第1章 专题拓展：科学探究方法—控制变量法与对照法-【拓展与培优】2024-2025学年七年级上册科学（浙教版2024）

科学 七年级上册 38 专题拓展:科学探究方法———控制变量法与对照法 科学中对于多因素(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。对照法是人们在认识和分析各种事物 时,根据一定的标准,把彼此有某种联系的事物加以对照,从它们的异同之处来分析、判断和处理的一种认 识方法。通过设置实验对照对比,既可排除无关变量的影响,又可增加实验结果的可信度和说服力。在对 照实验中一定运用了控制变量法,因此它们有时往往是同时出现的。 实验组:是接受实验变量处理的一组。 对照组:对实验假设而言,是不接受实验变量处理的一组。 对照是实验控制的手段之一,目的仍在于消除无关变量对实验结果的影响。实验对照原则是设计和实 施实验的准则之一。 例1 某校科学探究小组探究植物生长与音乐的关系。取4株长势相同的水仙花,置于室外采光相同、温度 相同、土壤肥力相同处,于相同时间浇相同的水(成分相同、体积相同)。对其中3株分别在其旁边播放古典 音乐、乡村音乐、摇滚乐,对另外一株不播放音乐并置于一安静的环境中(声音保持在30分贝以下),20天后 观察其生长情况。各株水仙花的长势情况如下表: 编号 花 茎 叶 1古典音乐 洁白,肥大 碧绿,粗壮 茂盛,生机勃勃 2乡村音乐 正常生长 绿色,虽较细但健康 长势较好 3摇滚乐 很小且少 向一边倾斜,扭曲 枯黄,发蔫 4不播放音乐 正常生长 绿色、细、有倒伏 长势较好 (1)在编号3这一组发现植株会向一边倾斜,请你预测一下,此时植株会向 (填“朝向声源”或 “背向声源”)边倾斜。 (2)其中是对照组的是 (填编号)。 (3)你的结论是 。 解析:(1)在编号3这一组发现植株会向一边倾斜,此时植株会向背向声源边倾斜。(2)对照实验是指在 研究一种条件对研究对象的影响时,所进行的除了这种条件不同之外,其他条件都相同的实验。其中这种 不同的条件就是实验变量。对照实验包括实验组和对照组,其中是对照组的是4。(3)结论是:植物的生长 与音乐有关,且古典音乐最有利于植物的生长。 例2 为了验证甲状腺激素具有促进蝌蚪发育的作用,某小组同学选用相同的玻璃缸2只,分成A、B两组, 各放入清水200毫升、少量的水草和5只大小相似的蝌蚪,每天同时喂食,观察记录。具体做法为:破坏A 组蝌蚪的甲状腺,并且每天向缸中加入5毫克甲状腺激素。破坏B组蝌蚪的甲状腺,不加入药剂。 (1)该实验中的变量是 。 (2)实验结果是A组正常发育,B组停止发育,由此说明 。 解析:(1)设置对照实验的关键是一组对照实验中只能有一个变量,这样才能看出实验结果与变量的对 应性;该实验小组探究的是甲状腺激素有促进生物体生长发育的作用,因此变量是是否加入甲状腺激素。 (2)实验结果是A组正常发育,B组停止发育,由此说明:甲状腺激素有促进蝌蚪发育的作用。 例3 一位科学家在一块地上喷洒杀虫刹,而附近另一块地则未经任何处理。一段时间后,她在两块地上各 设了5块面积相同的样地,并在每块样地中用相同的方法取1立方米的泥土,统计其所含的蚯蚓数目。实验 科学 七年级上册 39 数据如表所示: 喷洒过杀虫剂的土地 未经处理的土地 样地 每立方米所含的蚯蚓数 样地 每立方米所含的蚯蚓数 A 730 F 901 B 254 G 620 C 319 H 811 D 428 I 576 E 451 J 704 请回答下列问题: (1)这个实验研究的问题是什么? (2)对于表格中喷洒过杀虫剂的土地和未经处理的土地中平均每立方米土壤中所含的蚯蚓数量应作怎 样的处理? 处理的结果分别是多少? (3)杀虫剂对蚯蚓数量有哪些影响? 解析:(1)这是一个比较实验,比较的变量是不同的土壤(使用过杀虫剂的土壤与未处理的土壤)中蚯蚓 的数量。研究的问题是:杀虫剂对蚯蚓的生长有什么影响? (2)求平均值。使用过杀虫剂的土壤,平均每立方米的土壤中蚯蚓的数量是436.4条,而未处理过的土 壤,平均每立方米的土壤中蚯蚓的数量是722.4条。 (3)杀虫剂对蚯蚓的生存显然有很大的影响。 1. 在实验设计中,下列不能作为对照的一组是 ( ) A. 明亮和黑暗 B. 潮湿和干燥 C. 有空气和低温 D. 有氧和无氧 2. 如下图,证明“在有光条件下,氧气是否由绿 色植物释放出来”和“光是植物进行光合作用的条 件”的对照实验装置分别是 ( ) 甲 乙 丙 丁 A. 甲与乙、甲与丁 B. 甲与丙、甲与乙 C. 甲与丁、乙与丙 D. 甲与乙、乙与丙 3. 小金同学查阅资料得知,鼠妇(潮虫)适于生 活在20℃左右的阴暗环境中。为了进一步探究“土 壤湿度对鼠妇生活的影响”,他设计了如表所示实 验方案,但还不够严谨。小明同学提出下列修改意 见,你认为必须采纳的是 ( ) 位置 鼠妇 光照 温度 土壤湿度 纸盒左半侧10只 阴暗20℃ 干燥 纸盒右半侧10只 明亮20℃ 潮湿 A. 挑选爬行较快的鼠妇进行实验 B. 纸盒左右两侧鼠妇的数量应增加到20只 C. 纸盒左右两侧都应保持阴暗 D. 纸盒左右两侧都应保持在30℃ 4. 小科在周末探究影响金鱼呼吸速率(即金鱼 每分钟开闭鳃盖的次数)的因素时,设计了如表所 示的实验。从实验设计可知,他研究的影响金鱼呼 吸速率的因素是 ( ) 光线情况 温度 体积 甲组 向阳处 20℃ 中等 乙组 阴暗处 20℃ 20℃ A. 阳光 B. 温度 C. 体积 D. 空气 5. 微量元素虽然在生物体内的含量不多,但对 生物体的生命起至关重要的作用。为探究微量元 素铁(Fe)元素、锌(Zn)元素对幼蛙生长的影响,某 兴趣小组选取了体重相近的40只幼蛙进行了实验, 实验过程及实验数据记录如下表所示。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 科学 七年级上册 40 组别 数量 /只 实 验 开 始 平 均 体 重 (克/只) 实 验 后 平 均 体 重 (克/ 只) 增重% 不提供 饲料组 10 49.85 全 部 死亡 / 普通饲 料组 10 50.28 65.34 29.95 普通饲料 +Fe组 10 50.12 70.06 39.78 普通饲料 +Zn组 10 49.69 78.17 57.31 (1)这个实验中作为实验的对照组的是 ; (2)根据实验记录的数据,可以得出的结论是 。 6. 一天饭后孙青同学帮妈妈收拾桌上的碗筷 时不小心将一杯水碰倒。他忙拿干抹布去擦,却很 难将水擦干。妈妈见状拿了另一块干抹布擦,很快 就将桌上的水擦干了。他感到有些奇怪。忙问妈 妈是怎么回事? 妈妈只是告诉他,我拿的抹布是棉 布做的,你手里的抹布是涤纶的。他不禁想到了一 个问题并进行了如下的探究。 (1)提出的问题: ? (2)猜想与假设:抹布的吸水能力可能跟布料 的材质有关。 (3)所需器材:三个形状和大小相同的烧杯,规 格相同的棉布、麻布和涤纶抹布各一块。足够的水。 (4)主要步骤:将三个烧杯中倒入 的水, 分别将三块布放入各个烧杯中,让水浸透,然后将三 块布分别取出。从方便和准确的角度考虑,应比较 的多少。从而得出吸水能力跟布料 的材质是否有关。