课时1.4 尝试科学探究（新教材）-【帮课堂】2024-2025学年八年级物理上册同步学与练（沪粤版）

第一章 走进物理世界 课时1.4 尝试科学探究 2022年课程标准 物理素养 新课标在＜课程目标＞关于核心素养中的科学探究中提出：科学探究是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想与假设、设计实验与制订方案、获取与处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。 科学探究主要包括问题、证据、解释、交流等要素。 物理观念：知道科学探究的过程，熟悉刻度尺和停表的使用，能对实验数据进行简单的处理和分析。 科学思维：经历科学探究，获得对科学探究过程的一般性认识，领悟科学探究的几个重要环节，挖掘学生抽象和假设验证的能力。 科学探究：通过科学探究，了解科学探究的过程和一般步骤。 科学态度与责任：体验探究，明确物理的探究必须基于事实，尊重事实。树立探究的思想，培养发现问题、提出问题、解决问题的意识。 知识点一、探究摆的奥秘 1．小慧家的摆钟走快了，小慧观察了张师傅的维修过程后，她提出的问题是___________________________________________________________________________？ 2．有一位同学猜想摆的快慢可能与摆的长短有关系，你知道他猜想的依据吗？ _________________________________________________________________。 3．探究物理问题时，制订探究计划应针对探究目的，实验应注意选择器材。实验小组的同学研究摆的运动快慢时，对具体的实物(钟摆)进行了简化，请写出他们的实验设计方法。 _________________________________________________________________。 _____最先对摆的摆动进行了科学探究并得出了摆的运动规律，叫做摆的_____原理。 特别提醒 探究摆的等时性对初中物理学习的指导意义深远且广泛。这一原理不仅是物理学中的一个基础概念，而且在我们理解日常生活现象、进行科学探索以及培养科学精神等方面都发挥着重要作用。 摆的等时性原理有助于我们理解周期性运动。周期性运动是自然界中普遍存在的现象，如心跳、呼吸、日月运行等。通过学习摆的等时性，我们可以更好地理解这些周期性运动背后的规律和机制。 摆的等时性原理为我们提供了实验探索的范例。在物理学习中，实验是不可或缺的一部分。通过观察摆的运动，我们可以设计实验来验证摆的等时性，进而理解实验设计的基本原则和方法。这种实验探索的能力对于培养我们的科学素养和创新能力至关重要。 摆的等时性原理也对我们理解其他物理现象具有启示作用。例如，在理解单摆、复摆、弹簧振子等系统时，我们可以借鉴摆的等时性原理来分析它们的运动规律。这种跨领域的知识迁移和应用能力，对于我们深入学习物理学科具有重要意义。 摆的等时性原理还培养了我们的科学精神。通过学习和探究摆的等时性原理，我们可以体验到科学探索的乐趣和挑战，从而激发我们对科学的热爱和追求。这种科学精神将伴随我们一生，成为我们不断追求真理、探索未知的动力源泉。 典例01 某同学在课上听了伽利略对摆的研究故事之后，回家用支架、细绳、两个质量不同的小球A、B和停表研究摆的周期和哪些因素有关，他分别设计了4次实验，如图所示，每次实验各有不同，摆动的角度∠1小于∠2，A球的质量比B球的大。图甲、丙、丁中的摆线的长度相同，都比图乙中长。 （1）比较图甲、乙两次实验，可以研究摆的周期与______是否有关； （2）比较图______两次实验，可以研究摆的周期与摆球质量是否有关； （3）比较图甲、丁两次实验，可以研究摆的周期与______是否有关。 知识点二、科学探究的过程 1．__________是进行科学探究的第一步。 2．牛顿说过，没有__________，就做不出伟大的发现。在科学探究中，猜测与假设是以自己的_____和_____为基础作出的一种试探性解释。 3. 科学探究的过程是由提出问题、__________、设计实验与制订计划、_______________、_______________、评估和交流与合作七个要素组成，其中__________是贯穿整个过程不可缺少的重要因素。 4．小明看自行车运动员比赛的电视转播时，听到解说员说运动员身体要尽量前倾，减小空气的阻力。他猜想，运动员所受空气阻力可能与迎风部分面积大小有关。他利用物理课上学到的科学探究方法对猜想进行验证。小明找了两张同样的纸，将一张纸水平展开，另一张纸揉成一团，让两张纸从同一高度同时下落，观察谁先落地，结果发现揉成一团的纸先落地。 (1)探究过程中，小明是采用距离相同，比较__________不同，判断空气阻力与迎风部分面积大小的关系。 (2)通过以上探究可得到的结论是：______________________________；该结论在生产、生活和科学实践中有很多应用，试举一例。 例：________________________________________。 典例02实心球是中考体育考试项目之一，如何将实心球投掷的更远，物理兴趣小组的同学做了如下猜想： 猜想一：与投掷出去的角度有关； 猜想二：与投掷时的速度有关 同学们利用喷水枪来验证以上猜想，实验过程如图所示（忽略空气阻力） （1）在探究水流落地点距离s与枪管和水平方向夹角θ的关系时要保持 ___________不变，我们还知道 ___________实验也用到了这种研究方法。 （2）实验小组同学完成了相关数据如下表所示： 实验 序号 水流射出时的速度 枪管与水平方向的夹角θ/度 水流落地点与枪口的水平距离s/m 1 v1 20 5.3 2 v1 30 5.8 3 v1 40 6.0 4 v1 50 5.6 5 v2 20 7.7 6 v2 30 8.8 7 v2 40 9.3 8 v2 50 8.9 ①分析表格数据，在水流射出速度相同的情况下，枪管与水平方向的夹角为 ___________时，水流落地点与枪口的水平距离最远，为了使实验结论更加准确、更具普遍性，可以进行的操作是 ___________。 ②根据表格中的数据得出结论：在水流射出时角度相同的情况，水流的 ___________越大，落地点与枪口的水平距离越远。 （3）为了在中考体育实心球项目中取得好成绩，请你给小明提出合理建议：___________。 问题一：科学探究要素的识别 【典例1】疫情期间，高老师在物理课堂上发现一位同学精神不振脸色绯红，同时伴有咳嗽。于是他“估计”该同学可能在发烧，要求该同学测量体温。从科学的角度上讲，高老师的“估计”属于（　　） A．提出问题 B．建立猜想和假设 C．制定实验方案 D．获取实事与证据 【变式1-1】冬天天气比较寒冷，为了取暖，小明屋里开了个小太阳电暖气，一段时间后不热了，但是屋子里其他用电器仍正常工作，他想可能是电暖气里面的发热体烧坏了，也可能是开关坏了，也可能用了定时功能，这属于科学探究中的哪一个环节（　　） A．提出问题 B．猜想与假设 C．分析论证 D．交流与合作 【变式1-2】有人说：“由于地球自转的原因，在南北半球，马桶下水的旋转方向不同。”小科为验证这个观点是否正确，以下做法属于获取证据的是（　　） ①相信这种说法            ②建立新的假设 ③查找资料研究            ④亲自动手实验 ⑤向南半球的朋友求证 A．①③① B．①③⑤ C．②④⑤ D．③④⑤ 问题二：了解科学探究的过程 【典例1】伽利略通过吊灯的摆动发现了“摆的等时性”，（注：一根绳子的上端固定，另一端与一只小球相连，即制作出一个摆。“摆的等时性”是指同一个摆来回摆动一次所需要的时间是一个定值，与摆动的幅度无关，我们把这个时间称为“周期”，如图所示）。 （1）小雨用机械停表测量时，小雨测出摆一个来回的时间如图所示，那么小雨测出的这个摆的周期是___________； （2）小雨认为只测量一次摆锤的周期，会造成较大的误差；在现有条件下，为了减小误差，如果测第一个来回的时间为，第二个来回的时间为，依此类推，测第个来回的时间为，再利用式子来计算平均值，很难操作，而且每一个的误差也不小，他想找到一个更好的办法来减小测量误差，请你帮他想一想，并把测量方法写在下面的横线中。___________。 （3）探究“摆的周期和摆长的关系”实验中，为了测量摆长，还需要增加的测量器材是___________，在下方写出实验的主要步骤，并绘制出实验数据记录表格（要求至少能填三组实验数据）：___________ 【变式2-1】一天饭后，小红帮妈妈收拾桌上的碗筷时不小心将一杯水碰倒，她忙拿干抹布去擦，却很难将水擦干，妈妈见状拿了另一块干抹布，很快就将桌上的水擦干了，她感到有些奇怪，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，你手里的干抹布是涤纶做的。她由此想到了一个问题并进行了如下探究。 布料种类 涤纶布 麻布 棉布 杯中所剩水量 最多 较少 最少 布块所含水量 最少 较多 最多 （1）提出的问题：布的吸水能力与布的什么因素有关？ （2）猜想与假设：布的吸水能力可能与布的种类有关； （3）所需的器材：三个形状和大小相同的烧杯，质量相同的棉布、麻布和涤纶布各一块，足量的水； （4）主要步骤：向三个烧杯中倒入 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看，应观察和比较 ，将现象记入表格； （5）根据如表，得出结论：布的吸水能力与布料 有关， 布的吸水能力最强， 布的吸水能力最弱； （6）炎热的夏天，如果人体皮肤被汗浸湿，会让人觉得很不舒服，因此从吸水能力这个角度考虑，应尽量采用 布来制作夏装。 【变式2-2】周末，朋友们一起去湖边“打水漂”，小梦边玩边思考“打水漂”的飞溅次数与什么因素有关？他猜想可能与投射时的角度和速度有关，为了验证自己的猜想，他选择相似的石子进行了如下的实验： （1）小梦控制投射速度一定，分别以不同角度（与水平方向夹角）投射，记录的实验数据如下表，根据表中数据可以得出：当投射速度一定时， 投射角度 10° 15° 20° 25° 30° 35° 40° 45° 50° 水漂飞溅次数 4 7 13 6 2 1 0 0 0 （2）为了探究“打水漂”的飞溅次数与速度的关系，小梦应使投射角度 ，改变投射的 ，从而改变石子的入水速度。他发现当投射速度较小时，石子无法打出水漂，而投射速度越大，打出水漂的次数越多。在实验时小梦选了形状、大小、材质都相似的石块是为了 。 【基础强化】 1．现在全国范围内疫情防控形势严峻，我校初二某同学身体不舒服，精神不振，不停咳嗽，立即前往附近医院就医。医生估计该同学发热，医生提出这种观点，属于科学探究的哪个环节（ 　　） A．提出问题 B．猜想与假设 C．进行实验 D．交流与合作 2．关于科学探究，下列说法中错误的是（　　） A．善于发现问题并提出问题是科学探究的第一步 B．实验室中利用器材可以重现自然界中的现象 C．实验数据不能说明任何问题，因为它包含着许多偶然因素 D．分析数据，加上集体讨论才有可能得出较为正确的结论 3．体育课掷铅球活动后，同学们对“铅球”的制作材料进行讨论，有同学认为“铅球”是铁制的，并从实验室借来磁铁吸一下。“认为铅球是铁制的”这一过程属于科学探究中的哪一步骤（　　） A．提问 B．猜想 C．实验 D．得出结论 4．王老师在课堂上发现一位同学精神不振、脸色绯红，同时伴有咳嗽，于是她估计该同学可能在发烧，老师的“估计”属于（　　） A．