同学们好，我是科学丁老师。这节课我们学习第一章第三节科学探究。2016年，全球首颗量子科学实验卫星墨子号成功发射，标志着我国空间科学研究又迈进迈出重要一步。墨子号为科学家研究创新创造了新的条件，科学家是怎样进行研究的呢？墨子号向中国太空量子通信进入核心赛道。信息时代，安全问题无处不在，怎样确保通信安全？量子通信是一个绝佳办法，他不可窃听，不可破译，是一种无条件安全的通信方式。我国墨子号量子科学实验卫星就是为了量子通信而研发，要在现实条件下实现量子通信，一个重要挑战就是远距离传输带来的信号消耗。普通介质无论是光纤还是近地面自由空间，随着传输距离变长，损耗会显著增加。数百公里已是极限，而用量子卫星作为中继，利用外太空几乎真空，因而光信号消耗比较小的特点，就可以突破这一距离限制。2003年，我国科学家就提出利用量子卫星构建覆盖全球量子通信网络的方案。2016年8月，墨子号发射天空，成为全球第一颗用于量子科学实验的卫星。墨子号的一大任务是实现从卫星到地面的量子密钥分发，让遥远的两地用户之间共享一组量子密码，为经典的二进制信息加密。因为量子密要遵从量子力学的基本原理，不可在不破坏其状态的情况下被复制或观测到，因而窃听会被立刻察觉，是一种无条件安全的密钥传播方式。2017年，墨子号在1200公里通信系列上首次实现了从卫星到地面的高速量子密钥分发，传输效率比等距离光纤信道高出20个数量级。2018年，通过将卫星作为可信中继，这个距离被提升到了7600公里。墨子号的第二大任务是实现从卫星到地面的双向量子纠缠分发。2017年，墨子号实现了同时对地面相距2000公里的两个接收站之间的量子纠缠分发，创造了世界纪录并一直保持至今。在此基础上，2018年至2020年，墨子号陆续实现了千公里级基于量子纠缠的量子密钥分发。墨子号的第三大任务是实现从地面到卫星的量子态传输，因为量子态具有不可复制性，要传输量子信息，比如量子计算中产生的量子比特，就要依靠量子纠缠将这个量子态转移到其他的粒子上。2017年，墨子号成功实现了从地面到卫星超过1000公里的量子态传输，为将来实现全量子互联网跨出了重要一步。目前我国量子通信已走在了世界前列，在未来我们还将发射更多的量子通信卫星，建成覆盖全球的量子通信网络，让量子通信一步到位的提升互联网信息安全。好，接下来我们看一下具体如何进行一个物理现象的探究。生活中的探究。在日常生活中，我们经常会利用科学探究去解决问题，可能我们自己都没有察觉。看下面的例子，对手持小电扇不转的原因进行探究，我们发现了一个问题，那就是电风扇不转了。我们猜想可能是没有电了，可能是里面的线路坏了，可是可能是里面的电动机坏了，这是我们的假设，我们寻找证据。接下来我们就是寻找证据，观察手持小电扇它不转了。那么提出一个问题，手持小电扇为什么不转了？假设可能是电池没电了。如果是电池没电了，那么我们得寻找证据，于是我们就把它换成新的电池。如果这个假设成立，对其进行充电或更换电池，那么它应该会转动。如果我们换了电池或充电，它仍然不转动，那么我们的假设是错的。要重新假设，可能是里面的线路断了，我们在寻找证据，通过实验去寻找证据。实验如果对小手小电扇手持小电扇充电或更换电池，它正常转动了，说明我们猜的是对的。如果不正常转动，说明我们假设我们的猜想是错误的。请同学们总结一下刚才的探究过程经历了哪些步骤。第一步就是观察，然后是提问。提出一个问题，然后假设我们预测换了电池或充电会怎么样？我们实验检测，如果我们最终得到的结果更换电池或充电，它仍然不重，我们要重新假设不支持。因为我们实验的结果不支持假设，我们要修改假设。那么假设是里面的电路断掉了。如果我们的实验检验发现更换电池或者是充电，它正常转了，说明我们的假设是成立的，是正确的。继续探索。第二，科学家的探究。科学探究是获得科学知识的一种基本方式，它是一个不断的发现问题，通过多种途径寻求证据，运用创造性思维解决问题，并通过评价和交流达成共识的过程。科学家为了探究科学真谛做出了艰辛的努力。下面是我国科学家一次成功的探究活动，发现青蒿素疟疾患者全身发冷、发热、多汗并周期性发作提出问题。