控制變量是科學探究的重要方法

向直三

【摘 要】化學是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗在化學教學中的作用是不容忽視的。近幾年中考化學試題中，實驗部分的分值逐年提升，實驗題注重科學探究，主要體現在實驗的設計和評價，特別是在探究型實驗，重視考查學生解決問題的思維能力、分析能力、歸納能力、表達能力。教學中要引導學生開展科學探究，培養學生應用科學探究的方法，探究實際問題的能力。控制變量是初中化學科學探究的重要方法。

【關鍵詞】科學探究;控制變量;考題分析

控制變量法是化學探究實驗中最常用的方法。在初中化學教材中，多處體現這一科學探究的方法。在近幾年的中考化學試卷中，經常出現控制變量法的分析、運用。

初中化學中用到控制變量方法主要有：探究鐵生銹的條件、物質燃燒的條件、比較金屬活動性、影響固體物質溶解速度的因素、影響化學反應速率快慢等。

初中化學學科，大多數同學舉不出化學中用到控制變量的例子，即使能夠舉出，也說不清楚，主要存在的問題有：在化學學習中不懂如何應用、找不到變量、思路不清、不會設計實驗方案、不會分析實驗結果、設計實驗方案不完善。怎樣引導學生應用控制變量法開展科學探究？如：影響固體物質溶解性因素的探究。先根據生活經驗和已有的化學知識，找出可能影響溶解速率的因素。

猜想：固體物質的溶解性與溶質種類、溶劑種類、溫度有關。

設計實驗：讓學生設計實驗，開展探究。下面是教師引導學生設計的實驗方案。

實驗結論：物質的溶解性與溶質的性質、溶劑的性質、溫度三個因素有關。

控制變量法在新課改中考題中時有出現，現舉例分析。

1.某同學在學習“金屬與酸的反應”時，設計了以下實驗報告，請將該實驗報告補充完整。

【實驗目的】_______。

【實驗用品】試管、鐵粉、鐵片、鎂片、5%鹽酸、10%鹽酸等。

【實驗內容】 取足量等體積的鹽酸分別與a克下列各種金屬反應。

【實驗思考】由上述實驗探究得出，影響金屬與酸反應劇烈程度的因素有____。

2.在一次實驗課上，各小組同學用在不同地點找來的小石塊與稀鹽酸反應制取二氧化碳。此反應的化學方程式為____。

【提出問題】影響二氧化碳氣體產生速率的因素是什么？

【作出猜想】①不同地點石塊中碳酸鈣含量不同;②所用鹽酸的溶質質量分數不同;③還可能是____。

【設計實驗】（1）驗證猜想①是否成立，要設計的實驗：分別取大小相同、質量相同、____的石塊，加入質量相同、____的稀鹽酸進行實驗。（2）驗證猜想②是否成立，對鹽酸的要求是____。

【交流討論】實驗中可以通過觀察氣泡產生的劇烈程度，粗略地比較反應速率。若要做到精確比較，應該測量的實驗數據是 。

【拓展延伸】上述實驗中，小明采用了控制變量的研究方法。用此方法探究“催化劑對用過氧化氫溶液制取氧氣的反應速率的影響”，需要控制不變的因素有（答出兩點） ?。

解題思路：

小石塊的主要成分是CaC03，所以小石塊與稀鹽酸反應的方程式為：CaC03+2HCl=CaCl2+H20+C02↑

【作出猜想】 影響二氧化碳氣體產生速率的因素是可能有：石塊大小不同（或石塊質量不同、鹽酸質量不同）等。

【設計實驗】（1） 因為①的猜想是驗證不同地點石塊中碳酸鈣含量不同;所以要保證其它條件相同，采用不同地點的石頭做實驗。鹽酸的溶質質量分數也應該相同（2）②要驗證“所用鹽酸的溶質質量分數不同”，所以要保證其它條件相同，取用不同溶質質量分數的鹽酸進行實驗。

【交流討論】通過觀察氣泡產生的劇烈程度，粗略地比較反應速率。需要測量相同時間內收集的二氧化碳體積或收集相同體積二氧化碳所需的時間，兩種方法都可以。

【拓展延伸】影響反應的因素主要有：催化劑、溫度、溶液的溶質質量分數、壓強等，若探究“催化劑對用過氧化氫溶液制取氧氣的反應速率的影響”，就要保證其它條件相同，就催化劑是一個變量，就可以得到研究結果。

【答案】CaC03+2HCl=CaCl2+H20+C02↑

【作出猜想】石塊大小不同（或石塊質量不同、鹽酸質量不同）

【設計實驗】（1）不同地點 溶質質量分數相同（2）溶質質量分數不同

【交流討論】相同時間內收集的二氧化碳體積（或收集相同體積二氧化碳所需的時間）

【拓展延伸】溫度、溶液的溶質質量分數、溶液質量、壓強 【點評】該題考查了學生的實驗探究綜合能力，題目的難度較大，關鍵要理解控制變量法在化學研究中的應用。

（作者單位：湖北宜昌市長陽縣榔坪中心學校）