提出问题 B．制定实验方案 C．建立猜想和假设 D．获取事实与证据 5．小培在学校科学兴趣小组活动的第一个课题顺利完成，正当高兴时，却发现自己家的月季花死了，什么原因呢？她想起妈妈说过前几天不小心往花盆里倒了大量的食盐水，于是小培将土壤带到实验室里与老师一起研究，发现土壤中含的食盐浓度过高，最后经老师的分析知道了当根生长的土壤溶液浓度过高时，植物反而会失水枯死。对文中的划线部分你觉得应属于科学探究的哪个部分？（　　） A．提出问题 B．建立假设 C．收集证据 D．得出结论 6．小红探究橡皮筋的伸长量与拉力的关系，她分别用大小不同的拉力拉同一根橡皮筋，这个过程中主要用到的实验方法是（    ） A．控制变量法 B．等效替代法 C．理想模型法 D．科学推理法 7．小王同学身体不适，精神不振、脸色绯红，同时伴有咳嗽现象。妈妈发现后，将手背贴在他额头停留了一会儿，然后说：“你有点发烧，可能是感冒了。”从科学探究的角度看，妈妈“将手背贴在他额头停留了一会儿”属于科学探究环节的（　　） A．提出问题 B．猜想与假设 C．进行实验，收集证据 D．分析与论证 【素养提升】 8．如图所示，在“测量纸锥下落速度”的活动中，高度应以 作为纸锥下落高度（选填“h1”、“h2”）。 9．小向买了一种叫“吹泡泡”的玩具，发现有时能吹出泡泡，有时又吹不出泡泡。爱动脑筋的他产生了一个疑问：泡泡的产生究竟与哪些因素有关呢? 同桌小明的猜想：泡泡的产生可能与吹泡泡用的管子粗细有关，于是他设计并科学地进行了实验，记录了如下实验结果。 液体 肥皂液 管子直径（mm） 3 5 10 20 50 泡泡产生的情况 容易 较容易 较难 难 不产生 分析以上实验结果，你得到的结论是： 。 10．小芳通过实验研究“物体吸收太阳辐射的本领与什么因素有关”。她用两个相同的烧瓶，分别在烧瓶外壁涂上一层白色（左）和黑色（右）的广告颜料（如图所示），在烧瓶中装入质量和温度都相同的水，一起放在阳光下。用两支相同的温度计分别测量烧瓶中水的温度。照射相同的时间后，发现黑色烧瓶中水的温度较高。由此可知，物体吸收太阳辐射的本领的强弱与物体的 有关。 11．科学探究有七个环节，其中第一个环节是 ，爱因斯坦说这个环节比解决问题还重要；如图，物理实验小组在探究降落伞在空中的滞留时间与伞的面积的关系时，需要让伞的材料、伞绳的长度、伞的质量等因素相同，这种实验方法是 。 12．小丽在中国科技馆“会发电的衣服”的展台区，进行了如下探究实验∶用脚踩动踏步机踏板，带动发电纤维抖动，LED灯被点亮；增大踩动踏板的速度，发现被点亮的LED灯的数目增多。请你根据小丽的实验步骤及现象，写出她所探究的问题∶ 。 【能力培优】 13．做“研究影响摆球摆动周期的因素”的实验，现有如下的器材：较长的细线一根、已知质量的铁球两个，铁架台（配有夹子） （1）为了完成实验，还需要的器材是 和 ； （2）下表是一组同学相互合作实验记录的数据 ①完成“摆动周期”一栏中空格的填写 实验次数 摆线长度（米） 摆球质量（千克） 摆动幅度 连续摆动次数 摆动时间（秒） 摆动周期（秒） 1 1 0.1 一拳宽 30 60 2 2 1 0.2 一拳宽 30 60 2 3 1 0.1 两拳宽 30 60 2 4 0.5 0.2 一拳宽 30 42 1.4 5 0.5 0.2 两拳宽 30 42 ②分析比较第1次和第2次实验，可得出的初步结论是： ； ③分析比较 两次实验，可得出的初步结论是：当 相同时，摆动的周期与摆动的幅度 （选填“有关”或“无关”）； ④第2次和第4次实验是控制 不变，研究 与 的关系，并可得到结论： ； ⑤以上②③④中用到的科学方法叫作 。 14．小明注意到家里摆钟的钟摆在有规律地摆动，经认真观察发现钟摆来回摆动一次的时间刚好是1s，于是猜想：是不是所有的摆来回摆动一次的时间都是1s呢？于是他请教了物理老师，知道摆来回摆动一次的时间叫做周期，在老师的指导下他设计如图1所示的单摆（即细绳下系一小钢球）进行探究。实验数据记录如表： 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 摆长L/m 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 周期T/s 0.9 1.1 1.3 1.4 1.5 1.7 1.8 1.9 2.0 周期平方T2/s2 0.8 1.2 1.6 2.0 2.3 2.9 3.2 3.6 4.0 （1）探究该实验所需物理器材有铁架台、绳子、小球、刻度尺和 。 （2）从表中数据可知，单摆的摆长L越长，周期T越 （选填“长”或“短”）。 （3）请根据表中数据在图2中作出单摆周期的平方T2与摆长L的关系图像 。 （4）分析图2所示的图像，可知实验中用的单摆T2与L成 关系。 （5）生活中若摆钟走慢了，应将表的摆长调 （选填“长”或“短”）些。 15．小明为了研究弹簧枪能射多远（水平射程），准备了一把可调节弹簧压缩量的弹簧枪和三种大小一样、质量不同的弹珠，并提出如下猜想： 猜想一：弹珠水平射程与弹簧压缩量有关； 猜想二：弹珠水平射程与弹珠质量有关； 猜想三：弹珠水平射程与发射点距离地面高度有关。 小明先后调整弹簧的压缩量和发射点距离地面的高度，选用不同质量的弹珠，分别进行实验，如图所示，实验中弹珠均水平射出。实验数据记录如下表： 序号 弹簧压缩量 弹珠质量 发射点离地面高度 水平射程 1 2 2 0.45 1.34 2 4 2 0.45 2.68 3 6 2 0.45 4.02 4 4 4 0.45 1.90 5 4 6 0.45 0.50 6 4 4 1.00 2.84 7 4 4 1.50 3.84 （1）比较实验序号1、2、3三次实验数据，可验证猜想 ，得出结论：其他条件相同时，弹簧压缩量越大，水平射程越 。 （2）比较实验序号 三次实验数据，可验证猜想二，得出结论：其他条件相同时， 。 （3）比较实验序号 三次实验数据，可验证猜想 ，结论是其他条件相同时，发射点离地面越高，水平射程越远。 ( 12 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一章 走进物理世界 课时1.4 尝试科学探究 2022年课程标准 物理素养 新课标在＜课程目标＞关于核心素养中的科学探究中提出：科学探究是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想与假设、设计实验与制订方案、获取与处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。 科学探究主要包括问题、证据、解释、交流等要素。 物理观念：知道科学探究的过程，熟悉刻度尺和停表的使用，能对实验数据进行简单的处理和分析。 科学思维：经历科学探究，获得对科学探究过程的一般性认识，领悟科学探究的几个重要环节，挖掘学生抽象和假设验证的能力。 科学探究：通过科学探究，了解科学探究的过程和一般步骤。 科学态度与责任：体验探究，明确物理的探究必须基于事实，尊重事实。树立探究的思想，培养发现问题、提出问题、解决问题的意识。 知识点一、探究摆的奥秘 1．小慧家的摆钟走快了，小慧观察了张师傅的维修过程后，她提出的问题是摆来回摆动的时间由什么决定？ 2．有一位同学猜想摆的快慢可能与摆的长短有关系，你知道他猜想的依据吗？ 当摆钟走时不准确时，向上或向下调节摆锤下面的螺母位置，就能使摆钟走时准确，估计摆长会影响摆动的快慢。 3．探究物理问题时，制订探究计划应针对探究目的，实验应注意选择器材。实验小组的同学研究摆的运动快慢时，对具体的实物(钟摆)进行了简化，请写出他们的实验设计方法。 用细线悬挂小球代替钟摆，采用控制变量法研究影响摆动的快慢的因素。 伽利略最先对摆的摆动进行了科学探究并得出了摆的运动规律，叫做摆的等时性原理。 特别提醒 探究摆的等时性对初中物理学习的指导意义深远且广泛。这一原理不仅是物理学中的一个基础概念，而且在我们理解日常生活现象、进行科学探索以及培养科学精神等方面都发挥着重要作用。 摆的等时性原理有助于我们理解周期性运动。周期性运动是自然界中普遍存在的现象，如心跳、呼吸、日月运行等。通过学习摆的等时性，我们可以更好地理解这些周期性运动背后的规律和机制。 摆的等时性原理为我们提供了实验探索的范例。在物理学习中，实验是不可或缺的一部分。通过观察摆的运动，我们可以设计实验来验证摆的等时性，进而理解实验设计的基本原则和方法。这种实验探索的能力对于培养我们的科学素养和创新能力至关重要。 摆的等时性原理也对我们理解其他物理现象具有启示作用。例如，在理解单摆、复摆、弹簧振子等系统时，我们可以借鉴摆的等时性原理来分析它们的运动规律。这种跨领域的知识迁移和应用能力，对于我们深入学习物理学科具有重要意义。 摆的等时性原理还培养了我们的科学精神。通过学习和探究摆的等时性原理，我们可以体验到科学探索的乐趣和挑战，从而激发我们对科学的热爱和追求。这种科学精神将伴随我们一生，成为我们不断追求真理、探索未知的动力源泉。 典例01 某同学在课上听了伽利略对摆的研究故事之后，回家用支架、细绳、两个质量不同的小球A、B和停表研究摆的周期和哪些因素有关，他分别设计了4次实验，如图所示，每次实验各有不同，摆动的角度∠1小于∠2，A球的质量比B球的大。图甲、丙、丁中的摆线的长度相同，都比图乙中长。 （1）比较图甲、乙两次实验，可以研究摆的周期与______是否有关； （2）比较图______两次实验，可以研究摆的周期与摆球质量是否有关； （3）比较图甲、丁两次实验，可以研究摆的周期与______是否有关。 【答案】     摆长     甲、丙     摆角 【解析】（1）[1]比较甲、乙两次实验，可知，摆球的质量与摆角相同，摆长不同，可以研究摆的周期与摆长是否有关。 （2）[2]研究摆的周期与摆球质量是否有关，要控制摆长和摆角相同，改变摆球的质量，由图可知比较甲和丙 两次实验。 （3）[3]比较甲、丁两次实验，摆长和摆球的质量相同，改变摆角，可研究摆的周期与摆角是否有关。 知识点二、科学探究的过程 1．提出问题是进行科学探究的第一步。 2．牛顿说过，没有大胆猜想，就做不出伟大的发现。在科学探究中，猜测与假设是以自己的经验和知识为基础作出的一种试探性解释。 3. 科学探究的过程是由提出问题、猜想与假设、设计实验与制订计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估和交流与合作七个要素组成，其中交流与合作是贯穿整个过程不可缺少的重要因素。 4．小明看自行车运动员比赛的电视转播时，听到解说员说运动员身体要尽量前倾，减小空气的阻力。他猜想，运动员所受空气阻力可能与迎风部分面积大小有关。他利用物理课上学到的科学探究方法对猜想进行验证。小明找了两张同样的纸，将一张纸水平展开，另一张纸揉成一团，让两张纸从同一高度同时下落，观察谁先落地，结果发现揉成一团的纸先落地。 (1)探究过程中，小明是采用距离相同，比较下落时间不同，判断空气阻力与迎风部分面积大小的关系。 (2)通过以上探究可得到的结论是：空气阻力与迎风面积大小有关，迎风面积越大，空气阻力越大；该结论在生产、生活和科学实践中有很多应用，试举一例。 例：使火箭头较尖，减少空气的阻力。 典例02实心球是中考体育考试项目之一，如何将实心球投掷的更远，物理兴趣小组的同学做了如下猜想： 猜想一：与投掷出去的角度有关； 猜想二：与投掷时的速度有关 同学们利用喷水枪来验证以上猜想，实验过程如图所示（忽略空气阻力） （1）在探究水流落地点距离s与枪管和水平方向夹角θ的关系时要保持 ___________不变，我们还知道 ___________实验也用到了这种研究方法。 （2）实验小组同学完成了相关数据如下表所示： 实验 序号 水流射出时的速度 枪管与水平方向的夹角θ/度 水流落地点与枪口的水平距离s/m 1 v1 20 5.3 2 v1 30 5.8 3 v1 40 6.0 4 v1 50 5.6 5 v2 20 7.7 6 v2 30 8.8 7 v2 40 9.3 8 v2 50 8.9 ①分析表格数据，在水流射出速度相同的情况下，枪管与水平方向的夹角为 ___________时，水流落地点与枪口的水平距离最远，为了使实验结论更加准确、更具普遍性，可以进行的操作是 ___________。 ②根据表格中的数据得出结论：在水流射出时角度相同的情况，水流的 ___________越大，落地点与枪口的水平距离越远。 （3）为了在中考体育实心球项目中取得好成绩，请你给小明提出合理建议：___________。 【答案】     水流射出时的速度     影响滑动摩擦力大小的因素     40°     多次改变水流速度或在0~90°范围内多次改变投掷角度     射出速度     投掷时应尽量选择40°角，并以最大抛出速度投掷 【解析】（1）[1]要探究水流落地点距离s与枪管和水平方向夹角θ的关系时要保持水流射出时的速度不变。 [2]该实验采用了控制变量法。应用控制变量法是实验很多，如影响滑动摩擦力大小的因素、影响液体压强大小的因素、影响浮力大小的因素等实验。 （2）①[3][4]比较1、2、3、4（或5、6、7、8、）四次实验序号的实验数据得出水流落地点与枪口的水平距离s最远时枪管与水平方向的夹角为40°；为了使实验结论更加准确、更具普遍性，可以进行的操作是多次改变水流速度或在0~90°范围内多次改变投掷角度测量。 ②[5]对比1、5；2、6；3、7；4、8序号的实验得出水流落地点与枪口的水平距离s与水流射出时的速度的关系：在水流射出时角度相同的情况，水流的射出速度越大，落地点与枪口的水平距离越远。 （3）[6]根据以上实验，水流的射出速度越大，落地点与枪口的水平距离越远；枪管与水平方向的夹角为40°时，水流落地点与枪口的水平距离最远；给出结论：投掷时应尽量选择40°角，并以最大抛出速度投掷。 问题一：科学探究要素的识别 【典例1】疫情期间，高老师在物理课堂上发现一位同学精神不振脸色绯红，同时伴有咳嗽。于是他“估计”该同学可能在发烧，要求该同学测量体温。从科学的角度上讲，高老师的“估计”属于（　　） A．提出问题 B．建立猜想和假设 C．制定实验方案 D．获取实事与证据 【答案】B 【解析】从科学探究的环节上分析，高老师估计该同学可能在发烧，老师的“估计”属于建立猜测和假设，要求该同学测量体温的目的是获取事实和证据。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式1-1】冬天天气比较寒冷，为了取暖，小明屋里开了个小太阳电暖气，一段时间后不热了，但是屋子里其他用电器仍正常工作，他想可能是电暖气里面的发热体烧坏了，也可能是开关坏了，也可能用了定时功能，这属于科学探究中的哪一个环节（　　） A．提出问题 B．猜想与假设 C．分析论证 D．交流与合作 【答案】B 【解析】小太阳电暖气，一段时间后不热了，小明作出了三种猜想：可能是电暖气里面的发热体烧坏了，也可能是开关坏了，也可能用了定时功能，属于猜想与假设，故ACD不符合题意，B故符合题意。 故选B。 【变式1-2】有人说：“由于地球自转的原因，在南北半球，马桶下水的旋转方向不同。”小科为验证这个观点是否正确，以下做法属于获取证据的是（　　） ①相信这种说法            ②建立新的假设 ③查找资料研究            ④亲自动手实验 ⑤向南半球的朋友求证 A．①③① B．①③⑤ C．②④⑤ D．③④⑤ 【答案】D 【解析】①直接相信，不属于获取证据，②属于提出假设，③④⑤去求证，都属于获取证据，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 问题二：了解科学探究的过程 【典例1】伽利略通过吊灯的摆动发现了“摆的等时性”，（注：一根绳子的上端固定，另一端与一只小球相连，即制作出一个摆。“摆的等时性”是指同一个摆来回摆动一次所需要的时间是一个定值，与摆动的幅度无关，我们把这个时间称为“周期”，如图所示）。 （1）小雨用机械停表测量时，小雨测出摆一个来回的时间如图所示，那么小雨测出的这个摆的周期是___________； （2）小雨认为只测量一次摆锤的周期，会造成较大的误差；在现有条件下，为了减小误差，如果测第一个来回的时间为，第二个来回的时间为，依此类推，测第个来回的时间为，再利用式子来计算平均值，很难操作，而且每一个的误差也不小，他想找到一个更好的办法来减小测量误差，请你帮他想一想，并把测量方法写在下面的横线中。___________。 （3）探究“摆的周期和摆长的关系”实验中，为了测量摆长，还需要增加的测量器材是___________，在下方写出实验的主要步骤，并绘制出实验数据记录表格（要求至少能填三组实验数据）：___________ 【答案】     1.2     见解析     刻度尺     见解析 【解析】（1）[1]图中小盘的分度值是0.5min，指针在0min，大盘的分度值为0.1s，指针所在位置为1.2s，秒表示数为1.2s，这个摆的周期是1.2s。 （2）[2]单次测量误差较大，所以可测出单摆来回摆动多次（如50次）的时间，再计算出来回摆动1次的时间。 （3）[3][4]测量摆长的工具是刻度尺；研究摆球摆动周期与摆长的关系实验步骤： 用刻度尺量出摆长的长度；将摆球拉起一个小角度，然后放开，测量单摆50次来回的时间t，算出单摆的周期；改变摆长，重复上述步骤几次。 