1．对“燃烧与灭火”的分析 初三化学“燃烧与灭火”一节。教材先后引出灭火原理、物质燃烧的条件、燃烧的概念、促进 燃烧的方法。教材只出现了几张图片，没有探究性实验。初次教学我对教材内容不加研究整 合设计，就依据教材的内容编排上课，上完课自己感觉良好。可根据学生反馈回来的信息说 明效果不尽人意。学生反映内容干巴巴的，学起来没兴趣。 2、教材整合，教法改革 我对现行教材“燃烧与灭火”的内容做了适当的调整，并加上精心设计的导入、控制变量法探 究实验、精选的习题，严格的组织教学。我的实践教学告诉我，学生探究兴趣很浓，授课效 果很好，下课后学生玩实验的兴趣意犹未尽，恋恋不舍，有的学生还沉浸在快乐的实验中。 具体设计如下： (一)控制变量法的具体应用一 1、创设情境，引出课题 2．实验探究，进入高潮 ①思维对话，提出问题（你认为物质燃烧的条件的因素可能有哪些：_____
控制变量法的运用 控制变量法是一种重要的探究方法，当一种规律受多种因素影响时，往往采取改变其中一个因素、其他因素不变的方法来进行探究。下面就借助例题的解读，一起来学习如何应用这种探究方法。 例题（2013年山东青岛）控制变量法是实验探究的重要方法。利用下图所示实验不 能实现的探究目的是（）。 A.甲中①②对比可探究铁的锈蚀与植物油是否有关 B.甲中①③对比可探究铁的锈蚀与水是否有关 C.乙可探究可燃物的燃烧是否需要达到一定温度 D.乙可探究可燃物的燃烧是否需要与氧气接触 解析②中植物油的作用是隔绝氧气，看铁只和 水接触时能不能生锈，而不是探究铁的锈蚀与植物油的关系；③中铁钉只和氧气接触，①中铁钉和氧气以及水同时接触，一段时间后，③中铁钉没有锈蚀，而①中铁钉锈蚀，通过①③对比说明铁钉锈蚀的条件之一是与水接触。乙通过薄铜片上的白磷燃烧和红磷未燃烧的对比，可以探究可燃物的燃烧与温度有关；乙通过薄铜片上的白磷燃烧和水中白磷未燃烧的对比，可以探究可燃物的燃烧与氧气有关。答案选A。 变试题为探究铁生锈的条件，某实 验小组设计了如下实验。经检验装置的气 密性良好。一段时间后观察：A处铁丝依 然光亮，B处铁丝表面出现锈迹，C处铁 丝依然光亮，D处铁丝表面灰暗。该实验 说明铁生锈主要与和有关。B、D处实验现象对比说明：决定铁生锈快慢的一个重要因素是。 解析A处的铁丝只与干燥的氧气接触，没有生锈；B处的潮湿铁丝既与氧气接触又与水接触，铁丝生锈了；C处铁丝只与水接触，没有生锈。对照A、B可知，铁生锈主要条件之一是与水接触；对照B、C可知，铁生锈主要条件之一是与氧气接触，D处的铁丝暴露在空气中既与氧气接触又与水接触，但是与B相比较只是表面灰暗，主要原因是空气中氧气的含量不同，由此可知，在其他条件不变的情况下，氧气的浓度 越大，铁生锈的速率就越快。 答案氧气水氧气的浓度 拓展题甲、乙两位同学发现长时间佩戴的铜质眼镜架上出 现了一些绿色的锈迹，经查阅资料得知，铜锈的化学成分是碱 式碳酸铜[Cu2（OH）2CO3]。他们依照钢铁生锈的研究方法设计 如下实验（如右图所示）：①将光亮铜片部分浸入蒸馏水中；②将光亮铜片究全浸入煮沸过的蒸馏水中；③将光亮铜片放在干燥的空气中。请回答： （1）推测一段时间后会出现铜锈的是（填写序号）试管内的铜片。 （2）根据上述实验，甲同学认为：铜的锈蚀是铜与水、氧气共同作用的结果。你是否同意他的观点？（填写“是”或“否”），原因是。 解析铜绿Cu2(OH)2CO3由Cu、O、H、C四种元素组成，故铜的锈蚀条件是与水、氧气、二氧化碳共同接触。根据铜绿的化学式Cu2(OH)2CO3和铁生锈的条件是水和氧气的共同作用考虑，①试管中有水且敞口放置，其中铜片与水、二氧化碳、氧气都接触，满足锈蚀条件；而②试管中铜片只与水接触，缺氧气、二氧化碳，③试管中铜片与氧气、二氧化碳接触，缺水，因此①试管中的铜片会生锈。 答案⑴①⑵否铜绿由Cu、O、H、C四种元素组成，故其锈蚀条件除了水、氧气外，还必须有CO2
题型03 控制变量法探究实验 1．A、B、C三只小烧杯内分别依次盛有一定体积的浓氨水、滴有酚酞溶液的蒸馏水、滴有酚酞溶液的蒸馏水，按如图所示进行探究活动，不能得到的结论是（） A．水能使酚酞溶液变红B．氨水能使酚酞溶液变红 C．空气不能使酚酞溶液变红D．浓氨水易挥发，氨气易溶于水 2．为探究二氧化碳能否和水反应，用四朵石蕊溶液染成紫色的干燥小花完成如图四个实验。 实验I、Ⅳ中小花变红，实验Ⅱ、Ⅲ中小花不变色。下列说法不正确的是（） A．实验Ⅰ、Ⅱ说明醋酸可以使小花变红 B．实验Ⅲ说明二氧化碳不能使小花变红 C．实验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ说明二氧化碳能与水发生化学反应 D．上述实验说明二氧化碳和醋酸具有相似的化学性质 3．为了验证二氧化碳与水反应生成碳酸，小李同学做了如图实验，其中不合理的是（） A．步骤①B．步骤②C．步骤③D．步骤④4．（2019·德州）根据如图所示的实验现象分析，下列说法错误的是