20世纪疟疾肆虐，夺去了无数人的生命，疟疾的治疗一直困扰着人类。为治疗疟疾，科学家不约而同提出了一个共同的问题，如何找到治疗疟疾的有效药物？这是第一步，提出问题，做出假设或猜想。1969年，屠呦呦担任我国抗疟疾药物研究项目的组长。他翻阅古籍，寻找方向，经过两年的研究筛选，受到我国古代要点肘后备急方治寒热诸疟方的启发，做出了猜想，青蒿素对治疗疟疾有重要的价值。这是他做出的假设青蒿素有用，那我们接下来寻求证据，制定计划，进行实验。屠呦呦从肘后备急方治寒热诸疟方的记载中，青蒿一握，以水二升，进爵取汁，尽服之。这得得到了启发，为什么这与中药常用的高温煎熬法不同呢？原来古人用的是青蒿鲜制，两者的差别是温度。他决定用沸点只有34.6的乙醚来提取青蒿素中的有关物质。实验过程。繁复而冗长。在经过190次失败后，屠呦呦团队终于提取了青蒿素成的青蒿中的有关物质分析证据。1971年10月，屠呦呦在实验室观察这种青蒿提取物对疟原虫的抑制作用时，发现其对疟疾抑制率达到百分之百。1972年，屠呦呦团队成功分离并结晶出青蒿素，在接下来的临床实验中得出青蒿素对疟疾有极高的抑制力，从而找到了战胜疟疾的有效方法，就是青蒿素表达与交流。科研人员开启了测定青蒿素分子结构工作，确定了青蒿素的分子结构。1986年，青蒿素获得新药证书。2001年，世界卫生组织向恶性疟疾流行的国家推荐以青蒿素为基础的联合治疗方案。焦素问世以后，使数百万人逃离了疟疾的魔掌。2015年10月，我国科学家屠呦呦因开创性从中草药中分离出青蒿素并用于治疗疟疾而获得了诺贝尔生理学或医学奖。诺贝尔奖评选委员会颁奖词中写道，屠呦发现了青蒿素，这种药物有效降低了疟疾患者的死亡率，对全球的影响、对人类的福祉改善是无法估量的。通过以上的案例，我们来看一下科学探究的一般过程。在开展科学研究时，首先是发现和提出问题。我们发现了一种问题，例如如何才能找到合适的药物对抗疟疾？然后针对所要探究的问题，结合自己已有的经验、科学知识和已掌握的有关信息，通我思考，建立猜想或假设，这是第二步。接着我们要检验、验证自己的猜想或假设。我们制定研究计划，通过观察、实验获得证据和事实，分析证据并得到结论，然后以书面报告论文，然后以书面报告论文等形式表达并与他人讨论和交流。这就是探究的过程。科学研究是一个不断创新的过程，科学家并不是总在每一项研究中使用相同的方法，经历相同的过程。发现青蒿素的研究显示了科学家进行实验探究时可能遵循的一般规律。3、我们也要像科学家那样去探究，探究的问题是人的身高与脚印长度的关系。提出问题，人的身高与脚印的长度有什么关系？第二，建立假设。人的身高与脚印的长度存在着一定的比例关系，身高与脚印的长度成正比，这是我们假设的制定计划。建立假设后，需要设计方案来验证人的假设。这个假设人的身高与脚印的长度是否存在某种关系？关系如何？为了探究的问题，你准备搜集哪些证据？通过什么方法来研究？我们可以随机选取七年级、七年级的同学，八年级、九年级的学长或学姐参与调查，用刻度尺分别测出他们的身高和对应的脚印长度，这是收集证据的。检验假设时需要足够的证据，收集证据需要记录，表格和图像是很好的记录方式。将你获得的数据填在表中，我们选择ABCDEFGH8位同学，量出他们的身高和脚印长，我们看他们的比值到底是否相同，最终是否成正比。根据收集的数据，你能得到什么结论，他的结论和你假设猜想是否完全一致，如果不一致，我们要找到原因，或者是重新提出假设。最后是交流与评价，把你探究的结果与他其他同学进行交流，你有什么收获和感想？同学们，让我们来一起完成探究。通过本节课的学习，你觉得生活中哪些科学问题值得我们去探究？例如某同学发生了是什么原因？这是我们发现的问题。他发生是什么原因，我们猜想是受凉了，还是身体某处得了炎症。搜集证据。医生会测体温、用听诊器听诊、化验血尿或大便等等，这是在寻找证据，分析证据并得出结论。医生综合这些信息就可以判断出该同学发生了发烧的原因。在科学探究中，我们能够得到和使用的信息越多，对信息的综合分析越细致，得出的结论就越可靠。常见的实验方法，一是控制变量法、转换法。除此之外还有其他的。我们以后学到的用的最多的就是控制变量法，其次是转换法。例如模型法、等效替代法、理想实验法等等。我们学到具体的实验，再具体的对待。我们首先看一下控制变量法，什么叫做控制变量法？看例题，某同学在看到妈妈在种豆时将大豆埋在土中并浇上适量的水。该同学思考大豆种子的萌发的条件是什么？也就是他的提出问题是种子萌发需要什么条见他取了500颗种子，随机分成ABCDE5组，每组100颗。将五组做如下的处理，一周后观察大豆种子萌发情况，记录在如下表格中。A组它浇水充足的空气，20摄氏度的温度，这是针对于寻求证据设计实验这一环节，光照是遮光，发热率是99%。B组浇水充足的空气，20摄氏度不遮光，发芽率是98%。C组不浇水，充足的空气，20摄氏度遮光0%。D组浇水隔绝空气，20摄氏度遮光，发芽率0% E组浇水充足的空气，零摄氏度遮光，发芽率是0%。我们看一下这个表格以后，我们在解题的时候经常会遇到类似的方法思考，第一，A组在实验中起到什么作用？他完全按照妈妈的做法，浇水埋在土里面遮光20摄氏度。它没有做任何处理，他在实验中起到对照的作用，它叫做对照组。没做任何处理的叫对照组，起对照作用，这是第一个。例如AB对照，他们都浇水了，都有空气了，都是20摄氏度，并且一个遮光一个不遮光。那么这个变量就是光照，结果都发芽了，我们可以判断出有光还是没有光，它都能发芽。我们可以得到结论，种子萌发大豆种子萌发不需要眼光，不需要光照。二仅通过CD2组实验数据能不能得到某个结论？我们来看一下CD，CD一个是浇水，一个是不浇水。那么这个变量是水分，一个是充足的空气，一个是隔绝空气，这又来一个变量，温度是20摄氏度，光照都不发芽，那我们就得不出任何的结论，原因是因为浇水不浇水这个我们有一个变量，充足的空气和隔绝空气，又有一个变量，我们得不到任何的结论。所以他们不发芽的原因到底是因为水的原因还是因为空气的原因，我们不知道，所以我们不能得出结论。因为变量不唯一，这里有两个变量，水分和空气，变量不唯一或者我们写未控制变量不唯一，唯一为控制变量为一也可以。3、实验中为什么每组选100个种子？能不能每一组只用一颗种子呢？他选择了500颗大豆种子，每组100颗，那能不能用一个种子呢？是不能。因为一颗种子，比如说AB应该发芽了，但是可能这个种子本身它已经坏了，或者是说它的胚被老鼠咬了，那么一颗种子就不发芽了。那么发芽率这里有1%不发牙了，有一颗没发芽。如果我们刚好选的那一颗，得到的是不发芽。如果每一组只用一颗种子，那么这个是理论上99%是发芽的。那么如果只有一颗，刚好选的那一颗坏的那就是不牙不发芽，所以它具有偶然性，我们能不能得到相同结论？不能。研究数量。过少。具有。偶然性。我们要注意会回答。如果题目说CD能不能得到一个结论，我们是不能研究，数量过少具有偶然性。如果说题目为什么要100颗种子？我为什么要用100颗种子呢？我们就写。避免偶然性，寻找普遍规律。我没有找到普遍的规律。四通过以上的实验数据，你能知道大豆种子萌发条件吗？那我们来看一下AB对照，我们已经得到了，它不需要光照。那么再看AC能不能对照？IC一个浇水一个不浇水，空气是一样，温度是一样，光照也是一样。也就是说它发芽率是99%，它发芽率是0%，也就是浇水能发芽，不浇水就不能发芽，所以种子萌发需要适宜的水分。AD对照，那么大家都浇水都是20摄氏度都遮光，一个是充足的空气，一个是隔绝空气。充足的空气它就能发芽，隔绝空气它就不能发芽，所以需要充足的空气。AE对照大家都浇水，AE都有充足的空气，一个是20摄氏度，一个是零摄氏度，都遮光。那么二十摄氏度发芽了，零摄氏度未发芽，那说明它需要适宜的温度。它必须要光，因为AB两组对照发现都能发芽，所以水分充足的空气以及适宜的温度是种子萌发的必要条件。我们要会利用控制变量法来做这个实验。这节课我们学习的内容科学探究，生活中的探究以及科学学家的探究，大致都分为以下几步，第一步是提出问题。第二步作出猜想或假设。第三步制定计划，进行实验，分析证据，得出结论，最终与同学、与其他人表达与交流。接下来我们看例题，下列可以通过科学实验来回答的问题，一、酸雨对植物的生长是否有影响？我们可以通过实验，一个有酸雨，一个没有酸雨，其他条件都一样，我们看看植物生长情况是否一样。2、佩戴口罩是否有意减少病菌的传染？我们也可以探究，一个戴口罩，一个不戴口罩就制成了变量。3、洗洁精的去污能力与温度有关吗？我们也可以探究，改变温度看洗洁能力、洗洁精的去污能力有没有差距。4、怎样惩罚酒后驾驶的司机？这是我们的法律的任务，并不是我们科学的人物。所以123是我们科学可以探究的第一选择A第二，科学是一门研究自然界存在、发生、发展和变化规律的学科。下列关于科学研究的方法正确的是，A只在实验室里研究得出科学结论。A不正确，我们在其他里面研究，然后在应用社会再验证一下。B根据自己的推理和想象得出了科学果结论。我们必须得通过实验设计实验来证明找出结论，不能通过推理和想象。C就在野外考察得出科学结论也是不合理的。D通过实验，经过分析论证得出科学结论，D是正确的，立案选择。D第三，为300万名义务教育段学生开展政绩筛查，被列入2023年浙江省民生实事项目。检查结束后可以获得学生脊柱曲度、体质指标等相关信息。政企筛查属于科学研究中的，我们是搜集证据，水利三选择D。第四，小柯做了如下的实验来研究温度、光照和水分对马铃薯生长的影响。下列说法不合理的是A比较一号和三号。我们看一下。比较130号. 光照一样，胶水一样，一个是室温，一个是低温，被研究温度对马铃薯生长发育的影响也合理。我们来看一下它能不能发育或者是生长。如果第一个能，第二个不能说，说明需要适宜的温度在20摄氏左右，比较一号和二号，比较122号可以研究光照对马铃薯生长的影响，都是室温，都是适量的水，一个光照充足，一个黑暗中B也合理。C比较二号和五号，那么都是20摄氏度，一个黑暗，一个光照，一个适量的浇水，一个不浇水。那么25对照不了，原因是因为它有两个变量，你探究光照和水分有两个变量，变量不唯一，所以我们没法得到结果。D比较一号和五号都是室温，光照都充足，一个适量的水一个不浇水，我们可以研究水分对马铃薯是能影响政权。所以第四题不合理的选择C第五，科学家想知道一种治疗高血压的新药是否有疗效，就用这种药和外形与这种药相同的无效无害的安慰剂与医生一起做实验。下列方法最合理的是，首先科学家要给他们给500个病人。我们不能选择一个病人，他可能具有偶然性。500个病人一个人一一组人一组500人吃这种新药，另外500人吃药型外形都相似，相同的无效无害的安慰剂。科学家给他们服用。科学家给500个高血压病人服用相同的新药，给另外55555百个高血，让病人服用安慰剂，让医生去观察两组病人。观察完了之后，再与其他的科学家一起分析，并不是与医生一起分析结果。我们科学家做实验，让医生去观察他的血压，去测量他的血压，然后与其他的科学家一起分析。所以合理的我们应该选择C科学家给500个高血压病人服用相同剂量的新药，给另外500个高血压病人服用与新药相同剂量的安慰剂。据医生观察，两组病人各有多少人血压与血浆，然后与其他的科学家一起分析这个结果合理不合理。医生的作用主要是测量血压，观察患者。第六题，一种菊科植物，从海拔500米的平原到海拔3000米的高山都有分布，其植株的高度随海拔高度的增加而第一，先设计实验，探究海拔高度是否影响该菊科植物株高的因素。实验分组及处理如下表，请分析并回答下列问题，A组、B组、C组、D组是原产地相同的同一个品种，且栽培的土壤条件适宜并相同，这是为了保证实验结果只能有一个变量。海拔高度，其他都必须得相同。AB两组的实验对照中，实验组。从500到3000米都有分布。AB两组，A组海拔原产地海拔5000米，现在产地还是海拔5000米。而B组海拔产地是5000米，现在给它提高到3000米。那么就是B组做了这个改动，那么B组属于实验组，A组属于对照组，所以第二题填B组。三实验后测量每组各株高，以平均值，这样能减小误差，以平均值为该指数。的最高。感谢同学们的观看，再见。