A. 试验设计的三个基本要素是什么三个基本原则是什么
实验设计的三个要素
作为一种特定的研究方式，实验法有着三对基本要素。分别是：
·实验组与控制组；
·前测与后测；
·自变量与因变量。
任何一项实验研究，一般都会涉及到这些基本要素。可以说，实验研究的这三种基本要素，构成了实验研究所具有的独特的语言。
（1）自变量与因变量
自变量是引起其他变量变化的变量，故也称作原因变量。而因变量则称作结果变量。在实验研究中，自变量又称作实验刺激(experimental stimulus)，而因变量则往往是研究所测量的变量。实验研究的中心目标是探讨变量之间的因果关系，其基本内容是考察自变量对因变量的影响，即考察实验剌激对因变量的影响。与一般意义上的自变量有所不同的是，实验中的自变量通常都是二分变量，即它通常只有两个取值：有和无，即给予实验刺激或不给予实验剌激。
（2）前测与后测
在一项实验设计中，通常需要对因变量(或结果变量)进行前后两次相同的测量。第一次在给予实验剌激之前，称为前测(pretest)。第二次则在给予实验剌激之后，称为后测(posttest)。研究者通过比较前测和后测的结果，来衡量因变量在给予实验刺激前后所发生的变化，反映实验刺激(自变量)对因变量所产生的影响。这种测量既可以是一次问卷调查，也可以是一项测验。
（3）实验组与控制组
实验组(experimental group)是实验过程中接受实验剌激的那一组对象。即使是在最简单的实验设计中，也至少会有一个实验组。控制组(control group)也称为对照组，它是各方面与实验组都相同，但在实验过程中并不给予实验刺激的一组对象。控制组的作用是向人们显示，如果不接受实验刺激那样的处理，那么将会怎样，与实验组形成比较。在实验研究过程中，研究者不仅观察接受刺激的实验组，同时他们也观察没有接受实验剌激的控制组。并通过比较对这两组对象的观察结果，来分析和说明实验刺激的作用和影响。
试验设计的三个基本原则
（1）设置重复：同一处理在试验中出现的次数称为重复。重复的作用有二，一是降低试验误差，扩大试验的代表性；二是估计试验误差的大小，判断试验可靠程度。
（2）随机化：试验单元的分配和各个试验进行的次序都是随机确定的，这个原理称为随机化。随机化是试验分析使用数理统计方法的基石。随机排列是指处理安排到哪一个试验单元是随机的，不应受人的主观意识所影响。
（3）局部控制：是将整个试验空间分成若干个各自相对均匀的局部，每个局部叫做一个区组。将要比较的全部或部分处理安排在同一区组中，从而增加区组内处理间的可比性，这种用区组来控制和减少试验误差的方法，叫做局部控制。
B. 大学物理实验中某个实验的改进方法
实验内容及方法的改进（冰的溶解热实验）（如果需要的话发你邮箱，有些图片）
（一）、实验装置的改进
1本实验的原装置图如右图所示：
1.1对实验器材存在问题的分析与思考
实验过程中对本装置的观察分析与应用，使我对此装置的优缺点有了深入了解。该装置原理简易明了，在此次实验中为一近似的量热孤立系统。在实验的实际操作过程中，有一步骤却给同学们带来极大的不便，从而也会因个别同学不留心操作不够规范而造成较大的误差。
仔细观察该装置后不难发现，该装置若想与外界没有热量交换则必须盖子密封性绝热性良好，于是在绝热盖部分与瓶子十分紧凑，这就对本实验的操作造成了不利影响。
1.2实验器材的主要缺陷
实验中很重要的一步是放入冰块，然后立即记录15秒后的数据。其不利因素可分为两个方面：其一是十五秒内要把冰块放入杯中并盖好瓶塞，时间太过于紧迫，很难在如此短的时间内完成，因此记录数据时已经过了十五秒，造成记录数据不准确，最终绘图时误差也比较大。另一方面为放冰块时杯中热水的温度仍旧高于室温，如此大幅度地打开杯子盖子会造成杯中热量的散失，对流现象明显，孤立系统很难再满足条件。
2改进后的装置图如下（为表示出瓶盖的翻转，选择了两个方向的视图）：
2.1改进构想
原实验装置的不足之处主要在于盖子打开放冰时散热以及打开时不方便，对此部分做出改进：将杯盖改装成绕中轴旋的盖子，然后在边缘加一橡胶圈起固定作用。此种改进方法近似于翻盖式的垃圾桶，投冰时免去了手动打开合上盖子的过程，大大缩短了操作时间和此过程中的热量散失。
2.2改进后的思考
该实验装置改进后的确克服了原来的一些缺陷与不足，但也存在一些小的问题值得思考。比如装置的密封性要得到保证等。改进后的装置也要尽量使用绝热性良好的材料，尽可能地减少散热。
（二）、实验原理和数据处理的改进
1.采用环境温度的水溶解冰
系统的温度始终低于环境温度，系统只从环境中吸热，因吸热造成终温偏高，为此做散热修正。
修正方法：先做出冰溶解曲线得到实测终温，然后做系统吸热升温曲线，升温曲线为斜率很小的直线，将直线延长与纵轴相交，交点处的温度就是修正后的终温。
采用环境温度的水后，冰的溶解速率降低，溶解过程变慢，慢过程的对测温的准确度是有利的。但较长时间得内系吸收的热量不可忽视。系统吸收的热量
按照吸热升温曲线可求出系统的散热常数k，由牛顿冷却定律，
散热常数R很小，溶解的过程中近似地认为k不变。因吸热温度升高
（ 为修正后的终温）
2.溶解过程中不进行搅拌
搅拌过程破坏了溶解的平衡，并且由于是低温溶解，该溶解过程比较慢，搅拌使溶解过程起伏，所以不进行搅拌测出的温度即为比较准确的平衡时温度了。
C. 实验室里制取气体的装置时应考虑哪些因素
收集方法
装置气密性
尾气处理
反应生成的气体是否还能与反应物继续反应
D. 确定实验室里制取空气的装置时应考虑哪些因素
需要判断：
（1）是对固体物质进行加热制取气体时，
（2）当用固体和液体在常温下制气体时，
根据 不同的物质，选用装置
E. 选择制取气体的发生装置应该考虑的因素
制取气体的话，一般不考虑气体的因素，而是考虑反应物的因素，而收集气体的话
排空气法要靠虑气体的密度，从而选择向上或向下排，排水法的话要考虑气体的水溶性，按容不容易溶于水要考虑是否将导管插到液面以下，还可以用排某物质的饱和溶液，这样效果是一样的
F. 你认为实验过程中还存在哪些问题,应如何改进
近年来实验室事故频发，往事历历在目。吸取教训、总结经验，是预防事故发生的最好办法。目前，大部分实验室都存在着哪些安全问题?应对这些问题的解决方案又有哪些?SLD中检实验室为你分享本篇文章，关于实验室工程中的安全相关问题汇总，接下来就一起来看看吧!
实验室安全面临的问题
技术方面存在的问题
1.规划设计考虑不周，造成安全隐患
由于规划设计人员对各类实验室的功能要求缺乏一定程度的了解，尤其是对一些特殊实验室的特殊要求知之甚少，因此在实验室建设的规划设计中对设施和装备的安全要求考虑不周，工程设计上存在漏洞，包括人与机械、作业环境之间匹配不当等，造成了安全隐患。
2.安装防护门窗，堵塞安全通道
近年来，实验室内贵重实验仪器设备大量增加，为了防止这些设备被盗窃，不少实验室普遍加装护窗，增设全封闭的金属门，有的甚至将双向通道走廊的一头封闭，改为单向通道走廊。一旦发生意外，因通道严重受阻，逃生不畅，后果不堪设想。
3.安全设施陈旧落后
实验室安全资金投入严重不足，一是消防设施配备不足，不少现有设施因陈旧而无法使用;按规定，实验室应配置固定式灭火系统或移动式消防器具，但因资金缺乏而未配备或配备数量不足。二是实验室用房紧张。一些需要分开存放的物品不能做到分开存放，而且一些设备的安全操作距离也不够。三是环保设施不能满足要求。一些可能产生有毒气体的实验室未配备通风系统，仅用排气扇代替;一些应经过处理才能排放的废水，因设施不完善而放任自流;一些固体废物没有按照国家标准进行处理，作为一般垃圾外运，对社会安全造成隐患。四是缺乏应急动力供应系统。一些实验室设备在使用时不能突然停电，否则会造成设备损坏甚至报废，但因资金缺乏而未配备应急供电系统或双环路供电系统。五是不少高校因为资金问题而没有建立现代化的实验室监控系统，无法有效地做好“四防”工作。
管理方面存在问题
1.实验室建设无安全审核制度
在实验室的建设工程设计或改造项目中，没有对安全功能进行审核的程序和制度，就是有也不尽完善，以至某些工程完工后给使用者带来安全隐患。
2.安全管理体制不完善，安全责任不明确
一是部分实验室安全工作的专门组织机构和体系，难以建立对整个实验室安全工作实行全面管理的领导体制，没有落实法定代表人是单位安全第一责任人的要求。二是部分单位没有专人负责实验室的安全工作，没有配备专职实验室安全员，无法层层落实管理职责，安全责任不明确。三是职能部门缺少专门的科室和专业技术人员，很难实现对实验室安全进行专业管理，与系部的实验室安全管理之间缺乏有效地衔接和必要技术指导。
安全事故发生的原因及其应对措施
实验室安全事故发生的原因主要为不安全环境和不安全行为，不安全环境是事故的间接原因，不良管理是事故的基本原因，而人的不安全行为是事故的直接原因。大小事故的结果都可能造成生命的伤害和财产的损失，都会影响正常的教学和科研工作。因此，实验室安全管理的中心内容就是防止人的不安全行为，消除物质环境的不安全状态，阻断事故连锁的进程而避免事故的发生。为避免事故的发生，应采取相应的措施。
1.对安全环境因素
对安全环境因素，要求实验室设计、仪器布局、试剂放置、气源、电源线路、电源功率、通风设置、防感染设置、下水管道、实验室废弃物处置、消防设施等应有合理的设计，制定和公布恰当的实验室安全级别。妥善保养一切通用的和个人用的安全防护用具，对其经常进行检查是非常重要的。
2.对人的不安全因素
对人的不安全因素，不仅需要规范的管理制度，实验室安全操作规程，落实实验室安全责任人，更重要的是要使所有的实验室工作人员都应具备一般有关实验室安全、危险以及防止事故的知识。每一个在实验室里工作的人都应该认识到自己对实验室安全所负有的责任，如果发现实验室有任何不安全的因素时，应立即迅速而坚决地加以纠正。进入实验室工作的人员，在开始一项新的实验工作时，应事先了解操作过程中可能存在哪些危险，并预备好预防措施。
实验室安全事故的主要类型
1.火灾性事故
火灾性事故的发生具有普遍性，几乎所有的实验室都可能发生。酿成这类事故的直接原因是：
(1)忘记关电源，致使设备或用电器通电时间过长，温度过高，引起着火;
(2)操作不慎或使用不当，使火源接触易燃物质，导致着火;
(3)危险化学品泄漏遇火源或热源引发爆炸起火;
(4)供电线路老化、超负荷运行，导致线路发热，导致着火;
(5)乱扔烟头，接触易燃物质，导致着火;