孙青的实验记录如下表: 布料种类 涤纶 麻 棉 杯中所剩水量 最多 较少 最少 (5)结论: 。 (6)炎热的夏天,如果人体皮肤被汗浸渍,会让 人觉得很不舒服。因此,从吸水多少这个角度说, 应采用 的布料来制作夏装。 7. 某兴趣小组想探究“苍蝇为什么停下来就匆 忙搓脚”。同学们查资料发现苍蝇的“脚”上有辨别 味道的感觉器官,其上如沾有污物,就会影响这些 器官的正常生理功能。于是他们猜测苍蝇“搓脚” 是为了搓掉“脚”上的污物,保持其清洁。同学们为 了验证假设,做了如下图所示的实验: 【材料用具】在甲(瓶内无脏物)、乙(瓶内有脏 物)两个玻璃瓶中,分别放入2只活苍蝇。在同一时 间内观察记录甲、乙两个玻璃瓶中苍蝇“搓脚”的次 数,实验数据记录如下: 实验时间 苍蝇“搓脚”的次数 第一 分钟 第二 分钟 第三 分钟 第四 分钟 甲 67 61 62 ? 乙 128 130 125 131 (1)【实验结果】小明同学记录下第四分钟乙瓶 中苍蝇“搓脚”的次数为131次,却忘了记录甲瓶中 的数据,你认为以下选项中最有可能是甲瓶中苍蝇 “搓脚”的次数的是 ( ) A. 12次 B. 212次 C. 150次 D. 65次 (2)【实验结论】根据同学们提出的问题、建立 的假设和所获得的实验数据,你得出的结论为 。 (3)【思考与讨论】小红觉得小明同学的实验还 存在不足,请你根据题目所提供的材料提出一个改 进意见: 。 8. 据报道,高空坠物伤人事件时有发生。某科 学兴趣小组对物体从高空落到地面的破坏力进行 如下实验研究: 实验器材:1cm厚的石膏板若干、质量为50g 的鸡蛋数枚。 实验过程:无风环境下,将鸡蛋从楼上由静止 释放,砸中铺在草坪上的石膏板,记录实验现象。 实验 序号 楼层 实验现象 1 5 鸡蛋破碎,石膏板凹陷且出现一圈圈螺旋状 的裂纹 2 15 鸡蛋破碎,石膏板被砸中的地方出现小坑且 破裂 3 25 鸡蛋破碎,发出巨响,石膏板被击穿 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 科学 七年级上册 41 (1)实验中,鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通 过 反映出来。 (2)该实验的变量是 ,多次实验的目 的是 。 (3)根据实验现象,可以得出:同一物体从高空 落到地面的破坏力与高度有关,高度越高,其破坏 力越大。据此,请你提一条安全建议: 。 9. 水滴落在荷叶上会顺着荷叶表面滚落,这一 现象称为荷叶自洁效应。同学们收集资料并开展 项目化学习,探究荷叶自洁效应的原因。 (1)任务一:探究荷叶表面物质与荷叶自洁效 应的关系。 [查阅资料]荷叶表面有一层蜡质,不溶于水但 能够溶于物质甲。 [实验设计]将一片荷叶从中间切开,分为A、B 两个区域,处理方法及结果如下表所示。 实验区域 A区域 B区域 处理方法 A区域用物质甲浸泡,B 区域用清水浸泡,5分钟 后后取出并擦干,分别滴 加清水,观察水滴在叶面 上的状态 实验结果 水凝聚成 半球状水滴 水凝聚成 球状水滴 ①B区域起 作用。 ②分析实验结果,可以得到实验结论: 。 (2)任务二:进一步探究荷叶表皮结构与荷叶 自洁效应的关系。 [收集资料]触摸荷叶表面,略感粗糙。进一步 制作荷叶横切临时装片,在显微镜下观察发现荷叶 上表皮有凸起,这些结构可以支撑水滴。 [实验设计]将一片荷叶从中间切开,分为A、B 两个区域,A区域用刀片将荷叶表面凸起刮去,B区 域表面不做处理,预测观察到的现象是: 。 (3)任务三:寻找身边的自洁效应。 [启示应用]基于仿生学,荷叶自洁效应在生 产、生活中的很多领域都有广泛应用。 根据下图分析防油不粘锅是如何模拟荷叶自 洁效应的。 。(写出一条即可) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 21. 正立 远一些 5 第3节 像科学家那样探究 ———科学探究的基本环节 例 (1)提出问题:自行车胎漏气的原因在 哪里? (2)建立假设:a.可能是外胎破了;b.可 能是气门嘴螺丝松了;c.可能是小橡皮管破 了;d. 可能是内胎破了。 (3)收集证据:检验假设:a.仔细查看外 车胎,没有破的痕迹;b.查看气门嘴螺丝没有 松动;c.检查小橡皮管也是好的;d.充气的内 胎放入水中,发现冒气泡。 (4)作出解释:自行车内胎某处破了,所 以漏气。 变式练习:(1)是什么物质令爬山虎紧紧地附 在墙上呢 (2)“小手”上有壁虎脚一样的横 褶紧紧地抓住墙壁 “小手”上会分泌一种黏 液,能紧紧地粘在墙上 (3)挖了一些“小手” 用放大镜观察,发现“小手”像一个小绒球,上 面长着数不清的小毛毛,外圈是棕色的,里面 是淡绿色的。又把“小手”放在显微镜下观 察,看到小绒毛变成了小气泡 (4)观察和实 验 (5)小气泡里分泌出来的黏液令爬山虎 紧紧地附在墙上 (6)放大镜,显微镜 更好 地观察事物 巩固练习 A组 1. D 2. D 3. B 4. A 5. ①提出问题 ②作出假设 ③设计实 验 ④收集证据,完成实验 ⑤检验假设 6. (1)孩子们是怎样感染病菌的? (2)细菌可能来自某些染菌的食物。 (3)孩 子们爬上围护蜥蜴的木栅栏,没有洗手就直 接吃东西,病菌就由口腔进入了他们的体内, 最终感染病菌。 B组 7. 3.20 表格见解析 解析:(1)由图可知,刻度尺的分度值是 1mm,起始端的刻度值为9.00cm,末端的刻 度值为12.20cm,物体的长度为12.20cm- 9.00cm=3.20cm; (2)需要测量三次求其平均值,设计表格 如下: 次数 L1cm L2cm L3cm Lcm 长度 8. 中午11点到下午3点这段时间,蚂蚁 活动的数量较多。 9. C 10. (1)肥皂泡产生情况与管子直径大小 有关 (2)肥皂泡产生情况与管子直径大小 有关,管子直径越小越容易产生 (3)肥皂液 浓度大小、肥皂种类等(合理均可) 专题拓展:科学探究方法 ———控制变量法与对照法 例1 (1)背向声源 (2)4 (3)植物的生长 与音乐有关,且古典音乐最有利于植物的 生长 例2 (1)是否加入甲状腺激素 (2)甲状腺 激素有促进蝌蚪发育的作用 例3 (1)杀虫剂对蚯蚓的生长有什么影响? (2)求平均值。使用过杀虫剂的土壤,平 均每立方米的土壤中蚯蚓的数量是436.4 条,而未处理过的土壤,平均每立方米的土壤 中蚯蚓的数量是722.4条。 (3)杀虫剂对蚯蚓的生存显然有很大的 影响。使用了杀虫剂,使每立方米土壤中的 蚯蚓数减少了286条。 巩固练习 1. C 2. B 3. C 4. A 5. (1)普通饲料组 (2)铁元素和锌元素 能促进幼蛙的生长,锌元素的促进作用更大 6. (1)抹布的吸水能力跟布料的材质有 关吗 (4)等量 烧杯中所剩水量 (5)抹布 的吸水能力与材料的材质有关 (6)棉 7. (1)D (2)苍蝇停下来就匆忙“搓脚” 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ·6· 是为了搓掉“脚”上的污物,保持其清洁 (3)每组放入2只苍蝇,数目太少不能避免偶 然性,应多放几只。