資源簡介 (共38張PPT)浙教版九年級全第三篇 實驗方案的設計與評價一、設計實驗方案《義務教育科學課程標準(2022年版)》“課程目標”的“學段目標”中,針對7~9年級學生提出了明確的要求:“能基于所學知識,從真實的情境中識別可以探究的科學問題和研究變量,并提出合理的研究假設,制訂完整的探究計劃,能應用控制變量方法設計實驗方案。具有在真實情境中提出探究問題和制訂探究計劃的能力。”“具有利用所學知識和方法獲取信息、處理信息并得出結論的能力?!薄熬哂薪涣魈骄窟^程和結果,以及評價、反思、改進的能力。”一、設計實驗方案1. 實驗設計的基本要求(1)科學性:實驗原理、實驗操作程序和方法必須科學合理。(2)安全性:盡量避免使用有毒藥品和進行有一定危險性的實驗操作,保護人身安全,保護儀器。(3)可行性:設計的實驗方案要切實可行,實驗所選用的藥品、儀器、設備和方法等在中學現有條件下能滿足。(4)綠色化:采取一系列措施,從源頭上防止和控制污染的產生。2. 設計實驗方案的一般步驟(1)確定實驗目的和原理。(2)選擇合適的儀器、藥品等。(3)設計合理的實驗裝置和實驗操作步驟,明確注意事項。(應用控制變量法設計實驗方案時,要設置對照組)(4)觀察并記錄實驗現象和數據。(5)通過分析、計算、推理等得出結論。1. [2023·溫州]有人認為:許多植物的莖和葉都能進行蒸騰作用,且葉是主要的蒸騰作用器官。為驗證這一觀點,老師提供如下器材供同學們實驗,各種器材數量充足。(1)寫出檢查裝置甲氣密性的具體操作:__________________________________________________________________________________________________。將導管口浸入水中,雙手捂住燒瓶,觀察導管口是否有氣泡冒出。松手后,導管內是否形成一段穩定的水柱(2)選擇合適的器材,寫出本實驗的步驟:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。①檢查裝置的氣密性后,取1個裝置甲標為A組,另取2個裝置乙分別標為B組、C組,將3個裝置裝滿水;②用剪刀剪去C組綠蘿的全部葉,A組、B組不做處理;③用膠頭滴管吸取水注入導管口形成一小段水柱,并用記號筆標記位置;④將裝置放在適宜的環境中,一段時間后,用刻度尺測出水柱移動的距離,分別記為sa、sb、sc;⑤比較(sc-sa)和(sb-sa)的大小關系,重復實驗,得出結論。【解析】(1)科學實驗中常用內外氣壓差來檢查裝置的氣密性。(2)本實驗研究葉是主要的蒸騰作用器官,故實驗變量為有無葉片;實驗的觀測量可根據有無葉片時的裝置內氣壓大小變化來進行比較。2. [2023·臺州]某同學查閱資料得知:溶液的導電能力與溶質的種類、溶質的質量分數、電極間的距離、電極與溶液的接觸面積等因素有關。該同學用如圖裝置,利用5%和10%的氫氧化鈉溶液,驗證溶液導電能力與溶質質量分數大小的關系。(1)配制5%的氫氧化鈉溶液200 g,取現有10%的氫氧化鈉溶液________g,再加一定量的水混合均勻。(2)用筆畫線將圖中電路連接完整。100電路連接如圖:(3)實驗步驟:①連接實驗電路。請補充實驗的其他步驟:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②將滑動變阻器的滑片移到最左邊,把一定體積5%的氫氧化鈉溶液倒入燒杯中,插入電極。③閉合開關,移動滑動變阻器的滑片至合適的位置,讀出此時電流表的示數。④斷開開關,取相同體積10%的氫氧化鈉溶液倒入另一個相同的燒杯中,不改變滑動變阻器滑片的位置,插入清洗后并擦干的電極,閉合開關,讀出此時電流表的示數。⑤多次重復實驗,比較每兩次電流表的讀數大小,得出結論。3. [2023·杭州外國語實驗學校月考]為了探究氫氧化鈉與鹽酸能否發生反應,某興趣小組設計了多個實驗方案。(1)小金查閱資料得知:溶液中若存在自由移動的離子,通電時就會發生定向移動,從而形成電流;相同電壓下,等體積的溶液中所含離子數目越多,電流就越大。利用如圖所示的電路,在一定電壓下,在E、F處連接電極測定4種試劑(一定體積、一定溶質質量分數)的導電性,獲得如表所示的相關數據。實驗序號 A B C D試劑 蒸餾水 稀鹽酸 氫氧化鈉溶液 氯化鈉溶液電流強度/mA 約為0 0. 09 0. 09 0. 09設計實驗方案:各取10 ml NaOH溶液于兩個小燒杯中,分別加入10 ml NaCl溶液和10 ml稀鹽酸(所得混合溶液的體積均約為20 ml),>按照如圖所示連接電路,在一定電壓下測定兩種混合溶液的導電性,讀出并記錄電流表示數依次為I1和I2。若I1_____I2(填“>”“<”或“=”),則可推斷氫氧化鈉和鹽酸發生了反應。(2)請你運用另外一種科學原理,設計一個實驗來證明氫氧化鈉與鹽酸能發生反應。請寫出簡要的實驗方案和明確的判斷依據。有下列儀器、物品供選擇:鎂條、蒸餾水、稀鹽酸、氫氧化鈉溶液、硫酸銅溶液、燒杯、試管、滴管、玻璃棒。實驗方案:_________________________________________________________________________________________(合理即可);判斷依據:____________________________________________________________________________________________________。取少量氫氧化鈉溶液于試管中,加入足量稀鹽酸,攪拌,然后滴加硫酸銅溶液沒有觀察到藍色沉淀產生,即可說明氫氧化鈉和鹽酸發生了反應(與上一空對應即可)浙教版九年級全第三篇 實驗方案的設計與評價二、實驗改進與評價二、實驗改進與評價1. 實驗方案改進(1)對實驗現象不明顯的改進:通過改變某個控制相同的變量值的大小使主要變量變化更加明顯,或通過借助其他物品或儀器使現象更加明顯。比如使用酸堿指示劑使某些酸堿反應的現象更加明顯,研究電熱時使用比熱容較小的液體使溫度變化更加明顯。(2)對實驗結論不具普遍性的改進:換用主要變量相同但其他變量不同的對象進行重復實驗,或對測定對象進行多次測定。比如在研究杠桿平衡條件時,應改變鉤碼個數或力臂大小進行重復實驗。2. 實驗方案評價(1)方案的理論性是否正確。(2)方案的現象是否明顯、準確。(3)方案的安全、環保因素是否有保障。(4)方案的經濟性是否符合節約的要求。(5)方案的結論是否具有普遍性。1. [2023·臺州]圖甲是一個“水綿傘”:透明塑料袋中裝滿水和水綿(水生藻類植物),袋口的吸管能與外界連通,調節配重能使其直立于水底。光照一段時間后,發現“水綿傘”浮到水面。某同學自制了兩個相同的“水綿傘”,置于離光源距離不同的水底(水中各處溫度相同且不變),如圖乙所示,以驗證光合作用的影響因素。(1)本實驗驗證的是________對光合作用的影響。(2)實驗過程中,需要觀測的是___________________________________(合理即可)。(3)該同學觀察了一整天,都沒發現“水綿傘”上浮。可如何改進實驗?(寫出一種)合理即可________________________________________________。光照強度“水綿傘”上升到水面所需的時間減輕配重(或增加光照強度或增加水綿數量等)【解析】 (1) “水綿傘”離光源距離不同,故本實驗驗證的是光照強度對光合作用的影響。(2)當“水綿傘”內氧氣較多時,會增大其排開液體的體積,使其所受浮力增大,故需觀測的是“水綿傘”上升到水面所需的時間,據此判斷兩個“水綿傘”光合作用的強弱。(3)“水綿傘”沒上浮,可能是浮力太小或重力太大。故可減輕配重,以減小重力,也可增加光照強度或增加水綿數量等來增加產生氧氣的量,從而增大浮力。2. [2023·杭州學正中學月考]現有一個標有“2. 5 V”字樣的小燈泡,小正同學想知道小燈泡的額定功率,于是連接了如圖甲所示的實驗電路,電源電壓恒為6 V,小燈泡的電阻約為10 Ω。(1)為了完成實驗,在標有“10 Ω 1 A”“20 Ω 1 A”的兩種滑動變阻器中,小正同學應選用標有“________Ω 1 A”的。