1.4 尝试科学探究（高效培优讲义）物理沪粤版2024八年级上册

本讲义聚焦初中物理“单摆实验”这一核心知识点，系统构建从提出问题到得出结论的完整科学探究流程，清晰呈现摆动快慢与摆长、质量、摆角之间的关系，前后衔接紧密，形成以控制变量法为核心的认知支架。 资料设计亮点突出，融合物理观念、科学思维与科学探究三大核心素养，通过典型例题和实验数据引导学生建立“摆的等时性”物理观念，强化模型建构与科学推理能力。如典例1-2中对比不同实验组数据，培养学生基于证据进行论证的能力，体现科学探究的真实性与严谨性。课中可辅助教师开展分层教学，课后便于学生查漏补缺，巩固控制变量法的应用逻辑，提升综合解题能力。

第4节 尝试科学探究 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 单摆实验 1 题型2 探究过程和方法 6 【能力培优练】 9 【链接中考】 14 【重难题型讲解】 题型1 单摆实验 猜想：摆动的快慢，可能跟摆锤的摆重、摆角、摆长有关？ 【探究归纳】摆线长度相同时，摆球的快慢与摆球的轻重以及摆动的角度无关。 摆球摆动一次的时间只跟悬线的长短有关;悬线越长，摆球的摆动越慢。 【典例1-1】小李同学在教室里做了如下实验：在一条细的长绳的一端系一个小铁块就做成了一个摆（如图所示）。若要做出摆动一个来回所用的时间（即周期）为 的摆，下列哪些方法是可行的（　　） A．调整小铁块的大小 B．调整摆的细绳摆动的角度 C．调整摆的细绳的长度 D．调整摆的细绳的粗细 【典例1-2】小华同学对“伽利略的钟摆等时效原理”感兴趣，于是利用如图的装置进行科学探究。他测出了摆球摆动30次所用的时间，用这个时间除以30，得出摆球摆动一次所用的时间。针对摆球摆动一次所用的时间与哪些因素有关这一问题，他提出了以下猜想： 猜想A：可能与摆球的质量有关。 猜想B：可能与摆线的长短有关。 猜想C：可能与摆角的大小有关。 他利用以下器材：质量不同的两个小钢球、长度不同的两根细线、一个铁架台、一个天平和停表、一把刻度尺、一个量角器等，进行了以下四次实验； 次数 摆线长L/m 摆球质量m/g 摆角/° 摆动一次的时间t/s 1 1 20 30 2 2 1.4 20 30 2.4 3 1.4 20 50 2.4 4 1.4 30 50 2.4 (1)小华在实验中运用的物理研究方法是 。 (2)由3和4两次实验，可得出结论：摆球摆动一次所用的时间与摆球的质量 （选填“有关”或“无关”）。 (3)由 两次实验，可验证猜想C。 (4)综合分析表格中数据可知，摆球摆动一次所用的时间与 有关。有一次小华发现他家的摆钟走时过快，应 （选填“缩短”或“增长”）钟摆的长度。 跟踪训练1 在研究“摆的摆动快慢与摆球质量、摆幅和摆长关系”的实验中，如果要研究摆长对摆的摆动快慢的影响时，应该保持 、 不变，同时改变 。（以上三空均选填“摆球质量”、“摆幅”、“摆长”），在物理中把这种方法称为 法。 跟踪训练2 在研究摆线长度对摆球的摆动快慢是否有影响时，实验中只能改变的是（　　） A．摆幅 B．摆线的长度 C．摆球的质量 D．都应改变 跟踪训练3 几位同学在玩荡秋千时，感到秋千往返摆动的时间是有规律的．于是对“哪些因素影响秋千往返摆动的时间”提出下列猜想： ①可能与秋千的摆L有关； ②可能与人和秋千坐垫的总质量有关； ③可能与秋千的摆幅（摆动时人离开中心点的最大距离）有关； 于是进行了如图实验，将细绳一端固定在O点，另一端拴一小球制成一个摆，让小球自由往返摆动，记录数据如下表： 实验序号 摆长 摆球质量m/g 摆幅/m 摆球往返摆动一次的时间t/s 1 0.7 20 0.05 1.7 2 1.0 20 0.08 2.0 3 1.0 30 0.05 2.0 4 1.0 30 0.08 2.0 5 1.3 20 0.05 2.3 请回答下列问题： (1)实验3、4探究的是摆往返摆动一次的时间跟 （填“摆长”“摆球质量”或“摆幅”）的关系； (2)从本次实验可以得到结论：摆往返摆动一次的时间由 决定； (3)本实验用到的主要科学研究方法是 ； (4)摆钟的摆动类似于秋千的往返摆动。某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调 （填“长”或“短”）； (5)关于科学探究，下列说法中错误的是______。 A．善于发现问题，提出问题是科学探究的第一步 B．没有猜想和假设，便不可能有科学的解释 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 题型2 探究过程和方法 1．提出问题：钟摆摆动的快慢跟什么因素有关呢？ 2．猜想与假设 猜想①：摆动的快慢，可能跟摆锤的摆重有关？ 猜想②：摆动的快慢，可能跟偏离的摆角有关？ 猜想③：摆动的快慢，可能跟摆的摆长有关？ 3．设计实验与制订计划 简化实验装置 实验需要什么仪器 三个因素应一一分析进行排除（控制变量法） 设计实验表格 4．进行实验与收集证据 按照制订的方案去进行实验操作，并对实验现象、数据进行观察与记录。 5．分析与论证 摆线长度相同时，摆球的快慢与摆球的轻重以及摆动的角度无关。 摆球摆动一次的时间只跟悬线的长短有关;悬线越长，摆球的摆动越慢。 6．