设计表格如下 次数 1 2 3 摆长L（m） 周期T（s） 【变式2-1】一天饭后，小红帮妈妈收拾桌上的碗筷时不小心将一杯水碰倒，她忙拿干抹布去擦，却很难将水擦干，妈妈见状拿了另一块干抹布，很快就将桌上的水擦干了，她感到有些奇怪，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，你手里的干抹布是涤纶做的。她由此想到了一个问题并进行了如下探究。 布料种类 涤纶布 麻布 棉布 杯中所剩水量 最多 较少 最少 布块所含水量 最少 较多 最多 （1）提出的问题：布的吸水能力与布的什么因素有关？ （2）猜想与假设：布的吸水能力可能与布的种类有关； （3）所需的器材：三个形状和大小相同的烧杯，质量相同的棉布、麻布和涤纶布各一块，足量的水； （4）主要步骤：向三个烧杯中倒入 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看，应观察和比较 ，将现象记入表格； （5）根据如表，得出结论：布的吸水能力与布料 有关， 布的吸水能力最强， 布的吸水能力最弱； （6）炎热的夏天，如果人体皮肤被汗浸湿，会让人觉得很不舒服，因此从吸水能力这个角度考虑，应尽量采用 布来制作夏装。 【答案】 等量 杯中所剩水量 种类 棉 涤纶 棉 【解析】（4）[1][2]根据控制变量法的思想，主要步骤：将三个烧杯中倒入等量的水，分别将质量相同的棉布、麻布和涤纶布放到烧杯中湿透，然后把三块布分别取出；从方便和准确的角度看，应观察和比较杯中所剩水量，将现象记入表中。 （5）[3][4][5]分析表中实验数据可知：涤纶布、抹布和棉布中含有的水量不同，其中棉布含有的水最多，涤纶布含有的水最少；所以布的吸水能力跟布料的种类有关系，棉的吸水能力最好，涤纶的吸水能力最差。 （6）[6]因为棉质抹布的吸水能力最强，炎热的夏天，人体出汗较多，可采用棉质类的布料来制作夏装，以利于吸汗。 【变式2-2】周末，朋友们一起去湖边“打水漂”，小梦边玩边思考“打水漂”的飞溅次数与什么因素有关？他猜想可能与投射时的角度和速度有关，为了验证自己的猜想，他选择相似的石子进行了如下的实验： （1）小梦控制投射速度一定，分别以不同角度（与水平方向夹角）投射，记录的实验数据如下表，根据表中数据可以得出：当投射速度一定时， 投射角度 10° 15° 20° 25° 30° 35° 40° 45° 50° 水漂飞溅次数 4 7 13 6 2 1 0 0 0 （2）为了探究“打水漂”的飞溅次数与速度的关系，小梦应使投射角度 ，改变投射的 ，从而改变石子的入水速度。他发现当投射速度较小时，石子无法打出水漂，而投射速度越大，打出水漂的次数越多。在实验时小梦选了形状、大小、材质都相似的石块是为了 。 【答案】 随着投射角度的增大，水漂次数先增大后减小 不变 速度 控制石块的质量相等 【解析】（1）[1] 控制投射速度一定，分别以不同角度投射时，从表中数据可知随着投射角度的增大，水漂次数先增大后减小。 （2）[2][3][4] 为了探究“打水漂”的飞溅次数与速度的关系，根据控制变量法可知这里要控制好角度一致，速度不同。在实验时选择形状、大小、材质都相似的石块是为了控制石块的质量相等。 【基础强化】 1．现在全国范围内疫情防控形势严峻，我校初二某同学身体不舒服，精神不振，不停咳嗽，立即前往附近医院就医。医生估计该同学发热，医生提出这种观点，属于科学探究的哪个环节（ 　　） A．提出问题 B．猜想与假设 C．进行实验 D．交流与合作 【答案】B 【解析】医生根据病人的病情提出猜想，做出初步判断，这属于科学探究中的猜想与假设。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 2．关于科学探究，下列说法中错误的是（　　） A．善于发现问题并提出问题是科学探究的第一步 B．实验室中利用器材可以重现自然界中的现象 C．实验数据不能说明任何问题，因为它包含着许多偶然因素 D．分析数据，加上集体讨论才有可能得出较为正确的结论 【答案】C 【解析】A．科学探究一般包括以下结果环节：提出问题→作出猜想→设计方案→实验探究→收集证据→解释结论→反思评价→表达交流；善于发现问题，提出问题是科学探究的第一步，A正确，不符合题意； B．实验室中利用器材主要是探究自然界中的现象所蕴含的物理规律，利用实验器材可以重现自然现象，比如物质的熔化和凝固、光的色散等，故B正确，不符合题意； C．应根据实验数据，进行分析、归纳，总结，然后得出结论，科学结论是建立在实验基础之上的，C错误，符合题意； D．分析数据，加上集体讨论才有可能得出较为正确的结论，D正确，不符合题意。 故选C。 3．体育课掷铅球活动后，同学们对“铅球”的制作材料进行讨论，有同学认为“铅球”是铁制的，并从实验室借来磁铁吸一下。“认为铅球是铁制的”这一过程属于科学探究中的哪一步骤（　　） A．提问 B．猜想 C．实验 D．得出结论 【答案】B 【解析】科学探究的主要环节，如提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。有同学认为“铅球”是铁制的，并从实验室借来磁铁吸一下，“有些同学认为铅球可能是铁制的”这一过程属于科学探究中的猜想环节。 故选B。 4．王老师在课堂上发现一位同学精神不振、脸色绯红，同时伴有咳嗽，于是她估计该同学可能在发烧，老师的“估计”属于（　　） A．提出问题 B．制定实验方案 C．建立猜想和假设 D．获取事实与证据 【答案】C 【解析】从科学探究的角度上讲，老师的“估计”属于建立猜测和假设，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 5．小培在学校科学兴趣小组活动的第一个课题顺利完成，正当高兴时，却发现自己家的月季花死了，什么原因呢？她想起妈妈说过前几天不小心往花盆里倒了大量的食盐水，于是小培将土壤带到实验室里与老师一起研究，发现土壤中含的食盐浓度过高，最后经老师的分析知道了当根生长的土壤溶液浓度过高时，植物反而会失水枯死。对文中的划线部分你觉得应属于科学探究的哪个部分？（　　） A．提出问题 B．建立假设 C．收集证据 D．得出结论 【答案】C 【解析】探究的一般过程是从发现问题、提出问题开始的，发现问题后，根据自己已有的知识和生活经验对问题的答案作出假设。设计探究的方案，包括选择材料、设计方法步骤等。按照探究方案进行探究，得到结果，再分析所得的结果与假设是否相符，从而得出结论。并不是所有的问题都一次探究得到正确的结论。有时，由于探究的方法不够完善，也可能得出错误的结论。因此，在得出结论后，还需要对整个探究过程进行反思。所以“于是小培将土壤带到实验室里与老师一起研究，发现土壤中含的食盐浓度过高”，应属于科学探究的收集证据。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6．小红探究橡皮筋的伸长量与拉力的关系，她分别用大小不同的拉力拉同一根橡皮筋，这个过程中主要用到的实验方法是（    ） A．控制变量法 B．等效替代法 C．理想模型法 D．科学推理法 【答案】A 【解析】橡皮筋的伸长量除了与拉力大小有关外，还与橡皮筋本身有关，小红控制橡皮筋为同一根不变，只改变拉橡皮筋的力的大小，属于控制变量法。 故选A。 7．小王同学身体不适，精神不振、脸色绯红，同时伴有咳嗽现象。妈妈发现后，将手背贴在他额头停留了一会儿，然后说：“你有点发烧，可能是感冒了。”从科学探究的角度看，妈妈“将手背贴在他额头停留了一会儿”属于科学探究环节的（　　） A．提出问题 B．猜想与假设 C．进行实验，收集证据 D．分析与论证 【答案】C 【解析】从科学探究的角度上讲，妈妈“将手背贴在他额头停留了一会儿”是获取事实和证据，属于科学探究环节的进行实验，收集证据，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【素养提升】 8．如图所示，在“测量纸锥下落速度”的活动中，高度应以 作为纸锥下落高度（选填“h1”、“h2”）。 【答案】h2 【解析】在“测量纸锥下落速度”的活动中，纸锥尖先着地，纸锥运动的高度为纸锥尖到地面的距离，故图中h2为纸锥下落高度。 9．小向买了一种叫“吹泡泡”的玩具，发现有时能吹出泡泡，有时又吹不出泡泡。爱动脑筋的他产生了一个疑问：泡泡的产生究竟与哪些因素有关呢? 同桌小明的猜想：泡泡的产生可能与吹泡泡用的管子粗细有关，于是他设计并科学地进行了实验，记录了如下实验结果。 液体 肥皂液 管子直径（mm） 3 5 10 20 50 泡泡产生的情况 容易 较容易 较难 难 不产生 分析以上实验结果，你得到的结论是： 。 【答案】相同条件下，管子直径越大，越难产生泡泡 【解析】由实验表格可知，随着管子直径增大，泡泡产生的难度越来越大，所以分析表格可得出结论：相同条件下，管子直径越大，越难产生泡泡。 10．小芳通过实验研究“物体吸收太阳辐射的本领与什么因素有关”。她用两个相同的烧瓶，分别在烧瓶外壁涂上一层白色（左）和黑色（右）的广告颜料（如图所示），在烧瓶中装入质量和温度都相同的水，一起放在阳光下。用两支相同的温度计分别测量烧瓶中水的温度。照射相同的时间后，发现黑色烧瓶中水的温度较高。由此可知，物体吸收太阳辐射的本领的强弱与物体的 有关。 【答案】颜色 【解析】本实验研究物体吸收太阳辐射的本领与什么因素有关，由题意，控制两个烧瓶相同，在烧瓶中装入质量和温度都相同的水，一起放在阳光下，用两支相同的温度计分别测量烧瓶中水的温度，而分别在烧瓶外壁涂上一层白色和黑色的广告颜料；现象是：照射相同的时间后，发现黑色烧瓶中水的温度较高，则说明黑色物体吸收太阳辐射的本领强，由此可知，物体吸收太阳辐射的本领的强弱与物体的颜色有关。 11．科学探究有七个环节，其中第一个环节是 ，爱因斯坦说这个环节比解决问题还重要；如图，物理实验小组在探究降落伞在空中的滞留时间与伞的面积的关系时，需要让伞的材料、伞绳的长度、伞的质量等因素相同，这种实验方法是 。 【答案】 提出问题 控制变量法 【解析】[1]科学探究有七个环节是提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。 [2]物理学中对于多变量的问题，常常采用控制变量的方法，把多变量的问题变成多个单变量的问题；每一次只改变其中的某一个变量，而控制其余几个变量不变，从而研究被改变的这个变量对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。由题知，物理实验小组实验时，需要控制伞的材料、伞绳的长度、伞的质量等因素相同，通过改变伞的面积来研究降落伞在空中的滞留时间与伞的面积的关系，所以这种实验方法是控制变量法。 12．小丽在中国科技馆“会发电的衣服”的展台区，进行了如下探究实验∶用脚踩动踏步机踏板，带动发电纤维抖动，LED灯被点亮；增大踩动踏板的速度，发现被点亮的LED灯的数目增多。请你根据小丽的实验步骤及现象，写出她所探究的问题∶ 。 【答案】发光小灯的数量与踩动踏板的速度是否有关 【解析】增大踩动踏板的速度，发现被点亮的LED灯的数目增多；因此她所探究的问题是发光小灯的数量与踩动踏板的速度是否有关。 【能力培优】 13．做“研究影响摆球摆动周期的因素”的实验，现有如下的器材：较长的细线一根、已知质量的铁球两个，铁架台（配有夹子） （1）为了完成实验，还需要的器材是 和 ； （2）下表是一组同学相互合作实验记录的数据 ①完成“摆动周期”一栏中空格的填写 实验次数 摆线长度（米） 摆球质量（千克） 摆动幅度 连续摆动次数 摆动时间（秒） 摆动周期（秒） 1 1 0.1 一拳宽 30 60 2 2 1 0.2 一拳宽 30 60 2 3 1 0.1 两拳宽 30 60 2 4 0.5 0.2 一拳宽 30 42 1.4 5 0.5 0.2 两拳宽 30 42 ②分析比较第1次和第2次实验，可得出的初步结论是： ； ③分析比较 两次实验，可得出的初步结论是：当 相同时，摆动的周期与摆动的幅度 （选填“有关”或“无关”）； ④第2次和第4次实验是控制 不变，研究 与 的关系，并可得到结论： ； ⑤以上②③④中用到的科学方法叫作 。 【答案】 秒表 刻度尺 1.4 当摆线长度和摆动幅度一定时，摆动周期与摆球质量无关 1与3或4与5 摆线长度和摆球质量 无关 摆球质量与摆动幅度 摆动周期 摆线长度 当摆球质量与摆动幅度一定时，摆线长度越长，摆动周期越长 控制变量法 【解析】（1）[1][2]实验中需要测量长度与时间，为了完成实验，还需要的器材是测量长度的刻度尺与测量施加的秒表。 （2）[3]由表格中1、3实验的数据得，摆动周期与摆动幅度不同，4、5实验中，其他因素相同，摆动幅度不同，因此摆动周期相同，由4实验中的实验数据得，摆动周期为1.4s。 [4]第1次和第2次实验中，其他因素相同，摆球质量不同，摆动周期相同，说明当摆线长度和摆动幅度一定时，摆动周期与摆球质量无关。 [5][6][7]由1与3或4与5实验得，当当摆线长度和摆球质量相同时，摆动的周期与摆动的幅度无关。 [8][9][10][11]④第2次和第4次实验是控制摆球质量与摆动幅度不变，改变摆线长度，研究摆动周期与摆线长度得关系，由表格中数据得当摆球质量与摆动幅度一定时，摆线长度越长，摆动周期越长。 [12]以上②③④中控制单一变量，用到的科学方法叫作控制变量法。 14．小明注意到家里摆钟的钟摆在有规律地摆动，经认真观察发现钟摆来回摆动一次的时间刚好是1s，于是猜想：是不是所有的摆来回摆动一次的时间都是1s呢？于是他请教了物理老师，知道摆来回摆动一次的时间叫做周期，在老师的指导下他设计如图1所示的单摆（即细绳下系一小钢球）进行探究。实验数据记录如表： 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 摆长L/m 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 周期T/s 0.9 1.1 1.3 1.4 1.5 1.7 1.8 1.9 2.0 周期平方T2/s2 0.8 1.2 1.6 2.0 2.3 2.9 3.2 3.6 4.0 （1）探究该实验所需物理器材有铁架台、绳子、小球、刻度尺和 。 （2）从表中数据可知，单摆的摆长L越长，周期T越 （选填“长”或“短”）。 （3）请根据表中数据在图2中作出单摆周期的平方T2与摆长L的关系图像 。 （4）分析图2所示的图像，可知实验中用的单摆T2与L成 关系。 （5）生活中若摆钟走慢了，应将表的摆长调 （选填“长”或“短”）些。 【答案】 秒表 长 正比 短 【解析】（1）[1]由表中数据，要测量摆长及周期，故需要的测量工具为刻度尺和秒表。 （2）[2]由表格数据可知，摆长越长，摆动一次所需时间越长，即单摆的摆长L越长，周期T越长。 （3）[3]根据表中数据描点，然后用直线连接起来，如图所示。 （4）[4]由图，图像是一条过原点直线，所以单摆周期的平方T2与摆长L成正比。 （5）[5]若摆钟走慢了，说明钟表的摆动周期长了，所以应该将表的摆长调短些。 15．小明为了研究弹簧枪能射多远（水平射程），准备了一把可调节弹簧压缩量的弹簧枪和三种大小一样、质量不同的弹珠，并提出如下猜想： 猜想一：弹珠水平射程与弹簧压缩量有关； 猜想二：弹珠水平射程与弹珠质量有关； 猜想三：弹珠水平射程与发射点距离地面高度有关。 小明先后调整弹簧的压缩量和发射点距离地面的高度，选用不同质量的弹珠，分别进行实验，如图所示，实验中弹珠均水平射出。实验数据记录如下表： 序号 弹簧压缩量 弹珠质量 发射点离地面高度 水平射程 1 2 2 0.45 1.34 2 4 2 0.45 2.68 3 6 2 0.45 4.02 4 4 4 0.45 1.90 5 4 6 0.45 0.50 6 4 4 1.00 2.84 7 4 4 1.50 3.84 （1）比较实验序号1、2、3三次实验数据，可验证猜想 ，得出结论：其他条件相同时，弹簧压缩量越大，水平射程越 。 （2）比较实验序号 三次实验数据，可验证猜想二，得出结论：其他条件相同时， 。 （3）比较实验序号 三次实验数据，可验证猜想 ，结论是其他条件相同时，发射点离地面越高，水平射程越远。 【答案】 一 远 2、4、5 弹珠质量越大，水平射程越小 4、6、7 三 【解析】（1）[1][2]比较实验序号1、2、3三次实验数据知，弹簧枪离地面高度相同、弹珠质量相同，弹簧压缩量不同，且弹簧压缩量越大，水平射程越大，故可以验证猜想一，结论是其他条件相同时，弹簧压缩量越大，水平射程越远。 （2）[3][4]要验证猜想二，即弹珠水平射程与弹珠质量m的关系，需要控制弹簧压缩量、弹簧枪离地面高度相同，改变弹珠质量，实验2、4、5符合题意，由2、4、5实验数据知，在其它条件相同时，弹珠质量越大，水平射程越小。 （3）[5][6]要探究弹珠水平射程与发射点离地面的关系，即验证猜想三，需要控制弹簧压缩量、弹珠质量相同，改变弹簧枪离地面高度，实验4、6、7符合题意，由4、6、7实验数据知，在其它条件相同时，发射点离地面越高，水平射程越大。 ( 12 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$