(6)燃烧反应实验或失控化学反应导致的燃烧火焰或高温物质如加热过的坩埚引燃易燃物质;
(7)加热用火如酒精灯、电炉等忘记关，致使物料逸出或烧干引发火灾等。
2.爆炸性事故
爆炸性事故多发生在具有易燃易爆物品和压力容器的实验室，酿成这类事故的直接原因是：
(1)违反操作规程，引燃易燃物品，进而导致爆炸;
(2)设备老化，存在故障或缺陷，造成易燃易爆物品泄漏，遇火花而引起爆炸;
(3)在实验时误操作导致的燃烧热能释放;
(4)爆炸性物品受热或撞击，引发爆炸事故;
(5)高压高能气瓶装置操作不当或不合格发生物理爆炸事故
(6)生产工艺、设备或系统不完善，导致危险化学品爆炸;
(7)密闭容器或狭小空间内进行化学反应，反应突然增加压力、泄漏等发生爆炸事故。
3.化学污染类事故
这类事故主要表现在：
(1)化学废液收集不当导致环境及地下水污染;
(2)废水排放管路受阻或失修改道，造成有毒废水未经处理而流出，引起环境污染;
(3)设备老化，存在缺陷和故障造成有毒物质泄漏或有毒气体排放不出，酿成中毒;
(4)盛放挥发性的化学试剂瓶，用完后忘记盖盖。
4.压力气瓶类事故
这类事故主要表现在：
(1)压力气瓶遇高温或强烈碰撞引起爆炸;
(2)易燃气体在空气中泄漏达到一定浓度时遇明火发生爆炸;
(3)有毒气体泄漏造成中毒和环境污染。
5.药品类毒性事故
这类事故主要表现在：
(1)违反操作规程，将食物带进有毒的实验室，造成食物中毒;
(2)配置或使用有毒试剂时，不在通风柜中操作，造成人体、皮肤吸收，引起慢性中毒;
(3)设备设施老化，存在故障或缺陷，造成有毒物质泄漏或有毒气体排放不畅，酿成中毒;
(4)有毒试剂不经减毒处理排放，从而引起环境污染。
实验室安全管理对策
1.健全实验室安全管理机构，明确管理责任
实验室由于专业不同、门类不同，需要有专门的机构负责实验室安全方面的管理。从上至下要建立实验室的安全管理体系，有明确的安全管理层次和安全职责。
2.重视安全基础性工作，加强安全标准化建设
实验室安全的基础性工作是大力加强安全标准化实验室建设。着重从以下四个方面展开：
(1)实验室安全运行组织管理标准化。主要是制定以实验室安全运行为目标的实验室安全管理全过程的各项详细的、可操作的管理标准。
(2)实验室安全条件标准化。主要是保证实验室房屋及水、电、气等管线设施规范，实验室设备及各种附件完好，实验室现场布置合理、通道畅通，实验室安全标准齐全、醒目直观。实验室安全防护设施与报警装置齐全可靠。
(3)实验室安全操作标准化。主要针对各实验室的单个实验或高档仪器设备制定操作程序和管理规范，实现标准和规范化操作。
(4)实验室安全教育制度化。定期进行实验室的必要安全教育工作，做到“未雨绸缪，防患于未然”。同时做好实验室安全通报工作。
3.加大实验室安全设施的投入，提高安全系数
对现有的实验室在防火、防爆、防毒、防盗、防辐射、防传染等安全设施方面加大投资力度，根据实验室危险因素的具体情况，更新、改造、配备必要的劳动保护设施和用品，安装必要的实验消防、通风、防爆设施，以期及早发现隐患，杜绝事故发生。
4.加强实验室安全教育，进行安全培训
安全教育是防止事故发生的预防性工作。实验室管理层要充分重视实验室安全教育工作，制定安全教育制度和长期的安全教育培训规划，加大实验室安全教育的投入，定期组织进入实验室工作的教师和对学生进行系统安全技术知识学习的培训，强化安全意识，做好安全管理工作。SLD中检实验室技术建议应开设安全教育网页，开辟安全教育专栏，定期组织安全教育讲座，进行一些灭火、自救的演习，不断提高有关人员的安全技术水平，熟练掌握事故应急处理方法，使每一个在实验室工作和学习的人员都具备处置突发事件的能力。
小结
这是从实验室的技术和管理方面，从人员方面看多是由于化学知识匮乏、操作不规范、安全意识缺乏等原因造成，作为实验室管理人员，首先要规划好实验室分析人员的素质培训问题，因为实验室是“以人为本”的实验室，不管是先进实验室安全意识的培养、实验技能的掌握还是仪器操作、维护保养的培训，都能更好的避免安全事故的发生和确保实验室工作的安全运行。