A．①②对比说明物质燃烧需要与空气接触 B．①中使温度达到白磷着火点是利用了铜的导热性C．烧杯中的热水只起提高温度的作用 D．①③对比说明红磷着火点高于白磷5．（2019·泰安）控制变量是实验探究的重要方法。下 列实验设计不能 ．．达到实验目的的是 A．探究铁、镁金属活 动性强弱 B．探究二氧化碳与水是 否发生反应 C．探究不同溶剂 中物质溶解性大 小 D．探究温度对分子 运动快慢的影响6．（2019·张家界）可燃物燃烧条件的验证实验如图所示。已知白磷的着火点为40℃，请你根据实验回答下列问题。 （1）三个实验中，白磷会燃烧的是_____（选填序号） （2）通过A、C实验对比，证明可燃物燃烧的条件之一是_____。 7．【2019年河南省】如图，将注射器中的溶液缓缓推入V形管，有关反应的化学方程式为____________________________________；用80 ℃的热水加热盛有红磷和白磷的W 形管时，发现白磷燃烧而红磷不燃烧，由此可说明燃烧需要的条件是____________________________________。
专题十五控制变量法的探究 一、复习目标 1.知道有关控制变量探究的一般流程，了解控制变量探究题型及特点。 2.学会根据题目的探究要求，运用类比、假设、建模、推理、分析比较、归纳综合、语言表达等能力进行合理探究推理。 3.通过控制变量法在基于对比实验进行科学探究，逐渐培养学生的科学探究意识、探究思维、探究能力，最终提高学生的科学素养。 二、试题特点 初中化学试题加大对探究性问题的考查力度，凸显化学学科特点。化学探究题层出不穷，显现了“培养学生的探究意识与探究能力”这一亮点。控制变量法是科学探究的重要方法， 控制变量法是科学探究实际应用的一种途径，在实验方案设计、实验过程、实验交流表达和实验评价等过程都有体现，特别是在表格、数据、曲线、现象、装置等新情境中有着创造性的设计，无论是定性实验，还是定量实验，都能较好地应用控制变量的思想。 三、方法指引 1.控制变量法：如果有多个因素（即变量）对实验的结果存在影响，为集中研究其中一个因素，往往控制其他的变量保持不变，只改变某单一变量，并通过对比实验来明确该变量对研究对象的影响情况。 2.控制变量法科学探究的解题思路 四、典型例题及变式训练 典型例题Ⅰ 以下是某研究小组探究影响反应速率部分因素的相关实验数据。 实验序号 过氧化氢 溶液浓度/% 过氧化氢 溶液体积/mL 温度/℃ 二氧化锰 的用量/g 收集氧气 的体积/mL 反应所需 的时间/s ① 5 1 20 0.1 4 16.75 ②15 1 20 0.1 4 6.04 ③30 5 35 — 2 49.21 ④30 5 55 — 2 10.76
实验序号①②③④实验温度/℃25 25 70 70 试剂稀氨水稀醋酸稀氨水稀醋酸 出现铁锈所需时间 1 天 未见锈蚀 5 分钟 1 天 未见锈蚀 1 分钟 (1)通过实验①和②对比可知，化学反应速率与有关；从实验③和④对比可知，化学反应速率与温度 的关系是； (2)化学反应的实质是微观粒子相互接触、碰撞的结果，化学反应速率与微观粒子的概率有关。试从微观角 度解释“反应物浓度越大，化学反应速率越快”的原因是。 (3)用一定量15%的过氧化氢溶液制氧气，为了减小反应速率，可加适量的水稀释，产生氧气的总质量(选填“减小”或“不变”或“增大”)。 【利用“控制变量法”的解题策略】 【解析】正确对比分析表中实验数据是确定研究变量和得出实验结论的关键。实验①和②中只是过氧化氢的浓度发生了改变，其他因素没有变化。实验③和④只是改变了温度，温度越高反应速率越快；反应物的浓度越大，反应速率越快；反应物的浓度只影响化学的速率，不影响生成物的量，因此在一定的过氧化氢溶液中加水，只是产生氧气的速率减慢，但生成氧气的质量不变。 【答案】(1)反应物浓度(或浓度) 温度越高，化学反应速率越快(2)反应物浓度越大，单位体积的反应物中含有的粒子数越多，粒子间碰撞的概率越大，化学反应速率越快(3)不变 变式训练 1.某研究小组为探究“影响铁制品锈蚀快慢的因素”，取同浓度的稀氨水和稀醋酸用下图装置完成表中实 验，回答下列问题。