评估 对探究过程与结果进行推敲，审视实验方案是否有问题、有无需要进一步改进的地方，实验数据测量的是否准确，怎样做能够使误差更小；实验的结论与生活经验和事实是否符合；哪些实验前没有考虑到的因素可能对实验产生了影响；实验过程中遇到了哪些困难，是怎样解决的，有什么经验和教训，等等。 7．交流与合作 【归纳总结】探究过程：提出问题→猜想与假设→设计实验与制定计划→进行实验与收集证据→分析与论证→评估→交流与合作 探究方法：除了控制变量法，还有转换法、理想模型法、等效替代法、理想实验法等 【典例2-1】科学探究一般包括“提出问题”“猜想与假设”“设计实验、制订方案”“进行实验、收集证据”“得出结论、作出解释”等环节。小刚同学正在游乐场观察一位小朋友荡秋千，他注意到：秋千在来回摆动时，每一次摆动的时间似乎都相等。这一过程属于（　　） A．猜想与假设 B．设计实验、制订方案 C．进行实验、收集证据 D．得出结论、作出解释 【典例2-2】研究单摆摆动一次的时间与哪些因素有关时，采用的物理研究方法是（　　） A．控制变量法 B．建立模型法 C．等效替代法 D．微小量放大法 跟踪训练1 曹冲称象时，主要用到的科学方法是（　　） A．控制变量法 B．等效替代法 C．放大法 D．类比法 跟踪训练2 青春期的女生声音变得尖细，而男生变得低沉，就其原因，王青同学建议可以上网查询。“王青同学建议可以上网查询”属于科学探究环节中的（　　） A．提出问题 B．猜想与假设 C．设计实验、制订方案 D．进行实验、收集证据 跟踪训练3 我们学习物理，也应该像科学家那样注意观察和思考，勤于探究。科学探究的第一步是（　　） A．猜想与假设 B．交流与合作 C．提出问题 D．分析论证 【能力培优练】 1．小鹿在奶茶店买热饮时发现：用透明塑料杯装的热奶茶，杯子会变软变形；而用厚纸杯装的热奶茶，杯子保持形状不变。她猜想这可能与“材料的导热性”有关。设计了如下的实验方案：①取两个同款透明塑料杯甲和乙，甲杯装70℃的热水，乙杯装等量5℃的冷水，静置 5min后，观察到甲杯变软凹陷，乙杯形状不变；②取一个透明塑料杯丙和同规格的纸杯丁，两杯均装入等量 70℃的热水，静置 5min后，观察到丙杯变软凹陷，丁杯无变化。上述哪个方案可以验证小鹿的猜想（ ） A．①和②都可以 B．只有① C．只有② D．①和②都不可以 2．为了研究单摆摆动的周期与摆线长度的关系，应保持（　　） A．摆线的长度和摆球的质量不变，改变摆动的幅度 B．摆线的长度和摆动的幅度不变，改变摆球的质量 C．摆动的幅度和摆球的质量不变，改变摆线的长度 D．摆动的幅度和摆球的质量，摆线的长度都不变，改变摆球的形状 3．伽利略在研究单摆时，采用了最常见的探究物理规律的方法：每次只让一个因素改变，保持其他因素 ，这种方法叫作 。他发现无论摆动的幅度是大些还是小些，完成一次摆动的 是相同的，在物理学中这叫 原理。 4．意大利科学家伽利略开创了以实验为基础并具有严密逻体系和数学表述的近代科学，被后人誉为“近代科学之父”根据伽利略对单摆的研究，用相同材料制成的三个单摆中，请判断：摆动最慢的是 ，最快的是 (均选填“甲”､“乙”或“丙”) 。 5．小明购买乒乓球时，分别挑选了有缝和无缝乒乓球从同一高度静止释放，比较它们反弹的高度，由此判断哪种乒乓球的弹性更好。此操作属于科学探究环节中的（　　） A．提出问题 B．进行实验 C．猜想和假设 D．交流与评估 6．2024奥运冠军孙颖莎挑选乒乓球时，用到的方法很符合物理科学探究的某一方法，她总是将几只待选的乒乓球从固定的位置放手，观察乒乓球反弹的高度，选择反弹较高的乒乓球。她的方法类似于科学探究中的（ ） A．等效替代法 B．控制变量法 C．类比法 D．转换法 7．几名同学在荡秋千时，感到秋千往返摆动的时间是有规律的，于是他们进行了如图甲所示实验，将细绳一端固定在O点，另一端拴一小球制成一个摆，让小球自由往返摆动，记录的数据如下表所示。 实验序号 摆长l/m 摆球质量/g 摆幅/m 摆球往返摆动一次的时间/s 1 0.7 20 0.05 1.7 2 1 20 0.08 2 3 1 30 0.05 2 4 1 30 0.08 2 5 1.3 20 0.05 2.3 请回答下列问题： (1)在探究过程中，每次只改变一个因素，保持其他因素不变，这种方法叫 法； (2)科学探究过程有下列四个要素，它们的正确顺序是 ； A．解释 B．证据 C．交流 D．问题 (3)在3、4实验中，控制摆长、 不变，只改变摆幅，探究摆球往返摆动一次的时间跟 （选填“摆长” “摆球质量”或“摆幅”） 的关系； (4)从本次实验可以得到的结论是：摆球往返摆动一次的时间只跟 有关； (5)摆钟是利用本实验的原理制成的。小强周六上午发现家里摆钟如图乙所示，显示的时间是 。小强看了一下自己正常使用的电子表，时间是10∶15，摆钟显示的时间是不准确的。要调准它，小强先把摆钟的指针拨到10∶15，再将摆钟的摆长稍微调 （选填“长”或“短”）些。 8．如图所示为单摆摆动的过程图，同学们猜想摆球往返一次的时间可能与摆线长L和夹角θ有关。若探究摆球往返次的时间与夹角θ的关系，探究过程中应控制 不变，改变 。 9．科学家 最先对摆的运动进行了科学探究并得出了摆的运动规律，称为摆的 原理，实验时，他运用的科学方法是 法。 10．月考的成绩公布了，小明的物理考了70分，同桌小聪考了85分。