§ 2. Как определить зависимые и независимые переменные в исследовании

Естествознание, 6 класс. Учебник: Верховцева Л. А. и др. (Алматыкітап баспасы, 2023). Раздел 1: Мир науки. Страницы 12–16.

Чему научишься

• Объяснять, что такое переменная в опыте.
• Отличать независимую, зависимую и контролируемую переменные.
• Находить переменные в любом опыте и в жизни.
• Проводить опыт «Водоплавающее яйцо» и объяснять результат.

Разминка

• Какие этапы есть у исследования? Вопрос → гипотеза (догадка) → опыт или наблюдение → результаты → вывод.
• Что такое объект исследования? То, что мы изучаем. Например, кактус на подоконнике.
• А предмет исследования? Какое свойство или сторону объекта изучаем. Например, как быстро растёт кактус при разном поливе.
• Какие методы исследования ты знаешь? Наблюдение, эксперимент, измерение, сравнение, моделирование.

💡 Если знаешь объект и предмет, легко понять, что в опыте надо менять, а что — измерять. Об этом и урок.

Разбираемся

Что такое переменная

Хочешь, чтобы тебя услышали в другом конце школьного коридора? Придётся крикнуть громче. Ты изменил силу голоса — и результат изменился. То, что в опыте можно менять, называют переменной.

Учёные нарочно меняют переменные, чтобы увидеть, что из этого выйдет. Переменные бывают трёх видов.

Три вида переменных

• Независимая — её меняет сам исследователь. Это «рычаг», который ты двигаешь.
• Зависимая — меняется в ответ. Это результат, который ты измеряешь.
• Контролируемая — условия, которые нужно держать одинаковыми, чтобы опыт был честным.

📌 Независимую переменную меняют, чтобы увидеть, как меняется зависимая. Всё остальное держат постоянным.

Пример. Ты проверяешь, как полив влияет на рост фасоли. Количество воды — независимая переменная. Высота ростка — зависимая. Сорт фасоли, горшок, земля, свет, температура — контролируемые.

⚠️ Частая ошибка. Если в опыте менять сразу две вещи, например и воду, и свет, то непонятно, что именно повлияло на росток. Меняем только одну независимую переменную за раз.

Опыт «Водоплавающее яйцо»

🧪 Опыт. Понадобятся: три прозрачных стакана или банки, сырое яйцо, ложка, соль, вода из-под крана.

Почему так? Солёная вода плотнее пресной и сильнее выталкивает яйцо вверх. Яйцо не менялось — менялась вода.

🌟 В Мёртвом море вода такая солёная, что человек лежит на ней, как на надувном матрасе. Похожее бывает и в солёных озёрах Казахстана: в них плавать заметно легче, чем в реке.

⚠️ Сырое яйцо после опыта не ешь, а руки вымой с мылом: на скорлупе бывают микробы.

👨‍👩‍👧 Родителю. Опыт безопасен и делается за 10 минут на кухне. Соли для насыщенного раствора нужно много: примерно 3–4 столовые ложки на стакан. Если яйцо не всплывает — просто добавьте соли.

Проверь, как понял

Проверь себя

• Что такое переменная? То, что в опыте может меняться.
• Чем независимая переменная отличается от зависимой? Независимую меняешь ты, а зависимая меняется в ответ.
• Что такое контролируемая переменная? Условие, которое во время опыта должно оставаться одинаковым.

Решаем упражнения

№ 1

(задание в тексте параграфа) Вспомни этапы исследования. Что такое объект и предмет исследования? Придумай свой пример. Назови методы исследования. Как это поможет на уроке?

Пример ответа.

• Этапы: вопрос, гипотеза, план, опыт или наблюдение, запись результатов, вывод.
• Объект — то, что изучаем; предмет — какое свойство изучаем.
• Пример: объект — комнатная фиалка; предмет — как свет влияет на её цветение.
• Методы: наблюдение, эксперимент, измерение, сравнение, моделирование.
• Чем это поможет: зная предмет исследования, сразу понятно, что менять (свет) и что измерять (число цветков).

Ответ: образец выше.

№ 2

(задание в тексте параграфа) Проведи опыт «Водоплавающее яйцо» в трёх ёмкостях: с водой из-под крана, с насыщенным раствором соли и с поочерёдным подливанием то солёной, то пресной воды. Что видишь в каждом случае? Почему?

Как думать. Сравни, в каком стакане яйцо «легче» воды, а в каком «тяжелее». Подробно шаги — в разделе «Разбираемся».

Решение.

1. В пресной воде яйцо тонет: оно плотнее воды.
2. В насыщенном растворе соли яйцо всплывает: солёная вода плотнее яйца.
3. При подливании солёной воды яйцо поднимается, при подливании пресной — опускается. Можно добиться, чтобы оно «зависло» посередине.

Если трудно ответить на вопросы ниже, загляни в подсказку: она в конце параграфа (её смысл — в № 3–5).

Ответ: тонет → всплывает → поднимается и опускается в зависимости от солёности воды.

№ 3

Что в опыте с яйцом было объектом исследования, а что — предметом?

Ответ: объект — сырое яйцо; предмет — может ли оно плавать в разных условиях.

№ 4

Что в этом опыте было переменной?

Как думать. Что ты менял от стакана к стакану? Яйцо было одним и тем же.

Ответ: вода, а точнее её солёность (плотность).

№ 5

Какая переменная была независимой, какая — зависимой, какая — контролируемой? Объясни.

Решение.

• Независимая — солёность воды: её менял ты сам.
• Зависимая — положение яйца (тонет или всплывает): оно менялось в ответ.
• Контролируемые — одно и то же яйцо, одинаковые стаканы, примерно одинаковое количество и температура воды.

Ответ: независимая — солёность воды; зависимая — всплывание яйца; контролируемые — яйцо, посуда, объём и температура воды.

№ 6

Как ты добился того, чтобы яйцо поднялось к поверхности?

Ответ: добавил в воду много соли — сделал насыщенный раствор.

№ 7

Что нужно было сделать, чтобы яйцо стало «водоплавающим»?

Ответ: сделать воду плотнее, растворив в ней соль. Чем солонее вода, тем выше поднимается яйцо.

№ 8

Приведи примеры переменных в своём классе.

Пример ответа.

• Температура воздуха: с утра прохладно, после уроков теплее.
• Освещённость: днём светло, вечером включают лампы.
• Число учеников в классе: кто-то болеет.
• Уровень шума на перемене и на уроке.
• Высота цветка на подоконнике.

Ответ: температура, освещённость, число учеников, шум, рост растений.

№ 9

Объясни, как связаны независимая и зависимая переменные.

Как думать. Подумай о причине и следствии.

Пример ответа. Независимая переменная — это причина, зависимая — следствие. Меняя независимую, мы смотрим, как от этого меняется зависимая. Например, открыли окно (независимая — приток холодного воздуха) — в классе стало прохладнее (зависимая — температура).

Ответ: зависимая меняется в ответ на изменение независимой.

№ 10

Приведи один пример из своих наблюдений, где независимая переменная влияет на зависимую.

Пример ответа. Чем дольше я заряжаю телефон (независимая — время зарядки), тем больше процентов на батарее (зависимая — заряд). Или: чем больше поливаю рассаду, тем быстрее она растёт — но только до определённого предела.

Ответ: у каждого свой; пример выше.

№ 11

На рисунке парусная лодка. Какую переменную надо изменить, чтобы лодка поплыла быстрее? Приведи два примера.

Как думать. Лодку толкает ветер, который давит на парус. Что влияет на силу этого толчка?

Решение.

1. Увеличить площадь паруса: ветер давит на большую поверхность сильнее.
2. Повернуть парус так, чтобы он лучше ловил ветер.
3. Ещё вариант: облегчить лодку, убрав лишний груз.

Скорость лодки — зависимая переменная, а площадь паруса или его угол — независимые.

Ответ: например, площадь паруса и его поворот к ветру.

№ 12

Определи по рисунку зависимую и независимую переменные. На рисунке одно дерево в разные времена года: весной в цветах, летом в зелёной листве, осенью в жёлтых листьях, зимой голое.

Как думать. Что меняется само собой, а что меняется в ответ?

Решение. Независимая переменная — время года (а с ним температура и длина дня). Зависимая — внешний вид дерева: цветы, листья, их цвет, голые ветки.

Ответ: независимая — время года; зависимая — состояние дерева.

№ 13

Нормальная температура тела — около 36,6 °C. Утром у Алибека оказалось 40 °C. Назови одну возможную причину. Что тут независимая и что зависимая переменная?

Как думать. Температура — это результат. Что могло её вызвать?

Решение. Возможная причина — простуда, грипп или другая инфекция: организм борется с микробами и поднимает температуру. Независимая переменная — болезнь (инфекция). Зависимая — температура тела. Она выше нормы на $40 - 36{,}6 = 3{,}4$ °C.

Ответ: причина — например, инфекция (грипп); независимая — болезнь, зависимая — температура тела.

⚠️ 40 °C — очень высокая температура. В таком случае нужно сразу сказать взрослым и обратиться к врачу.

№ 14

Маша растворяла соль в воде. Её результаты: 15 г соли в 50 мл, 30 г в 100 мл, 45 г в 150 мл, 60 г в 200 мл; вода везде 25 °C, смесь везде размешивали. Что исследовала Маша: 1) сколько соли растворится в разных объёмах воды; 2) сколько соли растворится при разной температуре; 3) как быстро растворится соль при быстром размешивании; 4) при медленном? Назови переменные.

Как думать. Найди столбцы, где числа меняются, и столбцы, где всё одинаково. Одинаковые — это контролируемые переменные.

Решение.

1. Температура везде 25 °C, размешивали везде — значит, их Маша не меняла.
2. Менялся объём воды: 50, 100, 150, 200 мл.
3. В ответ менялось количество растворившейся соли: 15, 30, 45, 60 г. Чем больше воды, тем больше соли растворилось.

Ответ: вариант 1. Независимая — объём воды; зависимая — масса растворившейся соли; контролируемые — температура воды (25 °C) и размешивание.

№ 15

(задание без номера в учебнике: «Дома проведи предложенный эксперимент…»)

Налей тёплую воду в три прозрачных стакана. В первый положи 3–4 чайные ложки соли, во второй — 6–8, третий оставь с чистой водой. Размешай. Опусти карандаш по очереди в каждый стакан. Что видишь? Где преломление сильнее? Запиши опыт на видео и назови объект, предмет и все переменные.

🧪 Опыт. Понадобятся: три одинаковых прозрачных стакана, тёплая вода, соль, чайная ложка, карандаш, телефон для видео.

Как думать. Свет, переходя из воздуха в воду, меняет направление — это преломление. Солёная вода плотнее, и свет в ней преломляется сильнее.

Решение.

• Объект исследования — вода с разным количеством соли (и луч света в ней).
• Предмет — как солёность воды влияет на преломление света.
• Независимая переменная — количество соли.
• Зависимая — насколько сильно «ломается» карандаш (сила преломления).
• Контролируемые — одинаковые стаканы, одинаковый объём и температура воды, тот же карандаш, тот же угол взгляда.

Ответ: сильнее всего преломление в стакане с 6–8 ложками соли.

💡 Разница между стаканами небольшая. Смотри внимательно и сбоку, на уровне воды, а лучше сфотографируй все три стакана с одной точки и сравни снимки.

👨‍👩‍👧 Родителю. Помогите снять видео и проследите, чтобы стаканы стояли на одинаковом месте и камера была на одной высоте. Это и есть «контролируемые переменные» на практике.

Шпаргалка

• Меняй только одну независимую переменную за раз.
• Зависимую переменную измеряют и записывают.
• Всё остальное — контролируемые переменные, они не должны меняться.
• Чем солонее вода, тем выше всплывает яйцо и тем сильнее преломляется свет.

Мини-тест