“控制变量法”在初中化学探究实验中的运用 作者：张英 来源：《中学课程辅导·教师通讯》2020年第22期 【内容摘要】作为一种必要的科学研究方法，控制变量法在各个学科领域都发挥着不可忽视的作用。其中，对于初中化学教学而言，控制变量法主要应用于探究性实验中，优化实验设计。为了充分发挥控制变量法的教學优势，提高学生对探究性实验的学习能力，本文结合相关初中化学实验，以控制变量法的思想为核心，优化实验探究过程。 【关键词】控制变量法初中化学探究实验 化学作为一门自然学科，蕴含着丰富的与物质世界相关的知识，涉及物理和化学两种变化形式，与人们的日常生活有着密不可分的关系。实验是化学教学的重要内容，探究实验作为其中的重要组成部分，彰显了化学学科发展的魅力。初中生首次接触化学，在学习上存在一定难度，复杂抽象的化学概念、多变的化学实验现象等，会打压学生学习积极性。随着新课程改革的深入实施，化学教学不再只关注学生对基础知识和技能的掌握，更强调学生对知识举一反三以及利用知识解决问题的能力，以实现深度学习。由此可见，初中化学教学中教师要注重运用探究性实验渗透“控制变量法”，让学生掌握更多科学研究的思想和方法，促进核心素养发展。 一、实验方法的综合概述 实验方法属于人为控制的一种有目的性的操作，是暴露实验特性的一种方法，它是实验操作的核心。由此可以看出，实验方法更有利于解揭示自然事物的本质，并具有以下三大特点。 其一，主动性。实验方法的实践是实验者主动探索的过程，通过实验设计，促进实验探究的顺利实施。实验现象是不可预测的，借助实验仪器可以将一些无法直接观察到的实验现象直观化展现，或用模拟手段重现瞬间即逝或缓慢的现象等，这些都体现了实验者的主动性 其二，目的性。该特性是实验探究的一大特点，学生在探究时需要先对实验结果做出假设，然后根据实验方法的核心理念进行方案设计，选择针对性操作方式，促进实验探究的顺利实施，达到预期实验效果。 其三，精确性。该特性主要涉及两方面，一方面仪器选择要精准，另一方面对实验数据处理要精准，提高实验精确性。 二、控制变量法的相关概念分析
一．选择题（共9小题） 1．化学思想方法是化学实验探究的重要方法，其中之一为控制变量法．如图探究影响反应速率的因素是(） A．温度B．盐酸浓度C．催化剂D．固体质量 2．下列实验没有体现控制变量思想方法的是(） A． 探究影响反应速率的因素 B． 探究温度对溶质溶解速率的影响 C． 探究影响铁生锈的有关因素 D． 探究可燃物燃烧的条件 3．下列实验不能达到目的是（）
A ． 探究铁、铝、铜的活动性强弱 B ． 探究CO2是否与水发生了反应 C ． 探究影响反应速率的因素 D ． 探究温度对物质溶解速率的影响 4．以下是某研究小组探究影响反应速率部分因素的相关实验数据及分析结果，其中错误的结论是（) 序号 H2O2溶 液浓度% H2O2溶液 体积/mL 温 度℃ MnO2 用量 /g CuO 用量/g 收集氧气体积 /mL 所需 时间/s ①51200.1/416.75 ②151200.1/4 6.04 ③15120/0。1 415.98 ④30535//249。21 ⑤30550//21。76 A．分析①②两组数据可知，化学反应速率与反应物的浓度有关
B．分析②③两组数据可知，化学反应速率与催化剂的种类有关 C．分析③④两组数据可知，化学反应速率与反应物的用量有关 D．分析④⑤两组数据可知，化学反应速率与反应的温度关 5．为了探究”影响双氧水制氧气的速率”的因素，某学习小组设计了下列实验，下列说法正确的是() 实验①实验②实验③ A．对比实验②和③，可研究双氧水的质量分数对反应速率的影响 B．对比实验①和②，可研究双氧水的质量分数对反应速率的影响 C．对比实验②和③，可研究催化剂的种类对反应速率的影响 D．对比实验①和②，可研究催化剂的种类对反应速率的影响 6．为了探究影响锌与盐酸反应剧烈程度的因素，某学习小组设计了如图实验．下列说法不正确 ．．．的是(） A．对比实验①和②，可研究盐酸的溶质质量分数对反应剧烈程度的影响B．对比实验①和③，可研究温度对反应剧烈程度的影响 C．对比实验②和③，可研究盐酸的溶质质量分数对反应剧烈程度的影响D．此实验运用了控制变量法与对比实验法 7．某研究小组探究影响化学反应快慢的一些因素的相关数据如下：