小明心想：小聪的物理学习为什么比我好呢？是他比我更聪明吗？还是比我更努力呢？还是方法更科学呢？为了弄清这个问题，此后的一段时间里小明开始认真观察起小聪的学习过程来。这其实就是一个科学探究。“小聪的物理学习为什么比我好呢”相当于 环节；“是他比我更聪明吗？还是比我更努力呢？还是方法更科学呢”相当于 环节，当影响因素大于或等于两个时，需用到 法，每次只研究其中一个影响因素，而保持其他因素不变；“此后的一段时间里小明开始认真观察起小聪的学习过程来”相当于 环节。 【链接中考】 1．（重庆市渝北区实验中学校2024—2025学年八年级上学期期中）高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”，是一种不文明行为，会带来很大的社会危害。小英同学想对此现象作一些相关的探究：她通过认真的观察和思考后认为物体下落的速度快慢可能与物体的质量大小有关，这一环节属于科学探究中的（ ） A．猜想假设 B．设计实验 C．进行实验 D．分析论证 2．（2024年海南省乐东黎族自治县第一次中考模拟）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 3．（江西省南昌市2024-2025学年八年级上学期11月期中）小明和小华想研究单摆往返一次的时间是否与摆长有关。如图所示，悬点O到小球的距离L为摆长 （小球的直径已知）。 (1)该探究所需的测量工具有量角器、 和 ； (2)该同学发现小球往返摆动一次的时间不易测准，于是他测出小球往返摆动20次的总时间，再算出往返摆动一次的时间； ①下列物理量的测量也可采用类似方法的是 A．物理书中一张纸的厚度 B．一支铅笔的长度 C．一条曲线的长度 D．一枚硬币的直径 ②采用这种方法的目的是减小测量的 (3)每次让小球由静止释放，且保持释放时悬线和竖直方向的夹角不变，改变摆长进行探究，记录结果如下表，补全表格中的数据 。 实验次数 摆长L/ cm 小球往返摆动20次的总时间14/8 小球往返摆动一次的时间t/s 1 60.0 31.6 1.58 2 80.0 36.2 3 100.0 40.0 2.00 (4)结论：同一小球由静止释放，且保持释放时悬线和竖直方向的 不变，摆长越长，小球往返摆动一次的时间越 。 4．（江西省赣州市上犹县2024-2025学年八年级上学期期末）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 。 5．（江西省部分学校2024-2025学年八年级上学期10月月考）如图所示是降落伞的结构，增加飞行时间是设计降落伞的重要目标。 【提出问题】 科技小组想：降落伞在空中飞行的时间与什么因素有关？ 【猜想与假设】 猜想一：可能与伞绳的长度有关 猜想二：可能与伞衣的形状有关 猜想三：可能与伞衣的面积有关 【设计实验与制定计划】 科技小组通过改变伞绳的长度、伞衣的形状、伞衣的面积，进行了多次实验，数据如下表所示： 实验次数 伞绳的长度 伞衣的形状 伞衣的面积 降落的高度 降落伞总质量 降落伞飞行的时间 1 1m 圆形 0.5m2 3m 20g 3.67s 2 1m 圆形 1m2 3m 20g 5.82s 3 1m 圆形 1m2 3m 20g 4.91s 4 1m 正方形 1m2 3m 20g 5.81s 5 1.5m 正方形 1m2 3m 20g 5.82s 6 1.5m 正方形 1m2 6m 20g 9.24s 【分析与论证】 (1)该探究实验所需的测量工具有电子秤、电子秒表和 ； (2)要想验证猜想一，需要选择的实验次数是4和 ； (3)分析实验次数1和2得出的结论是：在其他因素相同时，伞衣的面积越大，降落伞飞行的时间越 ； (4)该实验运用到的基本方法是 ； (5)【评估与反思】除了上述猜想外，由实验数据分析可知，降落伞的飞行时间还可能与 和 有关； (6)下列选项中，可以增大跳伞比赛运动员在空中的飞行时间，减缓下降速度实现安全着陆的是______。 A．自由下落一段时间后再打开降落伞 B．从更高的山顶或高空跳下进行比赛 C．选择伞衣面积较小的降落伞比赛 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 尝试科学探究 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 单摆实验 1 题型2 探究过程和方法 6 【能力培优练】 9 【链接中考】 14 【重难题型讲解】 题型1 单摆实验 猜想：摆动的快慢，可能跟摆锤的摆重、摆角、摆长有关？ 【探究归纳】摆线长度相同时，摆球的快慢与摆球的轻重以及摆动的角度无关。 摆球摆动一次的时间只跟悬线的长短有关;悬线越长，摆球的摆动越慢。 【典例1-1】小李同学在教室里做了如下实验：在一条细的长绳的一端系一个小铁块就做成了一个摆（如图所示）。若要做出摆动一个来回所用的时间（即周期）为 的摆，下列哪些方法是可行的（　　） A．调整小铁块的大小 B．调整摆的细绳摆动的角度 C．调整摆的细绳的长度 D．调整摆的细绳的粗细 【答案】C 【解析】单摆的周期与摆长有关，与铁块质量、摆动的角度、绳的粗细无关，摆长越长，周期越大，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【典例1-2】小华同学对“伽利略的钟摆等时效原理”感兴趣，于是利用如图的装置进行科学探究。