PDF《对比实验及其在科学探究中的应用》

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6 年第

1 1 期化学教育对比实验及其在科学探究中的应用 曹桂祯 .

( 福建厦门市集美中学

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2 1 ) 摘要 对比实验是科学探究中运用得最多的方法之一, 掌握对比实验的方法能有效提高科学探究能力 考试题为例, 探讨了对比实验的条件控制、 基本类型、 具体应用和优化设计等相关问题. 关键词 科学探究 对比实验 条件控制 以中科学的本质是探究, 学习科学的最好方法是从事科学探 究.科学探究的方法很多, 实验是科学探究的基本途径和重 要手段. 有比较才有鉴别 , 在众多的实验方法中, 对比实 验是最常用的方法之一.对比实验指的是通过设立对照组 和实验组, 确定两组事物间的异同, 以揭示研究对象具有某 种属性或产生于某种原因的实验.其中对照组是作为比较 的标准, 实验组是作为研究的对象.它是运用比较的方法来 揭示事物的性质和变化规律的一种实验方法.本文结合中 考试题谈谈对比实验中要注意的间题及其在探究中的具体 应用 .

1 对比实验的条件控制 控制实验条件是化学实验的灵魂, 只有对实验条件加以 严格控制, 实验才有科学价值和意义, 才能获得科学事实, 取 得科学发现.如果对实验条件控制不严, 不仅会令实验失去 科学意义, 有时还会导致错误结论.对比实验最基本的要求 是: 对照组和实验组之间除需要比较的单个因素有差异外, 其余比较因素应尽量相同或相似, 否则对比结果无法判断、 毫无意义.因此, 对比实验的关键是严格进行条件控制.化 学实验的条件控制主要有: 药品的质量、 纯度、 状态、 形状( 块状、 粉末状或颗粒状) 、 体积等;

仪器的规格及其连接方式;

实 验的具体操作, 如控制压强、 时间、 电流等[

1 1 ) .对比实验中, 条件控制的具体内容由该实验的目的决定. 【 例11实验室现有盐酸( (

5 0 o ) 、 硫酸( (

5 0 a ) , 大小相同的 镁片、 铝片、 铁片、 铁粉、 铝粉.某学生为了比较金属与酸的 反应, 按图

1 所示的实验方案进行实验. 实验③ 铁粉中不断有无色气泡冒出, 气泡的量比②中多, 溶液逐渐显浅绿色, 反应到

5 m i n 时, 铁粉还在冒气泡. 该生根据上述实验现象得出结论: 金属与酸反应的剧烈 程度按镁、 铁、 铝的顺序减弱. 你认为该同学的结论是否合理( 填 合理 或 不合理) , 如果有不合理的地方, 请你在上述设计的基 础上完善该实验, 在图

2 中填写所需的化学药品;

如果合理, 可以不填 . 圈2n镁片长J 铝片①圈1从实验开始到反应

5 m i n , 所观察到的现象记录如下: 实验① 金属表面立即有大量无色气泡冒出, 反应不到

5 m i n 镁片已消失;

实验② 金属表面慢慢有少量无色气泡冒出, 反应到

5 m i n 时, 铝片还在冒气泡;

解析: 该实验的目的是比较金属的活泼性, 因此这一实 验要比较的因素是金属的种类, 其他因素( 如金属的形状、 大小, 酸的种类、 浓度、 体积等) 都要相同.从本题提供的物质 看, 题中3 个实验所选的酸应同时选用等体积的

5 %的盐酸 或5%的硫酸, 而金属则应选大小相同的片状物.只有控制 好上述条件, 该实验才具有可比 性, 才能得出正确结论.

2 对比实验的常见类型 对比实验可根据对照组与实验组是否同时进行, 分成 直接对比与间接对比.当实验结果与时间直接相关, 且其 他办法无法弥补这种时间差时, 必须采取直接对 比的方 法.而当实验的时间差对结果没有直接影响, 或通过其他办 法能弥补这种时间差的影响时, 可变直接对比为间接对比. 如在 寻找分解过氧化氢的催化剂( 二氧化锰) 的替代物 的 实验时, 既可采用直接对比的方法, 也可采用间接对比的方 法.图3 和图