控制变量法在化学探究实验中的应用 摘要本文笔者利用控制变量法，对其在化学探究实验中的应用做了探讨。 关键词控制变量法化学探究实验 一、控制变量法的应用背景 化学是一门以实验为基础的科学,实验在化学教学中的作用是不容忽视的。近 几年化学试题中实验部分的分值逐年提升，实验题注重实验的设计和评价，特别 是在探究型实验重视考查学生解决问题的思维能力、分析能力、归纳能力、表达 能力。 控制变量法是化学探究实验中最常用的方法之一，而初三学生在过去的物理 学习中曾接触过控制变量法，并且有一定的基础。但在初中化学学科中，经调查 后发现，大多数同学举不出化学中用到控制变量的例子，即使能够举出，也说不 清楚，主要存在的问题有：在化学学习中不懂如何应用控制变量法、找不到变量、思路不清晰、不会分析实验结果、设计实验方案不完善等。初中化学中用到控制 变量的地方很多，譬如：探究铁生锈的条件、物质燃烧的条件、比较金属活动性、影响固体物质溶解速度的因素、影响化学反应速率快慢等等。 近几年的中考化学试卷及市质量分析卷、各区县模拟试卷中经常出现考查控制变 量法的题目，鉴于其重要性，我设计了专题复习——控制变量法在化学探究实验 问题中的运用。 二、控制变量法的应用原则 中学化学课程标准中指出：学生应该学习质疑、预测、设计、反思、验证、 以及科学概括、推理、类比、归纳和演绎等科学方法，获得科学过程的体验，学 习应用化学知识和方法解决实际问题，提高科学技术素养。通过以学生为主体的 各种学习活动，帮助中学生提高基础学力，形成健全的人格，促进学生发展。 本节课以初中化学探究中最常用的方法—控制变量法为主题而展开，以二期 课改理念和课程标准为指导，发挥学生为主体，通过事例、例题、练习、讨论， 让学生参与各项活动，体验方法的获得过程，最后由学生归纳控制变量法的使用 思路。学生设计、概括、归纳等科学方法的能力也得到了很好的提高。 当研究多个因素之间的关系时，往往先控制其他几个因素不变，集中研究其 中一个因素的变化所产生的影响，这种方法叫控制变量法。控制变量法是化学中 常用的探究问题和分析解决问题的科学方法之一，该方法可以使研究的问题简单化。通过控制变量可以对影响实验结果的多个因素逐一进行探究，然后再总结出 结论，这一思想在化学学习中将会被逐渐渗透，成为一种主要的探究方式。 三、控制变量法的具体应用 1．创设情境，引出课题 引起学生兴趣，通过例题1解决问题，引出控制变量法。 为探究铜生锈的因素，某同学进行了三组实验，将相同长度的铜丝分别按图 所示放置一个月，观察并记录现象如下： 结论：由实验可知：铜生锈是铜与_________、_________、_________共同作用的结果。 2．实验探究，进入高潮 影响金属和酸反应速率的因素很多，某兴趣小组对其影响因素作出探究。 你认为影响金属与酸反应速率的因素可能有哪些：_________。
中考总复习系列丛书 化学思想方法的应用 第九讲控制变量法 【题型特点】 当研究多个因素之间的关系时，往往先控制保持一个或多个量不变，调整另一个或多个量改变，来探究这些量之间的关系。控制变量的实验往往同时有对比实验，对比实验不同条件下的不同实验现象，运用对比分析的方法找出不同条件对实验结果的影响。 控制变量法是化学中常用的探究问题和分析解决问题的科学方法之一，这一方法可以使研究的问题简单化。通过控制变量法可以对影响实验结果的多个因素逐一进行探究，然后再总结出结论，这一思想是初中化学中的一种主要探究方式。 【主要考查内容】 1.物质燃烧条件的探究； 2.铁锈蚀条件的探究； 3.酸（及碱）溶液具有相似化学性质的原因； 【必备知识梳理】 1.铁钉锈蚀条件的探究 把洁净的铁钉全部浸在盛有煮过蒸馏水的试管
2. (1)探究燃烧条件的实验装置 . （2）实验设计中运用的实验方法 A.对比实验法：铜片上的白磷和红磷是一组对比实验，是为了说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点。 铜片上的白磷和水中的白磷是一组对比实验，是为了说明需要与氧气接触。 B.控制变量法：把白磷放在水中，通过液封二隔绝空气，是为了提供燃烧所需的任意条件而控制另一个条件。 3.酸和碱的组成 【典型例题】 例1：（2017∙河北省）某同学根据铜绿的成分Cu(OH)2CO 3作出猜想：金属铜锈蚀的条件除有氧气和水外，还必须有二氧化碳。为证明“必须有二氧化碳”，需要进行如图所示实验中的（ ） 将植物油滴在水面上密封。 把洁净的铁钉一半浸入试管中的蒸馏水里，将试管敞口放置
A．甲和乙 B．甲和丁 C．乙和丁 D．丙和丁 【解析】甲试管的铜片与氧气、水和二氧化碳同时接触发生了锈蚀；乙中的铜片与二氧化碳和水接触，没有锈蚀，说明铜的锈蚀与氧气有关；丙中的铜片与二氧化碳和氧气接触，没有锈蚀，说明铜的锈蚀与水有挂；丁中的铜片与氧气和水接触没有锈蚀，说明了铜的锈蚀与二氧化碳有关。由以上分析可知，通过实验甲与丁的对比得出：铜的锈蚀必须有二氧化碳参与．【答案】B． 2.（2017∙连云港）控制变量、设计对比实验是实验探究的重要方法。 ①实验l 中同时向烧杯中加入一粒相同大小的品红，发现整杯水变红的时间热水 比冷水短。这是因为_ _。 ②实验2中使用铜片是为了对比 _不同。 ③实验3是大小形状相同的Mg、Zn、Fe、Cu四种金属同时投入到盐酸中发生的现 象，金属周围的黑点表示生成的气体。下列结论不正确的是 _。（填字母） a．铜不能发生置换反应 b．四种金属中金属活动性最强的是Mg c．等质量的锌和铁分别与足量的盐酸反应生成气体质量：Zn比Fe多 【解析】）①升高温度可以加快分子的运动速率，所以实验1中同时向烧杯中加入一粒相同大小的品红，发现整杯水变红的时间热水比冷水短，这是因为：受热的情况下，分子能量增大，运动速率加快；②白磷的着火点低，先燃烧，红磷的着火点高，后燃烧，所以实验2中使用铜片是为了对比可燃物的着火点不同；③在金属活动性顺序中，只有排在氢前的金属才可以和稀酸溶液反应生成氢气，而且越靠前的金属活动性就越强，和稀酸
巧用控制变量法有效突破化学实验探究题作者：周海欧邓丹 来源：《广东教育（高中）》2022年第01期
在《普通高中化學课程标准（2017年版2020修订）》中明确提出：能运用变量控制的方法探究并确定合适的反应条件，安全、顺利地完成实验。近几年，实验探究题的考查成为广东化学高考实验题的热点，主要是考查学生对控制变量法的掌握程度。控制变量法就是在研究和解决问题的过程中，当影响事物的变化规律有多个因素时，往往先人为控制其它几个因素不变，集中研究其中一个因素按照特定的条件发生变化所产生的影响，从而解决问题。 学生存在主要问题：不懂如何应用控制变量法、找不到变量、思路不清晰、不会分析实验结果、设计实验方案不完善等。
【解题模型】 明确探究对象—寻找影响因素（自变量）—控制单一变量—观测因变量—得出实验结论。 【例1】（2012·广东高考节选）碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50mol·L-1 KI、0.2% 淀粉溶液、0.20mol·L-1 K2S2O8、0.10mol·L-1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响. 已知：S2+2I-=2S+I2（慢） I2+2S2=2I-+S4（快） （2）为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表： 表中Vx=________ mL，理由是_____________________. 解析：对照实验探究浓度对反应速率的影响须保证其他条件完全一致，故应加水2.0mL以保证溶液总体积完全相同，而此时其它物质的浓度不变，只改变了反应物K2S2O8溶液的浓度。 答案：（2）2.0 保持溶液总体积相同，仅改变S2的浓度而其他物质浓度不变（其他合理答案也可） 【例2】（2014·广东高考节选）H2O2是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。 （1）某小组拟在同浓度Fe3+的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：30% H2O2、0.1mol·L-1 Fe2（SO4）3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器 ②设计实验方案：在不同H2O2浓度下，测定________（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）。 ③设计实验装置，完成如图所示的装置示意图。 ④参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据;数据用字母表示）。 解析：依据题意，探究不同H2O2浓度下，生成相同体积的O2所需要的时间或者是在相同时间内收集O2的体积，所以需要控制其它条件相同，只改变H2O2浓度。
做化学探究题的方法 初中化学实验探究题是对综合运用知识能力的一种考查。今天小编给大家带来了初中化学实验探究题技巧，希望能帮助到你。 解答实验探究题的方法技巧： 科学探究是积极主动地获取化学知识和解决化学问题的重要实践活动，根据题目情景提供的信息，要求学生初步学会运用比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工。要求考生会发现问题、提出问题、分析问题、并作出合理的猜想与假设，会设计实验验证自己的假设，以此考查学生的化学基础知识、综合实验能力和科学探究能力，培养学生的科学探究精神，提高科学素养。解答此类试题思维要有开放性，能探究性地提出问题.要敏锐地发现问题，提出假设和探究验证假设的方法，用观察到的现象和记录的数据进行推理和判断;要注意对试题提供的信息进行分析、数据的处理以及对探究问题的合理猜想和想象，不要生搬硬套，胡乱猜想，应在短时间内切准题目要害，找准突破口。 综合实验题答题的基本方法和原则思维过程： 原理一反应物一仪器装置一现象一结论一作用一意义一联想 ①实验依据的性质和原理。 ②反应物的状态及其替代物。 ③装置的性能、使用方法、适用范围、注意事项、是否有替代装置。 ④操作顺序、注意事项或操作错误产生的后果。 ⑤现象描述要准确、全面、重点突出。 ⑥直接得出结论或导出结论。 氧气参加反应的对比实验设计方法： (1)探究氧气与其他物质反应条件的对比试验 ①温度对比试验。用温度对比试验探究物质的着火点。如木炭和煤的着火点不同。 ②浓度对比试验。用浓度对比试验探究可燃物能否与氧气发生反
应或反应的现象不同。 (2)金属生锈条件的对比试验 与氧气接触铁不会生锈，与氧气、水同时接触铁才能生锈。铜与氧气、水和二氧化碳同时接触才能生锈。金属的生锈条件探究都是通过对比试验完成的。 反应生成氧气速率的对比试验设计方法： (1)催化剂对制取氧气速率影响的对比试验 ①有无催化剂的对比试验。如氯酸钾制氧气加入和不加入二氧化锰的对比试验。 ②不同催化剂对过氧化氢分解的对比实验。如可设计对比试验探究MnO2，CuO，Fe2O3等对过氧化氢的分解速率的影响。 (2)浓度对制取氧气速率影响的对比实验。 如取不同浓度的对氧化氢溶液，加入同质量的MnO2观察H2O2分解速率。 在设计对比实验时，必须使用控制变量法。每次对比实验只能研究一个变量，其他的变量应该控制在相同的状态。如设计对比实验研究MnO2和CuO哪种物质对H2O2分解速率影响大，那么容器中的过氧化氢浓度应相同。相反研究浓度对反应速率的影响，必须使用同种，同量的催化剂，温度，压强也应该相同。 控制变量法探究固体物质溶解速率： 中考试题中常出现探究“影响固体物质在水中的溶解速率的因素”的相关实验问题。在口常生活和实验中定性分析较多，如果定量分析就应该用控制变量法。 (1)控制溶质质量、溶剂质量、温度、溶质的颗粒大小，探究搅拌对溶解速率的影响。搅拌比不搅拌溶解得快。 (2)控制溶质质量、溶剂质量、温度，探究溶质的颗粒人小对溶解速率的影响，颗粒小的溶解快。 (3)控制溶质质量、溶剂质量、溶质的颗粒大小，探究温度对溶解速率的影响，对大多数物质来说，温度越高溶解的速率越快。 · 探究过程中获取、处理信息的常见方法：
《控制变量思想在实验设计中的应用》教学设计
《控制变量思想在实验设计中的应用》学情分析
在生物，化学和物理的学习中，设计实验时，控制变量思想都有一定涉及，所以学生 对控制变量唯一这句话很熟悉，但是应用到实际的实验设计中，分析别人的设计，自己进 行设计时都体现出能力稍弱的感觉。化学是一门以实验为基础的学科，实验能力是需要培 养和内化的。 《控制变量思想在实验设计中的应用》效果分析 通过本节课的学习，学生对燃烧条件、影响固体溶解性因素、金属生锈条件、金属与 酸反应剧烈程度等实验的设计思路有了更清晰的认识，对控制变量思想的应用也更为熟练。 在练习题目的分析上也有进一步提升。 《控制变量思想在实验设计中的应用》教材分析 本节课是初四化学复习课中关于实验探究的一节拓展课。初三、初四教材中燃烧 条件的探究、影响固体溶解性的因素、金属锈蚀条件的探究、金属与酸反应剧烈程度的比 较等实验中，都用到了控制变量思想。本节课的教学价值主要体现在进一步培养学生的学 科素养，提高设计实验能力。 《控制变量思想在实验设计中的应用》评测练习 1．同学们为探究不同金属的活动性强弱，设计了如下的实验方案，下列方案中实验设计、现象、结论均正确的一组是（） 选项实验设计现象结论（金属的活动性） ①将铝丝放入硫酸铜溶液无现象Cu＞Al ②将铝丝放入硫酸镁溶液中铝丝表面有固体析出Al＞Mg ③分别将锌粉与铁丝放入相同浓 锌粉产生气泡的速率比铁丝快Zn＞Fe 度的稀盐酸中 ④分别将铁丝与铜丝放入相同浓 铁丝表面产生气泡，铜丝无现象Fe＞Cu 度的稀盐酸中 A．①B．②C．③D．④ 2．为研究铁丝的粗细对铁在氧气中燃烧的影响，下列实验能达到目的是（） A．用两根粗细相同的铁丝，分别在两瓶相同浓度的氧气中同时进行燃烧实验 B．用两根粗细相同的铁丝，分别在两瓶不同浓度的氧气中同时进行燃烧实验
探究控制变量法在化学中的应用 【三维目标】： 1、知识与技能： ①、学会寻找影响化学实验现象的各种因素 ②、学会利用控制变量确定研究因素及探究方法 ③、培养发散、分析、归纳、表达能力。 ④、提高实验操作能力。 2、过程与方法： 在化学探究问题中，学会运用控制变量法分析问题的思路。3、情感、态度、价值观： 通过合作讨论学习，培养学生善于合作、勤于思考、严谨求实的科学态度 【教学重点】： 1、影响化学反应速率的因素 2、运用控制变量法解决化学问题 【教学难点】：运用控制变量法解决化学问题。 【教学方法】：问题探究法、交流讨论法、归纳总结法 【教学准备】： 仪器：小试管4支，试管架，酒精灯，火柴，100ml小烧杯2只，试管夹，25ml量筒2支 药品：锌粒，铁钉，铁粉,10%稀盐酸，5%稀盐酸，水 多媒体：相关视频
【教学过程】： 视频引入：运用多媒体播放下列相关视频:孙悟空大战二郎神 引出“控制变量法解决问题的思路”: 明确探究问题→寻找影响因素→控制其它因素→改变研究因素 板书: 一、控制变量法：。 1、什么是控制变量法？ 2、控制变量法解决化学问题的思路： 运用多媒体播放视频展示：什么是控制变量法？ 化学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素（多变量）的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究中。控制变量法是九年级化学中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一。 板书:二、控制变量法在化学中的应用
正确运用控制变量法进行探究 控制变量法是一种常用的科学研究方法，科学家们在进行研究时，通过控制某些变量的影响，以保证实验结果的有效性和科学性。在实验中，我们需要针对其中的某些变量进行控制，以使得其他变量的影响可以在实验中得到更好的观测和研究。 具体而言，正确运用控制变量法，我们需要注意以下三个方面的问题。 一、观察与提取变量 在运用控制变量法进行实验时，首先需要明确实验目的，根据实验目的选择需要观察的变量。我们需要观察哪些因素在实验中会产生重大差异，然后提取出来作为我们所控制的变量。例如，在研究植物生长时，我们需要关注温度、光照、水分等因素，其中，我们可以选择光照和水分作为我们要控制的变量，以探究这两个因素对植物生长的影响。 二、确定控制变量 在控制变量的过程中，需要明确实验中其他变量的影响。确定后，我们需要控制指定影响，使得实验结果可以更专注于我们要探究的变化。如果不能正确地控制变量，实验的结果就不能有效的呈现我们所希望的结论。在实验中，我们需要了解相应的影响因素，然后进行有效的控制。例如，在研究植物生长时，我们可以在控制光照和水分的同时，可以控制温度、土壤、养分等因素，使得植物在这些方面的受影响尽可能小。
三、返回结果的科学解释 正确运用控制变量法，在实验中我们需要了解和控制的变量数量，其次，我们还需要能够读懂实验结果，并且正确进行解释。成功的控制变量实验结果，反向证明了我们对实验所控制的变量所做的假设是正确的，如果实验结果与我们的假设不符，那么我们可以继续地改进实验，以更好地控制变量并解释结果。对于实验结果的解释，我们需要清楚的描述实验过程，说明控制变量的方法和所控制变量的数字。这样，我们就能更清楚的了解观测到的变化是由哪些原因造成的，从而使得结果的解释更加科学、有效。 总结： 控制变量法是一种非常有效的研究方法，尤其是在科学研究领域中。在使用这种方法时，我们需要遵循上述三个原则：选择要观察的变量；确定需要控制的变量；并且站在科学的角度解释实验结果，才能得到令人信服的结果。在应用这种方法时，需要科学家们有着深厚的研究实验经验和充分的科学知识背景，才能进行高质量的研究。因此，我们要在实践过程中多加思考和总结，以更好地理解和掌握控制变量法的应用。
课题：控制变量法在化学实验探究中的运用 一、设计思路 化学是一门以实验为基础的自然科学,实验在化学教学中的作用是不容忽视的。近几年化学试题中实验部分的分值逐年提升，实验题注重实验的设计和评价，特别是在探究型实验重视考查学生解决问题的思维能力、分析能力、归纳能力、表达能力。 控制变量法是化学探究实验中最常用的一些方法，在近几年的中考及各区县模拟试卷中经常出现这些方法的分析、运用，因此我设计了这样的一个课题二、教学目标 ⑴学会寻找影响化学实验现象的各种因素；学会利用控制变量确定研究因素及探究方法；培养发散、分析、归纳、表达能力。 ⑵在化学探究问题中，学会运用控制变量法分析问题的思路。 ⑶通过合作讨论学习，培养学生善于合作、勤于思考、严谨求实的科学态度。 三、重点和难点 运用控制变量法解决化学问题 四、教学方法 问题探究法
