科学家怎样找答案
在家冲糖水，热水里的糖化得更快吗？搅一搅有没有用？凭感觉的回答常常靠不住。科学家用一套方法来找答案，叫做科学探究scientific inquiry。
科学探究的环节
- 提出问题：比如“水温会影响白糖溶解的快慢吗？”
- 猜想与假设：根据经验，提出一个可以检验的猜想：“水温越高，白糖溶解得越快。”
- 设计实验：决定改变什么、测量什么、保持什么不变。
- 进行实验，收集证据：认真观察，如实记录数据，最好重复几次。
- 分析与结论：数据支持还是不支持你的假设？
- 反思与交流：实验有没有不足？把结果分享出来，接受别人的检验。
这些环节不一定一次就走完，常常要回头修改、再做一遍。
三种变量
| 变量 | 含义 | 在“水温与白糖溶解快慢”实验中 |
|---|---|---|
| 自变量independent variable | 你有意改变的因素 | 水温 |
| 因变量dependent variable | 随之变化、需要测量的结果 | 白糖完全溶解所用的时间 |
| 控制变量controlled variables | 必须保持不变的其他因素 | 水的体积、白糖的质量和形态、是否搅拌 |
一次只改变一个变量，其他条件都保持相同，这样的对比才公平。这种方法叫做控制变量法controlling variables。
动手做探究
建议这样做：先做一次实验作为对照；然后每次只改一个条件（比如只把水温从 20 °C 调到 60 °C），看看用时怎么变；最后试试一次改两个条件，看看会得到什么提示。
动手试试：探究影响白糖溶解快慢的因素
每次都用 100 mL 水、5 g 白糖
搅拌
白糖的形态
| # | 水温 | 搅拌 | 白糖的形态 | 溶解用时 |
|---|
例题：设计一个实验
设计实验，探究“搅拌是否影响白糖溶解的快慢”。
分步解析
- 提出问题。 搅拌会让白糖溶解得更快吗？
- 假设。 搅拌能加快白糖溶解。
- 找变量。 自变量是“是否搅拌”；因变量是白糖完全溶解所用的时间；控制变量是水温、水的体积、白糖的质量和形态。
- 实验方案。 取两杯 20 °C、100 mL 的水，各加入 5 g 白砂糖，一杯搅拌、一杯不搅拌，分别记录完全溶解的时间，各重复 3 次。
- 得出结论。 如果搅拌的那杯明显更快，就说明搅拌能加快白糖溶解。
练一练：在“探究水温对白糖溶解快慢的影响”的实验中，下面各属于哪种变量？
- 水的温度
这是有意改变的因素。
- 白糖完全溶解所用的时间
这是要测量的结果。
- 水的体积
要保持不变，否则对比不公平。
- 白糖的质量
要保持不变，否则对比不公平。
- 是否搅拌
这个实验只研究水温，搅拌要保持一致。
- 白糖的形态（方糖还是白砂糖）
形态也会影响溶解快慢，必须保持一致。
常见误区
误区 1：一次改变好几个变量。 同时换了热水又搅拌，溶解变快了，但说不清是哪个因素起的作用。
误区 2：只做一次就下结论。 一次结果可能有偶然误差，要重复实验，看结果是否一致。
误区 3：数据和猜想不一样，就改数据。 要如实记录。数据不支持假设，本身也是有价值的结论。
即时小测
小明想探究“光照是否影响植物生长”，下列做法正确的是？
只改变光照这一个变量，植物种类、浇水量等其他条件都保持相同。
在上一题的实验中，因变量是？
因变量是随自变量变化、需要观察和测量的结果，也就是植物的生长情况。
小结
- 科学探究：提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验、分析与结论、反思与交流。
- 自变量是你改变的，因变量是你测量的，控制变量要保持不变。
- 一次只改变一个变量，并且重复实验，结论才可靠。
通往 AP（以后再看）
AP 化学的实验题（FRQ）经常要求你设计实验、指出自变量和因变量、说明需要控制哪些条件，并解释某个误差对结果的影响。这正是 AP 科学实践 2“提问与方法”。