他测出了摆球摆动30次所用的时间，用这个时间除以30，得出摆球摆动一次所用的时间。针对摆球摆动一次所用的时间与哪些因素有关这一问题，他提出了以下猜想： 猜想A：可能与摆球的质量有关。 猜想B：可能与摆线的长短有关。 猜想C：可能与摆角的大小有关。 他利用以下器材：质量不同的两个小钢球、长度不同的两根细线、一个铁架台、一个天平和停表、一把刻度尺、一个量角器等，进行了以下四次实验； 次数 摆线长L/m 摆球质量m/g 摆角/° 摆动一次的时间t/s 1 1 20 30 2 2 1.4 20 30 2.4 3 1.4 20 50 2.4 4 1.4 30 50 2.4 (1)小华在实验中运用的物理研究方法是 。 (2)由3和4两次实验，可得出结论：摆球摆动一次所用的时间与摆球的质量 （选填“有关”或“无关”）。 (3)由 两次实验，可验证猜想C。 (4)综合分析表格中数据可知，摆球摆动一次所用的时间与 有关。有一次小华发现他家的摆钟走时过快，应 （选填“缩短”或“增长”）钟摆的长度。 【答案】(1)控制变量法；(2)无关；(3)2和3；(4)摆线长；增长 【解析】（1）测量过程中，探究单摆摆动一次所用的时间与那一个因素的关系时，控制其它因素不变，这种方法叫控制变量法。 （2）第3和4次实验数据，摆角和摆线长都相同，摆球质量不同时，摆球摆动一次的时间相同，故得出结论：摆球摆动一次所用的时间与摆球的质量无关。 （3）第2、3次实验中摆线长相同，摆球质量相同，摆角不同，但摆动时间相同，探究摆球摆动一次所用的时间跟摆角大小的关系，因此第2、3次实验可以验证猜想C。 （4）第1与第2次实验相比，摆球质量相同，摆角相同，第1次摆线长小于第2次摆线长，但第1次摆动时间小于第2次摆动的时间，所以得出：其它条件相同时，摆线长越短，摆球摆动一次所用的时间越短，即摆球摆动一次的时间与摆线长有关；小华发现他家的摆钟走时过快，要使摆钟走慢一些，就是增大摆动一次的时间，所以增大钟摆的长度。 跟踪训练1 在研究“摆的摆动快慢与摆球质量、摆幅和摆长关系”的实验中，如果要研究摆长对摆的摆动快慢的影响时，应该保持 、 不变，同时改变 。（以上三空均选填“摆球质量”、“摆幅”、“摆长”），在物理中把这种方法称为 法。 【答案】摆球质量；摆幅；摆长；控制变量 【解析】因为摆的摆动快慢与摆球质量、摆幅和摆长有关，研究摆的摆动快慢与摆长的关系，保持摆球的质量和摆幅不变，改变摆长。 研究摆的摆动快慢与其中一个因素的关系，一定保证其它因素不变，用到控制变量法。 跟踪训练2 在研究摆线长度对摆球的摆动快慢是否有影响时，实验中只能改变的是（　　） A．摆幅 B．摆线的长度 C．摆球的质量 D．都应改变 【答案】B 【解析】要探究摆动快慢与摆长的关系，应控制摆球质量、摆动的幅度相同，改变摆线的长度，故B符合题意。 故选B。 跟踪训练3 几位同学在玩荡秋千时，感到秋千往返摆动的时间是有规律的．于是对“哪些因素影响秋千往返摆动的时间”提出下列猜想： ①可能与秋千的摆L有关； ②可能与人和秋千坐垫的总质量有关； ③可能与秋千的摆幅（摆动时人离开中心点的最大距离）有关； 于是进行了如图实验，将细绳一端固定在O点，另一端拴一小球制成一个摆，让小球自由往返摆动，记录数据如下表： 实验序号 摆长 摆球质量m/g 摆幅/m 摆球往返摆动一次的时间t/s 1 0.7 20 0.05 1.7 2 1.0 20 0.08 2.0 3 1.0 30 0.05 2.0 4 1.0 30 0.08 2.0 5 1.3 20 0.05 2.3 请回答下列问题： (1)实验3、4探究的是摆往返摆动一次的时间跟 （填“摆长”“摆球质量”或“摆幅”）的关系； (2)从本次实验可以得到结论：摆往返摆动一次的时间由 决定； (3)本实验用到的主要科学研究方法是 ； (4)摆钟的摆动类似于秋千的往返摆动。某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调 （填“长”或“短”）； (5)关于科学探究，下列说法中错误的是______。 A．善于发现问题，提出问题是科学探究的第一步 B．没有猜想和假设，便不可能有科学的解释 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】(1)摆幅；(2)摆长；(3)控制变量法；(4)短；(5)C 【解析】（1）由实验数据知，3、4两次实验中摆长和摆球质量都相同，摆动幅度不同，所以探究的是摆球往返摆动一次的时间跟摆幅的关系。 （2）由2、3次试验可知，摆球往返摆动一次的时间与摆球的质量无关，由3、4次试验可知，摆球往返摆动一次的时间与摆球的摆幅无关，由1、5两次实验可知，摆球往返摆动一次的时间与摆球的摆长有关，从本次实验可以得到的结论是∶摆往返摆动一次的时间由摆长决定。 （3）本实验用到的科学研究方法是: 控制变量法，控制其它量相同，只改变其中的一个量。 （4）摆钟是利用本实验的原理制成的，根据摆往返摆动一次的时间由摆长决定，摆长越长，往返摆动一次的时间越长；某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调短。 （5）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； A．善于发现问题，提出问题是科学探究的第一步，故正确，不A符合题意; B．没有猜想和假设，便不可能有科学的解释，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，故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，故D正确，不符合题意。 故选C。 题型2 探究过程和方法 1．提出问题：钟摆摆动的快慢跟什么因素有关呢？ 2．猜想与假设 猜想①：摆动的快慢，可能跟摆锤的摆重有关？ 猜想②：摆动的快慢，可能跟偏离的摆角有关？ 猜想③：摆动的快慢，可能跟摆的摆长有关？ 3．设计实验与制订计划 简化实验装置 实验需要什么仪器 三个因素应一一分析进行排除（控制变量法） 设计实验表格 4．进行实验与收集证据 按照制订的方案去进行实验操作，并对实验现象、数据进行观察与记录。 5．分析与论证 摆线长度相同时，摆球的快慢与摆球的轻重以及摆动的角度无关。 摆球摆动一次的时间只跟悬线的长短有关;悬线越长，摆球的摆动越慢。 6．评估 对探究过程与结果进行推敲，审视实验方案是否有问题、有无需要进一步改进的地方，实验数据测量的是否准确，怎样做能够使误差更小；实验的结论与生活经验和事实是否符合；哪些实验前没有考虑到的因素可能对实验产生了影响；实验过程中遇到了哪些困难，是怎样解决的，有什么经验和教训，等等。 7．交流与合作 【归纳总结】探究过程：提出问题→猜想与假设→设计实验与制定计划→进行实验与收集证据→分析与论证→评估→交流与合作 探究方法：除了控制变量法，还有转换法、理想模型法、等效替代法、理想实验法等 【典例2-1】科学探究一般包括“提出问题”“猜想与假设”“设计实验、制订方案”“进行实验、收集证据”“得出结论、作出解释”等环节。小刚同学正在游乐场观察一位小朋友荡秋千，他注意到：秋千在来回摆动时，每一次摆动的时间似乎都相等。这一过程属于（　　） A．猜想与假设 B．设计实验、制订方案 C．进行实验、收集证据 D．得出结论、作出解释 【答案】A 【解析】由题意可知，小刚同学观察到：秋千在来回摆动时，每一次摆动的时间似乎相等，这仅是小刚同学的猜想与假设，下一步设计实验、进行实验，所以这一过程属于科学探究中的“猜想与假设”，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【典例2-2】研究单摆摆动一次的时间与哪些因素有关时，采用的物理研究方法是（　　） A．控制变量法 B．建立模型法 C．等效替代法 D．微小量放大法 【答案】A 【解析】单摆摆动一次的时间猜测可能与摆球的质量、摆绳的长度、摆动的角度等因素有关，物理学中对于多变量的问题，常常采用控制变量的方法进行研究。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 跟踪训练1 曹冲称象时，主要用到的科学方法是（　　） A．控制变量法 B．等效替代法 C．放大法 D．类比法 【答案】B 【解析】曹冲称象是用石头的质量等效替代大象的质量，测出石头质量就知道大象质量，运用了等效替代法，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 跟踪训练2 青春期的女生声音变得尖细，而男生变得低沉，就其原因，王青同学建议可以上网查询。“王青同学建议可以上网查询”属于科学探究环节中的（　　） A．提出问题 B．猜想与假设 C．设计实验、制订方案 D．进行实验、收集证据 【答案】C 【解析】A．青春期的女生声音变得尖细，而男生变得低沉的原因是什么?是提出问题，故A不符合题意； B．猜想男生和女生声音不同可能与哪些因素有关，是猜想与假设，故B不符合题意； C．确定明确的探究目标，选择可行的探究工具，列出完整的探究步骤是制定计划，可以通过网络查询的方式得到结果是设计实验，故C符合题意； D．根据计划，进行实验操作，是进行实验，故D不符合题意。 故选C 。 跟踪训练3 我们学习物理，也应该像科学家那样注意观察和思考，勤于探究。科学探究的第一步是（　　） A．猜想与假设 B．交流与合作 C．提出问题 D．分析论证 【答案】C 【解析】科学探究过程一般要经历的主要环节有：提出问题，猜想与假设、制定计划、收集证据，评估。故科学探究的第一步是提出问题，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【能力培优练】 1．小鹿在奶茶店买热饮时发现：用透明塑料杯装的热奶茶，杯子会变软变形；而用厚纸杯装的热奶茶，杯子保持形状不变。她猜想这可能与“材料的导热性”有关。设计了如下的实验方案：①取两个同款透明塑料杯甲和乙，甲杯装70℃的热水，乙杯装等量5℃的冷水，静置 5min后，观察到甲杯变软凹陷，乙杯形状不变；②取一个透明塑料杯丙和同规格的纸杯丁，两杯均装入等量 70℃的热水，静置 5min后，观察到丙杯变软凹陷，丁杯无变化。上述哪个方案可以验证小鹿的猜想（ ） A．①和②都可以 B．只有① C．只有② D．