20(2)實驗時,小正同學剛閉合開關,發現小燈泡亮度很亮然后馬上熄滅了,他觀察到此時電流表無示數,電壓表示數為6 V。他操作時存在的錯誤是_________________________________________。閉合開關前未將滑片P移至最大阻值處(3)實驗中,當電壓表示數為2. 5 V時,電流表的示數如圖乙所示,則小燈泡的額定功率是________W。0. 75(4)小正同學打算增加兩只開關和一個阻值為10 Ω的電阻R0,只用一只電壓表來測定小燈泡的額定功率,圖丙是他設計的電路圖。請判斷此方案是否可行,并說明理由:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。不可行。R0、小燈泡、滑動變阻器三者串聯,S、S1閉合時,電壓表測定值電阻兩端的電壓;S1斷開,S、S2閉合時,電壓表測小燈泡和定值電阻兩端的總電壓。所以無法確定小燈泡是否正常發光,不能測定小燈泡的額定功率3. [2023·金華]測量空氣中氧氣體積分數實驗的思維模型如圖1所示:項目化學習小組按圖2所示裝置完成氧氣含量測定的實驗時,發現進入集氣瓶的水量低于“1”刻度線。為提高氧氣含量測定的精準度,展開了如下研究。【誤差分析】幾位同學對測定值偏小的原因的分析如下。甲:紅磷的量不足,未能把瓶內氧氣耗盡。乙:將燃燒匙伸入集氣瓶瞬間,部分空氣逸出。丙:實驗前導管中有空氣,實驗后一部分本應進入集氣瓶的水滯留在導管中。丁:由于集氣瓶的形狀造成很難均分為五等份,影響測定結果。(1)以上原因分析中,其中一位同學的觀點被大家一致否定,你認為是哪位同學的觀點?________(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)。乙【方案改進】根據以上討論,為減小實驗誤差,提高實驗結果的精準度,學習小組的同學設計了圖3所示改進裝置。(已知:紅磷的著火點是240 ℃,無毒;白磷的著火點是40 ℃,有劇毒)(2)比較圖2、圖3的實驗方案,下列關于圖3的實驗方案的敘述正確的是________(填字母)。A. 利用著火點更低的白磷并采用加熱后的玻璃棒“內引燃”,建立封閉空間使實驗結果更精準B. 可以解決圖2的實驗方案中一部分水滯留在導管中帶來的誤差問題C. 改用量筒內水的體積變化來確定消耗氧氣的體積,使測定結果更精準D. 徹底地解決了實驗的安全性問題,符合“綠色化學”理念ABC(3)小金同學認為,圖3的實驗裝置中還需在橡皮管處補充一個止水夾,請表達你的觀點及理由:________________________________________________________。不需要,因為兩邊導管均已伸入液面以下,已起到液封作用【問題反思】小組同學多次實驗,測定值總是小于 。經過老師指導,小組同學討論后認為,可以從模型中“消耗氧氣”的方法入手對實驗做進一步改進。【資料】暖寶寶是利用鐵粉在空氣中氧化的原理制成的。【方案迭代】討論后,項目組設計了如圖4所示的裝置,用暖寶寶粉代替紅磷,利用鐵粉在空氣中氧化的原理進行實驗。操作步驟如下:①將濾紙用水浸潤后黏附在針筒內壁;②把暖寶寶粉倒入針筒,輕輕轉動,使其涂抹均勻;③涂上凡士林,將活塞插入針筒,蓋上橡皮帽,觀察并記錄活塞移動情況。經多次實驗后,測得空氣中氧氣的體積分數均約占 。(4)從消耗氧氣的方法角度分析,圖4的實驗方案比圖2的實驗方案測定結果更精準的原因是________________________________(合理即可)。【心得交流】科學探究需要不斷根據結果反思探究過程,優化方案,實現方案的迭代更新。暖寶寶粉消耗氧氣比紅磷更徹底【解析】(1)將燃燒匙伸入集氣瓶的瞬間,部分空氣逸出,會導致測定值偏大,所以乙同學的觀點被大家一致否定。(2)乙裝置沒有徹底地解決實驗的安全性問題,例如仍然存在瓶塞飛出的可能性,D不正確。 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