例如每组10只 8. (1)石膏板的破裂程度 (2)高度 排除实验的偶然性 (3)禁止高空抛物、不把 花盆放在窗台上、进工地要戴安全帽等 9.(1)①对照 ②荷叶表面物质有利于 荷叶的自洁效应 (2)A区域上水凝成半球状水滴,B区域 上水凝成球状水滴 (3)锅底有涂层模拟荷叶表面的蜡质,不 吸水(或微凸结构模拟叶表皮的微小凸起,当 杂质落在表面时,随着水珠的滚动被带离) 第1章跟踪训练 A组 1. C 2. B 3. D 4. A 5. D 6. D 7. B 8. B 9. D 10. C 11. B 12. D 13. A 解析:伏打的实验探究的是产生 电的条件:两种不同金属与潮湿的物体或导 电液体接触。对每个选项分别分析,明确其 探究的目的和实验条件,就能确定符合题意 的选项。A. 雷电能够劈倒大树,说明的是雷 电做功,能量发生转化,不是电的产生;同时 也没有两种不同金属参与。此选项错误,符 合题意;B. “两种金属丝接成一根弯杆,一端 含在嘴里,另一端接触眼皮,眼睛有光亮感” 符合伏打提出的“两种不同的金属与某种潮 湿的物体或导电的液体接触,就会有电产生” 的结论。此选项正确,不符合题意;C. “金币 和银币夹住舌头,金币与银币相碰时,舌头有 酸苦感”符合伏打提出的“两种不同的金属与 某种潮湿的物体或导电的液体接触,就会有 电产生”的结论。此选项正确,不符合题意; D. “在蛙腿上的铜钩与铁盘接触,蛙腿发生 痉挛”符合伏打提出的“两种不同的金属与某 种潮湿的物体或导电的液体接触,就会有电 产生”的结论。此选项正确,不符合题意。 14. (1)dm (2)m (3)cm (4)mL (5)cm 1.1 (6)37℃ 15. (1)5立方厘米 (2)AC (3)取平 均值 减小因为估测引起的误差 (4)160.1 16. 解:V=πr2h=3.14×[(10÷2)cm]2 ×(6-4)cm=157 cm3 B组 17. A 18. D 19. 5.00 2.0 偏大 偏大 20. (1)橡皮泥受损程度 (2)避免实验 的偶然性 (3)①、③或②、④ 21. (1)只升不降 (2)37.8 (3)B 解析:(1)体温计的液泡上方有一段细小 的弯曲,则当温度降低时, 水银的体积缩小, 但是水银无法通过这个弯曲处流回液泡, 因 此测量时示数只升不降。 (2)根据题意可知,右侧水银柱将空白部 分补齐后还剩余 0.8℃的刻度长度, 而空白 部分对应的刻度长度为 37℃,那么 t=37℃ +0.8℃=37.8℃。 (3)根据图片和前面的分析可知,这支体 温计的测温范围为 37.8℃~42℃, 在这个范 围之外的温度无法测量,因此水的温度范围 应该为 37.8℃~42℃,故选 B。 22. (1)选择大小相近、虫龄相同的健康 蚱蜢 (2)排除水对实验结果的干扰 (3)杏 仁遇水产生有毒气体,对蚱蜢产生毒害作用 23. (1)开水的体积(或质量)有关 (2)热水的初始温度相同 环境温度相同 24. (1)两把刻度尺长度变化的太小,简 单的测量工具无法测量出微小变化 (2)指 针示数变化 放大 逆时针转动 (3)物体 在温度变化时,物体的长度变化是否与材料 (自身长度、温度变化的大小等)有关 25. (1)撞击次数 (2)落锤高度 (3)增 加落锤高度(或选择质量大的落锤) 26. (1)灯左右摆动一次的时间是相等 的 (2)可能由灯的质量决定(合理即可) (3)停表 刻度尺 (4)张永 (5)短 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ·7·