①和②都不可以 【答案】C 【解析】小鹿猜想杯子变软变形与 “材料的导热性” 有关。在探究某个因素对现象的影响时，需要采用控制变量法，即只改变要探究的因素，其他因素保持相同。 方案①中，取两个同款透明塑料杯甲和乙，甲杯装 70℃的热水，乙杯装 5℃的冷水，变量是水的温度，而不是材料的导热性，所以①不能验证小鹿的猜想； 方案②中，取一个透明塑料杯丙和同规格的纸杯丁，透明塑料杯丙和纸杯丁，装入等量 70℃的热水，变量是材料，能探究材料的导热性对杯子是否变形的影响，所以②可以验证猜想。可见，只有②能够验证小鹿的猜想。 故选C。 2．为了研究单摆摆动的周期与摆线长度的关系，应保持（　　） A．摆线的长度和摆球的质量不变，改变摆动的幅度 B．摆线的长度和摆动的幅度不变，改变摆球的质量 C．摆动的幅度和摆球的质量不变，改变摆线的长度 D．摆动的幅度和摆球的质量，摆线的长度都不变，改变摆球的形状 【答案】C 【解析】为了研究单摆摆动的周期与摆线长度的关系，根据控制变量法，探究因素不同，其它因素均应保持相同，即应保持幅度和摆球的质量及其它相关因素相同，改变摆的长度，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 3．伽利略在研究单摆时，采用了最常见的探究物理规律的方法：每次只让一个因素改变，保持其他因素 ，这种方法叫作 。他发现无论摆动的幅度是大些还是小些，完成一次摆动的 是相同的，在物理学中这叫 原理。 【答案】不变；控制变量法；时间；摆的等时性 【解析】伽利略在研究单摆时，每次只让一个因素改变，而在改变这一个因素的同时保持其他因素不变，这种研究方法在物理学中叫做控制变量法。 研究中发现，无论单摆的摆动幅度是大些还是小些，完成一次摆动的时间均相同，这在物理学中叫做摆的等时性原理。 4．意大利科学家伽利略开创了以实验为基础并具有严密逻体系和数学表述的近代科学，被后人誉为“近代科学之父”根据伽利略对单摆的研究，用相同材料制成的三个单摆中，请判断：摆动最慢的是 ，最快的是 (均选填“甲”､“乙”或“丙”) 。 【答案】丙；甲 【解析】根据单摆的长度不同，摆动的快慢不同，摆绳越长，往复摆动一次的周期越长，故摆动越慢，故丙最慢。 甲的摆绳最短，故摆动的速度最快。 5．小明购买乒乓球时，分别挑选了有缝和无缝乒乓球从同一高度静止释放，比较它们反弹的高度，由此判断哪种乒乓球的弹性更好。此操作属于科学探究环节中的（　　） A．提出问题 B．进行实验 C．猜想和假设 D．交流与评估 【答案】B 【解析】挑选有缝和无缝乒乓球从同一高度静止释放，比较它们反弹的高度，由此判断哪种乒乓球的弹性更好，属于实验操作环节，所以此操作属于科学探究环节中的进行实验，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 6．2024奥运冠军孙颖莎挑选乒乓球时，用到的方法很符合物理科学探究的某一方法，她总是将几只待选的乒乓球从固定的位置放手，观察乒乓球反弹的高度，选择反弹较高的乒乓球。她的方法类似于科学探究中的（ ） A．等效替代法 B．控制变量法 C．类比法 D．转换法 【答案】B 【解析】A．等效替代法主要是用一种情况或过程来替代另一种情况或过程，从而简化问题。在这个问题中，孙颖莎并没有用一种情况来替代另一种情况，所以不是等效替代法，故A不符合题意； B．当研究多个变量之间的关系时，为了明确其中一个变量对结果的影响，需要控制其他变量保持不变。在这个问题中，孙颖莎只改变了乒乓球（自变量），而保持了放手的高度（控制变量）和观察反弹高度（因变量）的方法不变，通过反弹高度来挑选乒乓球，符合控制变量法的核心思想，故B符合题意； C．类比法是通过比较两个相似的事物或过程，来推断它们之间的共同性质或规律。在这个问题中，孙颖莎并没有进行类比，所以不是类比法，故C不符合题意； D．转换法主要是将不易观察或测量的物理量转换为易于观察或测量的物理量。虽然孙颖莎是在观察乒乓球的反弹高度，但这并不是将不易观察的物理量转换为易于观察的物理量，所以不是转换法，故D不符合题意。 故选B。 7．几名同学在荡秋千时，感到秋千往返摆动的时间是有规律的，于是他们进行了如图甲所示实验，将细绳一端固定在O点，另一端拴一小球制成一个摆，让小球自由往返摆动，记录的数据如下表所示。 实验序号 摆长l/m 摆球质量/g 摆幅/m 摆球往返摆动一次的时间/s 1 0.7 20 0.05 1.7 2 1 20 0.08 2 3 1 30 0.05 2 4 1 30 0.08 2 5 1.3 20 0.05 2.3 请回答下列问题： (1)在探究过程中，每次只改变一个因素，保持其他因素不变，这种方法叫 法； (2)科学探究过程有下列四个要素，它们的正确顺序是 ； A．解释 B．证据 C．交流 D．问题 (3)在3、4实验中，控制摆长、 不变，只改变摆幅，探究摆球往返摆动一次的时间跟 （选填“摆长” “摆球质量”或“摆幅”） 的关系； (4)从本次实验可以得到的结论是：摆球往返摆动一次的时间只跟 有关； (5)摆钟是利用本实验的原理制成的。小强周六上午发现家里摆钟如图乙所示，显示的时间是 。小强看了一下自己正常使用的电子表，时间是10∶15，摆钟显示的时间是不准确的。要调准它，小强先把摆钟的指针拨到10∶15，再将摆钟的摆长稍微调 （选填“长”或“短”）些。 