六、板书设计 控制变量法在化学实验探究中的运用 控制变量法 明确：探究问题 寻找：影响因素 控制：其他因素 改变：研究因素 七、作业设计 1、研究铁丝粗细对铁在氧气中燃烧的影响，下列能达到目的的是……（） A. 用两根粗细相同的铁丝，分别在两瓶相同浓度的氧气中同时进行燃烧实验 B. 用两根粗细相同的铁丝，分别在两瓶不同浓度的氧气中同时进行燃烧实验 C. 用两根粗细不同的铁丝，分别在两瓶相同浓度的氧气中同时进行燃烧实验 D. 用两根粗细不同的铁丝，分别在两瓶不同浓度的氧气中同时进行燃烧实验 2、在四个烧杯中各装入溶质质量分数为10%的NaOH溶液10ml，测其温度。再 将6%、9%、12%、15%的盐酸各10ml分别加入上述的四个烧杯中，最后测量其温度。上述实验设计主要在研究下列哪一项关系………（）A.酸的种类与中和反应快慢的关系 B.酸的种类与中和反应所放热量的关系C.酸的浓度与中和反应快慢的关系 D.酸的浓度与中和反应所放热量的关系
“控制变量法”在初中化学探究性实验中的应用及其考查 设计探究性实验的原则 １．１科学性原则 所设计实验的原理应该科学，操作程序、方法正确，不能凭空捏造。 １．２对照性原则 设置对照性实验，若要使该实验更能够说明问题，一定要有正、反两个方面的实验。 １．３等量性原则 所设计实验中的平行反应，试剂的取用应等量。 １．４单一变量原则 实验受到多个因素的影响，实验中要人为控制条件，使众多变量中只能有一个因素是变量，其余因素保持不变。 ２“控制变量法”的概念
当事物受到多个因素影响时，每一次只改变其中的某一个因素，而控制其他因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫“控制变量法”。它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和实验研究中。 ３利用“控制变量法”进行探究性实验的一般思路 利用“控制变量法”进行探究性实验的一般思路是：明确探究问题、寻找影响因素、控制其他因素、改变研究因素。 ４利用“控制变量法”进行探究性实验的思维模型 利用“控制变量法”进行探究性实验能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因此在中考化学实验试题中备受青睐。“控制变量法”实验由想要研究的影响因素（自变量）、其他影响因素（不变量）和影响结果（因变量）三部分组成。分析实验目的、实验方案和实验结论三者之间的内在逻辑关系，建立解答此类试题的思维模型。利用“控制变量法”进行探究性实验的思维模型如图１所示。
５利用“控制变量法”进行探究性实验的常见考查视角 ５．１考查实验目的确定 考查分析对照实验中的影响因素（自变量）、其他因素（不变量）和影响结果（因变量），从而确定探究实验的目的。有时也直接考查根据探究实验方案，确定探究实验的目的。
初中化学《关于催化剂的探究性学习》教学设计 一、探究性学习目标 1、通过探究性学习，让学生能进一步解释催化剂的概念。 2、通过探究性学习，使学生知道用控制变量法来探究催化剂。 3、通过研究性学习，让学生认识科学研究的方法。 二、教学重点：1、实验方案的设计 2、控制变量法的应用 三、教学难点：实验方案的设计 四、教学过程 1、基础回顾（1）什么是催化剂？催化剂的特点是什么？ 2、探究性问题 探究一：引领学生分析并完成探究性问题一 小丽同学欲通过实验证明“二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂”这一命题。她设计并完成了下表所示的探究实验：
(1)请你帮小丽同学填写上表中未填完的空格。 (2)在小丽的探究实验中，“实验一”、“实验二”和“实验三”起的作用是。
(3)小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验，最终完成了对“命题”的实验证明。 第一方面的实验操作中包含了两次称量，其目的是：； 第二方面的实验是利用“实验四”反应后试管内的剩余物继续实验。接下来的实验操作、现象和结论 是：。 小结：
(2)对比(或对照等)； (3)第一方面：比较二氧化锰在过氧化氢分解前后的质量。 第二方面：倾倒掉反应后的液体，向剩余的固体中重新加人过氧化氢溶液，有大量气泡产生，说明二氧化锰仍然能加快过氧化氢的分解速率(化学性质没变) 探究二： 小丽同学又想通过实验证明“二氧化锰是氯酸钾分解的催化剂”这一命题。她如何设计此探究实验 ?（引导学生讨论设计方案）
解析：
3、中考再现： （2007年安徽）15.(9分)研究性学习小组选择“H2O2生成O2的快慢与什么因素有关”的课题进行探究，以下是他们探究的主要过程：【假设】H2O2生成O2的快慢与催化剂种类有关 【实验方案】常温下，在两瓶相同体积的H2O2溶液中分别加入相同质量MnO2和红砖粉，测量各生成一瓶(相同体积)O2所需要的时间。 【进行实验】下图是他们进行实验的装臵图，气体发生装臵中A仪器名称是：，此实验中B处宜采用的气体收集方法是：。 【实验记录】