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从“盐水和纯水哪一个结冰更快”的实验

2009-03-22 23:44阅读:
从“盐水和纯水哪一个结冰更快”的实验
谈科学探究能力的培养

从某种角度来说,科学家们的研究就像侦探办案一样,把各种线索收集、汇聚起来,才能弄清事情的来龙去脉,而他们收集线索的途径之一就是开展科学实验,实验是科学的最高法庭,它能够客观、有序、审慎、真实地检验科学家的想法。虽然不是所有的实验都遵循相同的步骤和顺序,但其基本模式与以下所述相近。
提出问题 实验是从提出一个科学问题开始的。科学问题是指能够通过收集数据而回答的问题。例如,“纯水和盐水哪一个结冰更快?”就是一个科学问题,因为你可以通过实验收集信息并给予解答。
作出假设 第二步是构想一个假说。假设是对实验结果的预测。和所有的预测一样,假设是建立在观察和以往的知识经验或有关的背景知识上的。但与许多预测不同的是,假设必须能够被检验。严格的假设应该采用“如果……,那么……”的句式。例如,“如果把盐加入纯水中,那么这水会需要更长的时间才能结冰”就是一个假设。这样的假设其实就是对你要进行的实验的一个粗略概括。
实验设计 接下来需要设计一个实验来检验你的假设。
它包括制定实验计划,明确实验目的,列出详细的实验步骤,准备实验材料和仪器,确立要进行哪些观察和测量等等。例如“盐水和纯水哪一个结冰更快”的实验步骤为:
验:盐水和纯水哪一个结冰更快
实验步骤:
1、在三个相同的容器中分别加入300毫升冷自来水。
2、容器1中加入10克盐,充分搅拌;容器2中加入20克盐,充分搅拌;容器3中不加盐。
3、把三个容器同时放入冰箱冷冻。
4、每隔15分钟检查一下容器,并记录你的观察结果。
设计实验时涉及到两个很重要的步骤,就是控制变量和给出可操作定义。
控制变量 在一个设计良好的实验中,除了要观察的变量以外,
其余变量都应始终保持相同。变量是指实验中可以变化的因子。其中人为改变的因子称作自变量又称调节变量。在这个实验中,往水里加盐的量就是调节变量。而其他的因子,比如水的量、起始的温度,都应保持不变。
随着调节变量变化而变化的因子称为应变量。应变量是为了得到实验结果而需要观察或测量的指标。本实验中应变量就是水结冰所需要的时间。
除了一个因素以外,其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。绝大多数对照实验都要设立对照,本实验中的容器3就是对照。由于容器3中的水没有加盐,因此就可以拿另外两个容器的结果和它作比较。两者结果之间的差别,都可以归结为是加入了盐的缘故。
自定义 设计实验的另一个重要方面就是要有清楚的实用性的定义。实用性定义是指一个说清楚某个变量该如何进行测量,或者某个术语该如何定义的陈述。例如本实验中,如何来确定水是否结冰呢?你可以在实验开始前向每个容器中插入一根搅拌棒,对于“结冰”的实用性定义就是搅拌棒不能再移动的时候。
分析数据 在实施实验计划规定的步骤中得到的观察和测量结果称为数据。实验结束时要对数据进行分析处理,看看是否存在什么规律或趋势。如果能把数据整理成表格或者图表,常常能更清楚地看出它们的规律。然后要思考这些数据说明了什么。它们能不能支持你的假设?它们是否指出了你实验中存在的缺陷?是否需要收集更多的数据?
得出结论 结论就是对实验研究发现的总结。在下结论的时候,你要确定收集的数据是否支持原先的假设。通常需要重复多次实验才能得出最后的结论。但得出的结论往往会使你发现新的问题,并需要设计新的实验来寻求答案。如本实验你会得出“纯水比盐水结冰更快(即盐水的熔点比纯水熔点低)”的结论,在此基础上,你可能会联想出如下问题:1、盐水浓度越大,是否熔点越低?熔点的降低值跟浓度之间存在什么量的关系?2、冬天汽车散热器里加入“抗冻剂”和高速公路为防止冬天结冰而撒盐正是这个结论的生活运用。

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