【答案】(1)控制变量；(2)DBAC；(3)摆球质量；摆幅 (4)摆长；(5) 10∶10；短 【解析】（1）在科学探究过程中，由于某种现象有多个因素影响，故每次只改变一个因素，保持其他因素不变，这种方法叫控制变量法。 （2）科学探究过程一般有以下步骤：①发现并提出问题；②做出猜想与假设；③设定实验与制定计划；④进行实验与收集科学的证据；⑤分析与论证；⑥评估；⑦交流与合作。故科学探究过程有下列四个要素，它们的正确顺序是DBAC。 （3）[1][2]根据控制变量法知，在3、4实验中，探究摆球摆动一次时间与摆幅的关系，必须控制摆长、摆球质量相同，而摆幅不同。只改变摆幅，探究摆球往返摆动一次的时间跟摆幅的关系。 （4）由实验记录的数据知，摆长不变时，摆球往返摆动一次的时间不变。故从本次实验可以得到的结论是：摆球往返摆动一次的时间只跟摆长有关。 （5）[1]小强周六上午发现家里摆钟如图乙所示，时针指在10点处，分针指在10分钟处，故显示的时间是10∶10。 [2]小强看了一下自己正常使用的电子表，时间是10∶15，摆钟显示的时间是不准确的。要调准它，小强先把摆钟的指针拨到10∶15，再将摆钟的时间变短，根据摆长与时间关系知，再将摆钟的摆长稍微调短些。 8．如图所示为单摆摆动的过程图，同学们猜想摆球往返一次的时间可能与摆线长L和夹角θ有关。若探究摆球往返次的时间与夹角θ的关系，探究过程中应控制 不变，改变 。 【答案】L；θ 【解析】探究摆球往返次的时间与夹角θ的关系，应控制其他因素相同，控制摆线长L不变只改变夹角θ大小。 9．科学家 最先对摆的运动进行了科学探究并得出了摆的运动规律，称为摆的 原理，实验时，他运用的科学方法是 法。 【答案】伽利略；等时性；控制变量 【解析】最先对摆的运动时行探究的是科学家伽利略。 通过探究得出的摆的运动规律是：不论摆动幅度（摆角小于5度时）大些还是小此，完成一次摆动的时间是相同的，这个规律称为摆的等时性原理。 在进行此实验探究时，需要保持摆的长度相同，改变摆动的幅度，运用了控制变量法。。 10．月考的成绩公布了，小明的物理考了70分，同桌小聪考了85分。小明心想：小聪的物理学习为什么比我好呢？是他比我更聪明吗？还是比我更努力呢？还是方法更科学呢？为了弄清这个问题，此后的一段时间里小明开始认真观察起小聪的学习过程来。这其实就是一个科学探究。“小聪的物理学习为什么比我好呢”相当于 环节；“是他比我更聪明吗？还是比我更努力呢？还是方法更科学呢”相当于 环节，当影响因素大于或等于两个时，需用到 法，每次只研究其中一个影响因素，而保持其他因素不变；“此后的一段时间里小明开始认真观察起小聪的学习过程来”相当于 环节。 【答案】提出问题；猜想与假设；控制变量；进行实验与搜集数据 【解析】科学探究的七大步骤：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与搜集数据、分析与论证、评估、交流与合作。“小聪的物理学习为什么比我好呢”，是在提出问题，所以属于提出问题环节；“是他比我更聪明吗？还是比我更努力呢？还是方法更科学呢”是在提出假设，所以属于猜想与假设环节。 当影响因素大于或等于两种时，每次只研究一种影响因素，同时需要控制其它影响因素相同的研究方法称为控制变量法。 “此后的一段时间里小明开始认真观察起小聪的学习过程来”，是在收集证据，所以属于进行实验与搜集数据环节。 【链接中考】 1．（重庆市渝北区实验中学校2024—2025学年八年级上学期期中）高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”，是一种不文明行为，会带来很大的社会危害。小英同学想对此现象作一些相关的探究：她通过认真的观察和思考后认为物体下落的速度快慢可能与物体的质量大小有关，这一环节属于科学探究中的（ ） A．猜想假设 B．设计实验 C．进行实验 D．分析论证 【答案】A 【解析】A．猜想假设是指的根据生活中的现象，提出合理的猜测，比如，观察到质量大的物体，先落地，质量小的物体后落地，从而猜测物体下落的速度快慢可能与物体的质量大小有关，属于猜想与假设，故A符合题意； B．设计实验是针对猜想，找到变量，改变变量，其他的物理量相同，故需要选择不同质量的小球，从同一高度静止落下，记录落地的时间，比较落地的时间，从而判断速度的大小，故B不符合题意； C．进行实验，针对设计方案，进行实验操作，获取实验数据，故C不符合题意； D．分析论证指的是分析实验现象，得出实验结论，故D不符合题意。 故选A。 2．（2024年海南省乐东黎族自治县第一次中考模拟）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。 3．（江西省南昌市2024-2025学年八年级上学期11月期中）小明和小华想研究单摆往返一次的时间是否与摆长有关。如图所示，悬点O到小球的距离L为摆长 （小球的直径已知）。 (1)该探究所需的测量工具有量角器、 和 ； (2)该同学发现小球往返摆动一次的时间不易测准，于是他测出小球往返摆动20次的总时间，再算出往返摆动一次的时间； ①下列物理量的测量也可采用类似方法的是 A．物理书中一张纸的厚度 B．一支铅笔的长度 C．一条曲线的长度 D．一枚硬币的直径 ②采用这种方法的目的是减小测量的 (3)每次让小球由静止释放，且保持释放时悬线和竖直方向的夹角不变，改变摆长进行探究，记录结果如下表，补全表格中的数据 。 实验次数 摆长L/ cm 小球往返摆动20次的总时间14/8 小球往返摆动一次的时间t/s 1 60.0 31.6 1.58 2 80.0 36.2 3 100.0 40.0 2.00 (4)结论：同一小球由静止释放，且保持释放时悬线和竖直方向的 不变，摆长越长，小球往返摆动一次的时间越 。 【答案】(1)刻度尺；停表 （或秒表）；(2) A；误差；(3)1.81；(4)夹角；长（或多） 【解析】（1）由表格数据知道，实验需要控制摆下时的角度不变，改变摆长，测量小球往返摆动的时间，故该探究所需的测量工具有量角器、刻度尺和秒表。 （2）①小球往返摆动一次的时间不易测准，于是测出小球往返摆动十次的总时间，再算出往返摆动一次的时间，该方法为累计法。 A．物理书中一张纸的厚度很小，小于刻度尺的分度值，很难直接测量，故可以先测量一整本书的厚度，再除以纸张的数量，从而得到一张纸的厚度，采用了累计法，故A符合题意； B．一支铅笔的长度较长，可以直接使用刻度尺测量，故B不符合题意； C．一条曲线的长度，可以用化曲为直的方法测量长度，故C不符合题意； D.一枚硬币的直径，可以用两个三角板和一把刻度尺测量，故D不符合题意。 故选A。 ②由于所测量的物体小于分度值，直接测量时会产生较大的误差，故采用这种方法的目的是减小测量的误差。 （3）小球往返摆动20次的总时间为31.6s,则小球往返摆动一次的时间为 （4）根据控制变量法，同一小球由静止释放，且保持释放时悬线和竖直方向的夹角不变，由表中数据知道，摆长越长，小球往返摆动一次的时间越长。 4．（江西省赣州市上犹县2024-2025学年八年级上学期期末）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】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。 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。 5．（江西省部分学校2024-2025学年八年级上学期10月月考）如图所示是降落伞的结构，增加飞行时间是设计降落伞的重要目标。 【提出问题】 科技小组想：降落伞在空中飞行的时间与什么因素有关？ 【猜想与假设】 猜想一：可能与伞绳的长度有关 猜想二：可能与伞衣的形状有关 猜想三：可能与伞衣的面积有关 【设计实验与制定计划】 科技小组通过改变伞绳的长度、伞衣的形状、伞衣的面积，进行了多次实验，数据如下表所示： 实验次数 伞绳的长度 伞衣的形状 伞衣的面积 降落的高度 降落伞总质量 降落伞飞行的时间 1 1m 圆形 0.5m2 3m 20g 3.67s 2 1m 圆形 1m2 3m 20g 5.82s 3 1m 圆形 1m2 3m 20g 4.91s 4 1m 正方形 1m2 3m 20g 5.81s 5 1.5m 正方形 1m2 3m 20g 5.82s 6 1.5m 正方形 1m2 6m 20g 9.24s 【分析与论证】 (1)该探究实验所需的测量工具有电子秤、电子秒表和 ； (2)要想验证猜想一，需要选择的实验次数是4和 ； (3)分析实验次数1和2得出的结论是：在其他因素相同时，伞衣的面积越大，降落伞飞行的时间越 ； (4)该实验运用到的基本方法是 ； (5)【评估与反思】除了上述猜想外，由实验数据分析可知，降落伞的飞行时间还可能与 和 有关； (6)下列选项中，可以增大跳伞比赛运动员在空中的飞行时间，减缓下降速度实现安全着陆的是______。 A．自由下落一段时间后再打开降落伞 B．从更高的山顶或高空跳下进行比赛 C．选择伞衣面积较小的降落伞比赛 【答案】(1)皮尺（或卷尺）；(2)5；(3)长；(4)控制变量法；(5)降落的高度；降落伞总质量；(6)B 【解析】（1）由表格数据可知，实验中需要测量伞绳的长度、降落伞总质量、降落的高度和降落伞飞行的时间，需要的测量工具有电子秤、电子秒表，还需要皮尺或卷尺测量伞绳的长度和降落的高度。 （2）要想验证猜想一与伞绳的长度有关，需要控制伞衣的形状、伞衣面积、降落的高度、降落伞的总质量等其他因素相同，应选择实验次数4和5。 （3）分析实验次数1和2可知，第1次飞行3.67s，第2次飞行5.82s，得出的结论是：在伞绳的长度和伞衣的形状、降落的高度、降落伞的总质量都相同时，伞衣的面积越大，降落伞飞行的时间越长。 （4）猜想中影响降落伞在空中飞行时间的因素有许多，实验中，常用的方法是先考察其中一个因素对所研究问题的影响，而保持其他因素不变，所以运用了控制变量法。 （5）由实验次数2和3的数据可知，影响降落伞飞行时间的因素还有降落伞总质量；由实验次数5和6的数据可知，影响降落伞飞行时间的因素还有降落的高度。 （6）A．自由下落一段时间后再打开降落伞，会使得下降速度更大，降落时间更短，故A不符合题意； BC．由上述探究实验可知，增大降落伞在空中飞行的时间方法是减小降落伞总质量、增大伞衣的面积和增大降落的高度，故B符合题意，C不符合题意。 故选B。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $