1.4 尝试科学探究（分层作业）物理新教材沪粤版八年级上册

**基本信息** 初中物理新授课同步练，以“尝试科学探究”为主题，分A（巩固）、B（进阶）、C（拔高）三层，覆盖“探究摆的奥秘”“科学探究的过程”知识点，通过基础巩固-综合应用-拓展探究路径，培养科学探究与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A组|摆的等时性原理、科学探究环节|基础选择/填空，如伽利略发现者判断、探究环节识别，夯实物理观念| |B组|实验设计与数据分析|控制变量法应用（摆长/质量/摆角对周期影响）、数据表格分析，培养科学推理| |C组|复杂情境与跨应用|水银摆自动调节原理分析、纸飞机飞行距离影响因素探究，提升质疑创新|

1.4 尝试科学探究 探究摆的奥秘知识点1 1．C 2．水银与其它金属一样具有热胀冷缩的性质，温度升高，金属摆杆伸长，重心下移，而摆锤的玻璃管中水银受热膨胀，重心会上移，摆杆重心下移而水银重心上移，保证摆长重心不变，这样就不需要人工调节。 3．（1）摆的振动快慢与摆球的质量有关吗；（2）= > 4．（1）甲乙；（2）乙丙；（3）长度 无关；（4）下 5．（1）1.2；（2）实验中，可以采用测量多次求平均值的方法来减小误差，所以测量方法为：测量摆锤摆动n次的时间t，则摆锤摆动一次的时间为；（3）刻度尺；（4）实验中需要测量不同摆长下摆锤摆动30次的时间t，实验表格如下表所示： 实验次数 摆长L/m 摆动30次所用的时间t/s 1 2 3 6．3 7．（1）长；（2）；（3）C；（4） 4；（5）见解析 科学探究的过程知识点2 8．B 9．A 10．A 11．提出问题 猜想和假设 12．提出问题 进行实验 13．提出问题 猜想与假设 控制变量 进行实验与搜集数据 14．进行实验与收集数据 减小误差 15．C 16．A 17．B 18．A 19．形状 控制变量 20．模型法 21．猜想与假设 进行实验、收集证据 22．实验 物理观念 科学思维 23．（1）发射点到落地点的距离 刻度尺/卷尺；（2）避免偶然性，让实验结果更准确可靠；（3）45°；（4）自身体重 24．（1）摆幅；（2）摆长；（3）控制变量法；（4）短 25．B 26．C 27．B 28．C 29．杨振宁 猜想与假设 30． 伽利略 ④ 31．球的型号 32．（1）60s ；（2）C；（3）当摆线长度、摆角大小相同时，摆球摆动一次所用的时间与摆球质量无关 33．（1）相同；（2）先变大后变小 减小；（3）减小误差；（4）纸飞机的飞行距离还可能与纸飞机质量、厚度、材质、机翼大小、机翼形状、飞出时的初速度或高度等有关。（5）发射的橡皮筋左右位置不对称/纸飞机的重心不在其中心轴上/纸飞机两边不对称/机翼不平整等 34．将玻璃杯中的机油放入冰箱降温，保持玻璃板倾斜角度不变，用滴管从玻璃杯中吸取等量降温后的机油滴在玻璃板的上端同一位置，用秒表记录机油在玻璃板上流动30cm所需的时间t2。 35．（1）C；（2）1、4、5 不正确；（3）长；（4）小于；（5）增大 36．（1）湖泊；（2）①；（3）③；（4）不可信 各个角度没做全实验，具有偶然性；（5）使石块转动更快，从而带动其下面的水在非常短的时间内更加快速流动 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.4 尝试科学探究 目 录 A组 巩固过关 知识点1：探究摆的奥秘 知识点2：科学探究的过程 B组 能力进阶 C组 思维拔高 探究摆的奥秘知识点1 1．世界上最早的摆钟是利用摆的等时性原理制成的，这个原理的发现者是（　　） A．爱因斯坦 B．牛顿 C．伽利略 D．惠更斯 【答案】C 【解析】摆的等时性原理，是意大利科学家伽利略首先发现的，通过研究得出单摆的摆动周期跟摆的长度有关，与摆的质量等无关；惠更斯根据这一原理制作了世界上第一只摆钟。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 2．400年前伽利略发现了摆的等时性原理，现代使用的机械摆钟就是据此制成的，摆钟走时快慢和摆长有关，摆长相同，摆的振动周期相同。大部分机械钟钟摆都是金属制成的，若温度升高，导致摆钟的摆长变长，钟走时就会变慢，当钟走慢时，金属摆杆重心下移，这时需要人工旋转摆锤上的螺丝，往上调整摆锤[图（a）]，让摆锤重心上移，使摆钟的摆长回复原长，钟走时回复准确。上海“大来时间博物馆”里有一座四面透明的四明钟[图（b）]，该钟钟摆比较特殊，钟摆上部的摆杆由金属制成，钟摆下部的摆锤是在玻璃管中填充水银制成[图（c）]，称为水银摆。玻璃管中水银没有装满，当环境温度变化时，该钟可以自动调节钟摆摆长，查阅资料可知，水银与其它金属一样具有热胀冷缩的性质，请分析说明温度升高时，水银摆不需要人工调节摆长的原因：______________。        【答案】见解析所示 【解析】水银与其它金属一样具有热胀冷缩的性质，温度升高，金属摆杆伸长，重心下移，而摆锤的玻璃管中水银受热膨胀，重心会上移，摆杆重心下移而水银重心上移，保证摆长重心不变，这样就不需要人工调节。 3．阅读下列材料，回答题． 伽利略对摆动的研究 意大利科学家伽利略（1564—1642）是物理学的伟大先驱．他在比萨大学读书时对摆动规律的研究，是他第一个重要的科学发现．据说，某个星期天，伽利略在比萨大教堂参加活动，教堂穹顶上的吊灯因风吹过不停地摆动．伽利略被摆动的节奏吸引住了．他发现，尽管吊灯的摆动幅度越来越小，但每一次摆动的时间似乎相等． 伽利略决定仔细地观察．他知道脉搏的跳动是有规律的，于是便按着脉注视着灯的摆动，发现每往返摆动一次的时间的确相同．这使他又冒出一个疑问：假如吊灯受到强风吹动，摆得高了一些，以后每次摆动的时间还是一样的吗？回到宿舍后，他用铁块制成一个摆，把铁块拉到不同高度，用脉搏细心地测定摆动所用的时间．结果表明，每次摆动的时间仍然相同．尽管用脉搏测量时间并不精确，但已经可以证明他最初的想法是正确的，即“不论摆动的幅度大些还是小些，完成一次摆动的时间是一样的”．这在物理学中叫做“摆的等时性”．各种机械摆钟都是根据这个原理制作的．后来，伽利略又把不同质量的铁块系在绳端作摆锤进行实验．他发现，只要用同一条摆绳，摆动一次的时间并不受摆锤质量的影响．随后伽利略又想，如果将绳缩短，会不会摆动得快些？于是他用相同的摆锤，用不同的绳长做实验，结果证明他的推测是对的．他当时得出了结论：“摆绳越长，往复摆动一次的时间（称为周期）就越长．” 人们对摆动的研究是逐步深入的．伽利略逝世30多年后，荷兰物理学家惠更斯找到了摆的周期与摆长间的数学关系．直到牛顿发现了万有引力定律，才对摆动的规律做出了圆满的解释． 摆的等时性研究，使人们对钟表的计时研究得到了发展，方便了人们的生活． 请根据上述材料回答下列问题： （1）依据伽利略的研究提出一个可探究的科学问题：___________________？ （2）实际生活中的摆，可以抽象成一根不可伸长的细线和一个体积可忽略的小球组成的单摆模型．如图甲所示，A、B两点等高，O点在悬挂点P的正下方，若不计空气阻力，小球从A点静止释放经过O点到达B点，依据对称性从A点到O点的时间和从O点到B点的时间相等． ①如图乙所示，若小球从A点静止释放经过O点到B点的时间为t，从A′点静止释放经过O点到B′点的时间为t′，A、B两点等高，A′、B′两点等高，则t______t′．（选填“=”“>”或“<”） ②若小球从A点静止释放后，摆到最低点时由于摆线碰到固定在P点正下方P′处的障碍物，使得小球只能绕P′点上摆到与A点等高的C点，如图丙所示，则小球从A点到O点的时间tAO和小球从O点到C点的时间tOC的大小关系为：tAO_________tOC．（选填“=”“>”或“<”） 【答案】 摆的振动快慢与摆球的质量有关吗 = > 【解析】（1）[1]结合实际提出一个可探究的科学问题：摆的振动快慢与摆球的质量有关吗? （2）①[2]不论摆动的幅度大些还是小些，完成一次摆动的时间是一样的”．这在物理学中叫做“摆的等时性”．如图乙所示，若小球从A点静止释放经过O点到B点的时间为t，从A′点静止释放经过O点到B′点的时间为t′，A、B两点等高，A′、B′两点等高，则t=t′； ②[3]摆绳越长，往复摆动一次的时间(称为周期)就越长．小球从A点静止释放后，摆到最低点时由于摆线碰到固定在P点正下方P′处的障碍物，使得小球只能绕P′点上摆到与A点等高的C点，如图丙所示，则摆的绳子变短了，故周期变小了，所以，小球从A点到O点的时间tAO和小球从O点到C点的时间tOC的大小关系为tAO>tOC． 4．如图所示的是小明探究摆的等时性原理的装置，由于没有计时工具，为了完成该实验，小明对实验装置进行了改进。他每次让小球由静止同时释放，观察小球是否同时撞击木块C，比较单摆摆动的时间是否相同。（A球和B球质量不相等，即球的轻重不同，） （1）为了探究单摆摆动时间与小球质量是否有关应该选择______两图。 （2）为了探究单摆摆动时间与摆角是否有关应该选择______两图。 （3）小明做完探究后，得到的结论是：摆的快慢程度只与摆的______有关，与摆球的质量、摆角的大小______（选填“有关”或“无关”）。 （4）丁图是小明家的摆钟示意图，该摆钟走快了，小明应该将螺丝向______（填“上”或“下”）调节。 【答案】（1）甲乙；（2）乙丙；（3）长度 无关；（4）下 【解析】（1）为了探究单摆摆动时间与小球质量是否有关，需要控制摆角相同，而质量不同，应该选择甲乙两图。 （2）为了探究单摆摆动时间与小球摆角是否有关，需要控制质量相同，而摆角不同，应该选择乙丙两图。 （3）[1][2]根据所学的知识，结合生活经验可得到的结论是：摆的快慢程度只与摆的长度有关，与摆球的质量、摆角的大小无关，摆的长度越长，往返摆动一次所用的时间越长。 （4）摆钟走快了，说明钟表往返摆动一次所用的时间越短，所以应该将表的摆长调长些，即增大摆的长度，应该将螺丝向下调节。 5．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”是指在摆角较小的时候，同一个摆来回摆动一次所需要的时间T是一个定值，与摆动的幅度无关，我们把这个时间T称为“周期”，如图所示）。 （1）小雨用机械停表测量T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______s； （2）小雨认为只测量一次摆锤的周期T，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n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T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，并写出具体的测量步骤：______； （3）探究“摆的周期T和摆长L的关系”实验中，为了测量摆长L，还需要增加的测量器材是______； （4）设计记录数据的表格（将划线处补充完整，不需要填数据）。 实验次数 ①______ ②______ 1 2 3 【答案】（1）1.2；（2）见解析；（3）刻度尺；（4）见解析 见解析 【解析】（1）表的中间表盘上，1min中间有两个小格，所以一个小格代表0.5min，指针在“0”和“1”之间；在秒表的大表盘上，1s之间有10个小格，所以一个小格代表0.1s，指针在1.2s处，所以秒针指示的时间为1.2s，即秒表的读数为1.2s。 （2）实验中，可以采用测量多次求平均值的方法来减小误差，所以测量方法为：测量摆锤摆动n次的时间t，则摆锤摆动一次的时间为。 （3）研究摆球摆动周期与摆长的关系时，需要控制摆球材料、质量相同，改变摆长，所以需要用到刻度尺测量摆长。 （4）实验中需要测量不同摆长下摆锤摆动30次的时间t，实验表格如下表所示： 实验次数 摆长L/m 摆动30次所用的时间t/s 1 2 3 6．摆钟是根据摆的等时性原理制成的，某摆球来回摆动60次所用的时间为3分钟，则该摆球来回摆动一次的时间为______秒。 【答案】3 【解析】已知摆球来回摆动60次所用的时间为3分钟，则摆球来回摆动一次所用的时间为 7．阅读材料，回答问题。 单摆 用一根长度不变、质量可忽略不计的细线悬挂一个小球，在重力作用下从一定的高度在竖直平面内做周期运动，就成为单摆。如图甲所示，小球在A、B之间来回摆动，从绳的上端到小球球心的距离叫摆长，用L表示，单位：米。单摆在摆动过程中速度会发生变化，向下摆动速度会增大，向上摆动速度会减小。 单摆来回摆动一次的时间叫作周期，用T表示，单位：秒。由于单摆来回摆动一次的时间较短，直接测量误差较大。意大利物理学家伽利略发现：在一定的范围内，不论摆动的幅度多大，单摆完成一次摆动的时间总相同，即摆的等时性原理。因此，通过测量单摆来回摆动多次的时间，再计算出来回摆动一次的时间，可提高周期测量的准确性。 小明在某次实验中探究了周期T与摆长L的关系，获得的数据如表所示： 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 摆长L/m 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 周期T/s 1.1 1.3 1.4 1.5 1.7 1.8 1.9 2.0 周期平方 1.2 1.6 2.0 2.3 2.9 3.2 3.6 4.0 摆钟（如图乙所示），荡秋千等就是生活中的单摆。 （1）从表中数据可知，单摆的摆长L越长，周期T越_________（选填“短”或“长”）。 （2）请根据表中数据，在图丙中作出单摆周期的平方与摆长L的关系图像_________。 （3）关于单摆，下列说法正确的是_________ A．小球从A摆向B的过程中，经过E点的速度小于经过F点的速度 B．在一定的范围内，若将小球拉到更高的位置由静止释放，则摆动的周期会变长 C．若家里的摆钟慢了，可通过缩短摆长进行校正 （4）由（2）问中的图像可知，单摆的周期T与_________（选填“”“”或“”）成正比。要做一个周期为4s的单摆，其摆长L应该为_________m。 （5）请用自己的话解释公园中不同高度的秋千的设计思路：_________。 【答案】（1）长；（2）；（3）C；（4） 4；（5）见解析 【解析】（1）由表格数据可知，摆长越长，摆动一次所需的时间越长，也就是周期越长。 （2）根据表格中的数据描点，然后用直线连接起来，如图所示： （3）A．小球从A摆向B的过程中，E点的动能转为重力势能，动能减小，速度减小，所以经过E点的速度大于经过F点的速度，故A错误； B．在一定的范围内，无论摆动的幅度多大，单摆完成一次摆动的时间总相同，即摆的等时性，与小球拉到的位置无关，故B错误； C．若家里的摆钟慢了，说明摆动周期长了，可通过缩短摆长进行校正，故C正确。 故选C。 （4）[1]由图可知单摆周期的平方T2与摆长L的关系图像是一条过原点的直线，成正比；关系式为 则周期T的关系式为 所以单摆的周期T与成正比。 [2]要做一个周期为4s的单摆，其摆长L应该为 （5）秋千的运动可以看作是一个单摆，其运动周期与秋千的绳长有直接关系，在设计秋千时，要考虑秋千绳子的长度，以确保秋千能够达到理想的周期，从而让使用者能够舒适地荡秋千。 科学探究的过程知识点2 8．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。 9．如图所示，人在路灯下行走，地面上影子的长度会发生改变，有同学根据生活经验猜想，影子长度可能与人和路灯的距离有关。就加点部分而言，属于科学探究中的（　　） A．问题 B．证据 C．解释 D．交流 【答案】A 【解析】人在路灯下行走，地面上影子的长度会发生改变，由此提出影子长度可能与人和路灯的距离有关，属于科学探究中的问题，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 10．不同物体吸收太阳辐射能力不同，小明认为它可能与物体的颜色有关，于是，他将几个完全相同的物体涂上不同颜色放在太阳底下，测出相同时间内物体升高的温度。就“小明认为它可能与物体的颜色有关”这一环节而言，属于科学探究中的（　　） A．猜想与假设 B．证据 C．解释 D．交流 【答案】A 【解析】科学探究的环节通常包括提出问题、猜想与假设、设计实验等。题干中“小明认为它可能与物体的颜色有关”属于“猜想与假设”环节。该环节紧随“提出问题”之后，同属科学探究的初始阶段。 故选A。 11．2023年12月1日，八年级三位同学在放学途中探讨“世界艾滋病日”。甲：“如果艾滋病病毒能够像奥密克戎病毒一样传播会怎么样？”乙：“那人类就又来了一次中世纪黑死病，尸横遍野。大城市的人将会弃房逃向偏僻农村或深山老林，城市房价不是腰斩而是归零了。”；丙“那不看一定，也许科学家、医学家研究出来疫苗或者特效药；还有宅在家中的“小牛顿”又搞出宇宙的什么新定律。”。甲：“如果艾滋病病毒能够像奥密克戎病毒一样传播会怎么样？”应该是科学探究中的________环节，丙和乙的回答相当科学探究中的________环节。 【答案】 提出问题 猜想和假设 【解析】[1][2]科学探究包括：提出问题，猜想与假设，设计实验、制定方案、进行实验、收集证据，得出结论、做出解释，交流、评估和反思等几个环节。“如果艾滋病病毒能够像奥密克戎病毒一样传播会怎么样？”属于提出问题环节；丙和乙的回答相当科学探究中的猜想和假设环节。 12．我们学习物理，应该像科学家那样注意观察和思考，勤于深究，科学探究主要包括以下几个环节：__________，猜想与假设，设计实验、制订方案，__________、收集证据、得出结论、作出解释、交流、评估和反思。 【答案】 提出问题 进行实验 【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，设计实验、制定计划，进行实验、收集证据，分析与论证，评估，交流与合作七个环节，交流合作环节可以贯穿于探究过程的始终。 13．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】[1][2]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。 [3]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。 [4]“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。 14．如图所示。为了比较AB、CD两条线段的长度是否相等，小明用刻度尺测量了两条线段的长度，这一环节是科学探究的 ___________，在测量过程中，小明多次测量求平均值是为了 ___________。 【答案】 进行实验与收集数据 减小误差 【解析】[1]为了比较AB、CD两条线段的长度是否相等，小明用刻度尺测量两条线段的长度进行比较，这一环节，小明用刻度尺实际操作，是科学探究中的进行实验与收集证据。 [2]测量过程中，多次测量求平均值，是为了减小估读时带来的误差，保证实验结果的准确性。 15．不同物体吸收太阳辐射能力不同，小轩同学认为它可能与物体的颜色有关，于是，他测出相同时间内物体升高的温度。就“测出相同时间内物体升高的温度”这一环节而言，属于科学探究中的（     ） A．收集证据 B．猜想假设 C．进行实验 D．分析论证 【答案】C 【解析】A．收集证据是整理实验得到的数据作为论证的依据，故A不符合题意； B．是对问题做出的推测性判断，“认为吸收太阳辐射能力可能与物体颜色有关”是猜想假设，故B不符合题意； C．“测出相同时间内物体升高的温度”是实际动手操作、获取实验数据的过程，属于科学探究的进行实验环节，故C符合题意； D．分析论证是对实验数据处理分析、推导结论，故D不符合题意。 故选C。 16．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，然后王老师给该同学测量体温。从科学探究的角度讲，老师的“测量体温”属于（     ） A．进行实验与收集证据 B．交流与合作 C．评估 D．制订计划与设计实验 【答案】A 【解析】初中物理中科学探究的基本环节包含：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。 本题中，王老师估计同学发烧属于猜想与假设，“测量体温”是通过实际操作获取体温数据，验证猜想是否正确，因此属于进行实验与收集证据。 故选A。 17．装满水的水杯里还能放多少只回形针？学习小组的六位同学分别回家做完实验后，到学校比一比看谁放入的回形针最多？大家还试图找出影响放入回形针数目的因素。对于“学习小组的六位同学分别回家做实验”属于科学探究中的（　　） A．问题 B．证据 C．解释 D．交流 【答案】B 【解析】“学习小组的六位同学分别回家做实验”，这个过程是通过实验来获取相关的数据和现象，属于收集证据的环节。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 18．小明准备制作降落伞参加班级的降落伞比赛。他想：降落伞在空中滞留的时间与什么因素有关呢？经过思考，他认为可能跟降落伞的形状和总重有关，于是他使用其它因素相同，形状不同的两个降落伞从同一高度落下，分别测出落到地面的时间。其中“他认为可能跟降落伞的形状和总重有关”这一环节，属于科学探究中的（　　） A．猜想与假设 B．证据 C．解释 D．交流 【答案】A 【解析】“他认为可能跟降落伞的形状和总重有关”是小明基于“降落伞在空中滞留的时间与什么因素有关呢？”这一问题，做出的猜测，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 19．降落伞在空中飞行的时间可能与降落伞的面积、材质、形状和绳长有关。为探究降落伞在空中飞行的时间与它的形状是否有关，应控制其他因素不变，只改变降落伞的__________，这种研究方法叫____________法。 【答案】 形状 控制变量 【解析】[1][2]本题探究降落伞在空中飞行的时间与它的形状是否有关，根据控制变量法的要求，当研究某一个因素对所研究问题的影响时，要保持其他因素不变，只改变这一个因素。所以这里应控制降落伞的面积、材质、绳长等其他因素不变，只改变降落伞的形状。这种每次只改变一个因素，保持其他因素不变的研究方法叫做控制变量法。 20．小慧和同学在研究钟摆的快慢与哪些因素有关的实验探究时，利用细线和小球代替钟摆，这是_______（选填“控制变量法”或者“转换法”或“模型法”）研究方法。 【答案】模型法 【解析】在物理实验中，模型法是指通过构建简化的理想模型来代表复杂的实际系统，以便于研究和分析。本题中，用细线和小球代替钟摆，正是采用了模型法，将复杂的钟摆系统简化为一个易于操作的物理模型，从而探究钟摆快慢的影响因素。 21．某课外学习小组的张勤同学提出了下面的疑问：如右图所示，如果将两个一次性纸杯的杯口向上轻轻叠套起来，用手轻握外面的纸杯，在靠近杯口的上方平行于杯口方向用力吹气，里面的纸杯将会出现什么情况？丁强同学回答：“可能向上跳出，可能压得更紧，也可能静止不动。”丁强同学的回答属于科学探究环节中的___________。其他同学依据张勤的疑问进行实际操作，发现里面的纸杯向上跳出，这属于科学探究环节中的_________。 【答案】 猜想与假设 进行实验、收集证据 【解析】丁强同学对纸杯出现的情况进行猜测，属于科学探究环节中的猜想与假设；其他同学进行实际操作并观察现象，属于进行实验与收集证据。 22．观察和___________是进行科学探究的基本方法，也是认识自然规律的重要途径；物理课程的核心素养包括“___________”“ ___________”“科学探究”和“科学态度与责任”。 【答案】 实验 物理观念 科学思维 【解析】[1][2]观察法和实验法是进行科学研究的基本方法。也是认识自然规律的重要途径。观察法是在自然状态下，研究者按照一定的目的和计划，用自己的感官外加辅助工具，对客观事物进行系统的感知、考察和描述，以发现和验证科学结论。在科学探究过程中，有些问题单凭观察是难以得出结论的，这时就需要通过实验来探究。实验当然也离不开观察，但与单纯的观察不同的是，实验是在人为控制研究对象的条件下进行的观察。实验法是利用特定的器具和材料，通过有目的、有步骤的实验操作和观察、记录分析，发现或验证科学结论。 [3]依物理常识可知：新课标中，物理课程的核心素养包括四个方面的内容：物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。 23．立定跳远是中考体育测试项目之一，实验小组对“影响立定跳远成绩的因素”作出了如下猜想：当同一个人用相同的跳跃力量进行立定跳远时，起跳的角度不同，立定跳远的成绩可能不同。小组成员用弹簧玩具枪、钢球等器材进行了如图所示的实验，并将实验数据记录在下表中。 发射角度/° 15 45 60 发射点到落地点的距离 第一次实验 0.66 0.82 0.74 第二次实验 0.67 0.81 0.75 第三次实验 0.65 0.81 0.74 （1）该实验通过____来反映立定跳远成绩，测量工具除量角器外，还需要_____。 （2）小组成员重复做了三次相同的实验，其目的是____。 （3）比较实验结果可初步得出结论：当同一个人用相同的跳跃力量进行立定跳远时，起跳角度为______时，立定跳远成绩最好。 （4）根据生活经验，再提出一个可能影响立定跳远成绩的因素：_____。 【答案】（1）发射点到落地点的距离 刻度尺/卷尺；（2）避免偶然性，让实验结果更准确可靠；（3）45°；（4）自身体重 【解析】（1）[1][2]本实验用转换法模拟立定跳远，立定跳远成绩是跳远的水平距离，因此用发射点到落地点的距离反映成绩；实验需要测量长度，因此除量角器外还需要刻度尺（卷尺）。 （2）多次重复相同实验，是为了避免单次实验偶然性，让实验结果更准确可靠。 （3）从表格数据可得，发射角度为时，发射点到落地点的距离最大，因此对应立定跳远成绩最好。 （4）结合生活经验，自身体重、起跳用力大小、地面粗糙程度等都可能影响立定跳远成绩，合理即可。 24．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所示的实验，将细绳一端固定在O点，另一端拴一个小球制成一个摆，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 1.0 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）实验序号3、4探究的是摆往返摆动一次的时间跟______（选填“摆长”“摆球质量”或“摆幅”）的关系。 （2）从本次实验可以得到的结论是：摆往返摆动一次的时间由______决定。 （3）本实验用到的研究方法是______。 （4）摆钟是利用本实验的原理制成的。某个摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调______（选填“长”或“短”）些。 【答案】（1）摆幅；（2）摆长；（3）控制变量法；（4）短 【解析】（1）实验 3、4 中，摆长、摆球质量相同，摆幅不同，探究的是摆往返摆动一次的时间跟摆幅的关系。 （2）分析表格数据可知摆往返摆动一次的时间由摆长决定。 （3）实验中控制其他变量不变，研究单一变量的影响，用的是控制变量法。 （4）摆钟变慢，说明摆动一次时间变长，要调准需缩短时间，由实验可知摆长越短，时间越短，则 应将摆长调短一些。 25．日常生活、自然现象中有许多现象会让我们产生疑问，把疑问陈述出来，就形成了问题，但不一定是科学问题。像个人爱好、道德判断、价值选择方面的问题都不属于科学问题。并不是每一个科学问题都可以进行探究，当问题太泛化或太模糊，就难以进行科学探究，一般而言，可以探究的科学问题描述的是两个或多个变量之间的关系，其中的变量必须是可检验的。阅读材料后，请选出你认为是科学问题且可以进行探究的是（　　） A．哪种类型的音乐更好？ B．水的温度越高，水蒸发得越快吗？ C．为减少污染和交通拥堵，应该限制小汽车的使用吗？ D．是什么影响气球贴到墙上？ 【答案】B 【解析】A．哪种类型的音乐更好？属于价值选择方面的问题，不属于科学问题，故A不符合题意； B．水的温度越高，水蒸发得越快吗？陈述方式为改变某个变量，另一个变量会怎样变化？属于科学问题，故B符合题意； C．为减少污染和交通拥堵，应该限制小汽车的使用吗？属于价值选择方面的问题，不属于科学问题，故C不符合题意； D．“是什么影响气球贴到墙上？”属于问题太泛化或太模糊，难以进行科学探究，故D不符合题意。 故选B。 26．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。 27．用一个测量仪器测量某物理量时得到的数据跟物理量之间满足最简单的函数关系。下表所示是该测量仪器测量某物理量时的一组测量值（表中已知量的单位和仪器刻度读数的单位相同）；由表可以推断，若用这个测量仪器去测量一个5.00单位的已知物理量时，仪器的读数是（　　） 已知物理量Q 0.00 1.00 2.00 4.00 6.00 仪器刻度读数S 0.00 0.50 2.00 8.00 18.00 A．10.0 B．12.5 C．13.0 D．16.5 【答案】B 【解析】由表格中数据知，已知物理量每增加n倍，仪器的读数便增加为原来的n的平方倍，5.00是1.00的5倍，则仪器刻度读数S是0.50的25倍，即0.50×25=12.5 故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 28．小丽观察到了生活中的一个现象：冬天哈气时可以产生“白气”，而夏天不能，这是什么原因呢？小丽想到夏天和冬天主要不同的是气温，所以认为是气温决定了是否能哈出白气，为了验证自己的“想法”，在冬天气温很低的时候分别在温度很低的室外和温度较高的室内哈气并观察是否有“白气”产生。“小丽觉得与气温有关”和“验证自己想法的做法”分别属于科学探究的（   ） A．提出问题、猜想与假设 B．提出问题、设计实验与制订方案 C．猜想与假设、设计实验与制订方案 D．猜想与假设、分析与论证 【答案】C 【解析】科学探究的七个环节是：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与搜集证据、分析与论证、评估、交流与合作。“小丽觉得与气温有关”是根据事实提出的猜想，“验证自己想法的做法”则属于设计实验与制订方案。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 29．华人物理学家不仅在学术上取得了卓越的成就，还对全球物理学研究和教育产生了深远的影响。如1957年，李政道与另一位华人物理学家___________（填名字）一起，用“宇称不守恒理论”摘下了物理学的王冠——诺贝尔物理学奖，在该理论还未被实验证明之前，这一理论属于科学探究中的___________环节。 【答案】 杨振宁 猜想与假设 【解析】[1][2]杨振宁的科学贡献中，最为公众熟知的是他与李政道共同提出的弱相互作用中的宇称不守恒理论，这项成果让他们在1957年荣获诺贝尔物理学奖。在该理论还未被实验证明之前，宇称不守恒属于猜想与假设，所以这一理论属于科学探究中的猜想与假设环节。 30．经典力学和实验物理学的先驱________率先用望远镜观察天体运动，他开创了以实验为基础并具有严密逻辑体系和数学表述的近代科学，还曾经在比萨斜塔上将两个质量不同的球体从相同的高度同时由静止丢下，观察两个铅球落地情况。这一操作属于以下科学探究中的________。（填写序号）（①提出问题、②猜想与假设、③制定计划与设计实验、④进行实验与搜集数据、⑤分析与论证、⑥评估、⑦交流与合作） 【答案】 伽利略 ④ 【解析】[1]伽利略发现了自由落体定律等物理学定律，开创了以实验为基础并具有严密逻辑体系和数学表述的近代科学。 [2]在比萨斜塔上将两个重量不同的球体从相同的高度同时扔下，观察两个铅球落地情况，这一操作属于进行实验与搜集数据，故选④。 31．体育课上小明发现篮球落地后都会反弹，但反弹的高度却不尽相同。篮球由静止开始下落。反弹的高度与哪些因素有关呢？小明根据自己打篮球的经历提出了以下猜想。 猜想一：篮球反弹的高度可能与球的型号有关； 猜想二：篮球反弹的高度可能与释放的高度有关； 为了验证猜想二，他需要控制___________不变。 【答案】球的型号 【解析】本实验用到的科学研究方法是控制变量法，篮球反弹的高度可能与球的型号、释放的高度有关，在验证篮球反弹的高度可能与释放的高度有关时，应该控制球的型号不变，即用同一个篮球，从不同的高度释放，观察篮球反弹的高度。 32．在研究摆钟的摆球摆动情况时，小菲和同学们观察摆钟后，利用如图所示的装置进行实验，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，他们提出了以下猜想： A．可能与摆球质量有关； B．可能与摆线的长短有关； C．可能与摆角的大小有关。 他们利用以下器材：质量不同的两个小钢球、长度不同的两根细线、一个铁架台、一只秒表，进行了以下四次实验。 实验次数 摆线长 摆球质量 摆角 摆动一次的时间 1 1 20 2 2 1.4 20 2.4 3 1.4 20 2.4 4 1.4 30 2.4 （1）第一次实验摆球摆动30次的总时间为________； （2）从2、3两次实验，可验证猜想：________（填猜想前的字母）； （3）由3、4两次实验，可得到的结论是________________________________。 【答案】（1）60s ；（2）C；（3）当摆线长度、摆角大小相同时，摆球摆动一次所用的时间与摆球质量无关 【解析】（1）由题意可知，表格中给出的是摆球摆动一次的时间，第一次实验摆动一次时间为，题目测量的是摆动30次的总时间，因此总时间为。 （2）分析第2、3次实验，摆线长度、摆球质量都相同，只有摆角大小不同，因此探究的是摆动时间和摆角的关系，对应猜想C。 （3）分析第3、4次实验，摆线长度、摆角大小都相同，只有摆球质量不同，而摆动一次的时间相同，因此可得结论：当摆线长度和摆角不变时，摆球摆动一次的时间与摆球质量无关。 33．在“博约”。成长课程兴趣小组开展的制作纸飞机的活动中，同学们发现，大家制作的纸飞机飞行距离各不相同。 【问题】 小鸣猜想纸飞机的飞行距离可能与它的投掷角度和重心位置有关。 【证据】 （1）用倾角可变的斜面、橡皮筋、文件夹、挂钩制成发射装置（如图所示），发射同一个纸飞机。每次发射时，橡皮筋的伸长量_________，改变投掷角度。每个角度都多次发射。测量纸飞机的飞行距离，并计算出其平均值记录在表一中； 表一： 实验次序 投射角度/ 飞行距离/m 1 15 8.2 2 30 10.5 3 45 12.7 4 60 9.8 【解释】 （2）保持投掷角度等其他条件恒定，通过在机头不同位置夹回形针改变纸飞机的重心位置。每个重心位置都多次发射测量飞行距离，并计算出其平均值记录在表二中： 表二： 实验次序 机头到重心的距离/cm 飞行距离/m 1 0 6.2 2 5 9.8 3 10 7.5 4 15 5.1 实验表明：同一架纸飞机，投射角度增大时，飞行距离_________；当其它条件相同时，纸飞机的重心过于靠前或靠后，飞行距离都会大幅________。这是因为合适的重心位置可以让飞机飞行轨迹更平稳、空气阻力更小，飞行稳定性大幅提升，因此飞得更远。 【交流】 （3）实验中，每个角度、重心的飞行距离都多次测量的目的是_________。 （4）纸飞机的飞行距离还可能与_________有关。 （5）活动中某同学的纸飞机的运行轨迹总是歪斜的，原因可能是________。 【答案】（1）相同；（2）先变大后变小 减小；（3）减小误差；（4）纸飞机的飞行距离还可能与纸飞机质量、厚度、材质、机翼大小、机翼形状、飞出时的初速度或高度等有关。（5）发射的橡皮筋左右位置不对称/纸飞机的重心不在其中心轴上/纸飞机两边不对称/机翼不平整等 【解析】（1）探究“纸飞机的飞行距离与投掷角度”的关系，根据控制变量法，应控制其他条件相同，所以每次发射时，橡皮筋的伸长量相同，只改变投掷角度。 （2）根据表格数据可知，当弹簧压缩程度相同时，同一架纸飞机，投射角度增大时，飞行距离先变大后变小，即纸飞机的飞行距离与扔纸飞机的角度有关。 当其它条件相同时，纸飞机的重心过于靠前或靠后，飞行距离都会大幅减小，这是因为合适的重心位置可以让飞机飞行轨迹更平稳、空气阻力更小，飞行稳定性大幅提升，因此飞得更远。 （3）为了减小实验误差，使实验结果更准确， 每个角度、重心的飞行距离都多次测量，记录纸飞机的平均距离作为最终实验数据。 （4）略 （5）纸飞机的运行轨迹总是歪斜的，原因可能是发射的橡皮筋左右位置不对称、纸飞机的重心不在其中心轴上、纸飞机两边不对称或机翼不平整等因素造成的。 34．俊小发的爸爸发现，汽车机油在冬天变得粘稠，难以倾倒；而在夏天则变得稀薄，容易流动。俊小发猜想液体的粘性可能与温度有关。他利用以下器材进行课外探究：某品牌同型号的机油、玻璃杯、冰箱、玻璃板、滴管、直尺、秒表。他将机油倒入玻璃杯中，把玻璃板倾斜一定角度，用滴管从玻璃杯中吸取一定量的机油滴在玻璃板的上端，用秒表记录机油在玻璃板上流动30 cm所需的时间t1。接下来的操作是：___________。通过实验数据分析可得结论：如果______________，则说明温度越低，液体的粘性越大。 【答案】将玻璃杯中的机油放入冰箱降温，保持玻璃板倾斜角度不变，用滴管从玻璃杯中吸取等量降温后的机油滴在玻璃板的上端同一位置，用秒表记录机油在玻璃板上流动30cm所需的时间t2。 【解析】略 35．小明观察到天花板上的吊灯因风吹过不停地摆动。他发现，尽管吊灯的摆动幅度越来越小，但每一次摆动的时间似乎相等。那么吊灯往返摆动一次的时间与哪些因素有关呢？小明提出如下猜想： 猜想1：吊灯往返摆动一次所用的时间可能与吊灯的质量有关； 猜想2：吊灯往返摆动一次所用的时间可能与吊灯的绳长有关； 猜想3：吊灯往返摆动一次所用的时间可能与吊灯的摆角有关； 为了验证上述猜想，小明设计了如图﹣1所示的单摆（即细绳下系一小钢球）进行探究，实验数据记录如表所示，请你通过分析回答下列问题。 实验序号 小球质量m/g 摆角θ 摆长L/m 小球往返摆动10次所用的时间t/s 小球往返摆动1次所用的时间t0/s 1 40 10 0.3 11 1.1 2 40 10 0.4 13 1.3 3 40 10 0.5 14 1.4 4 50 10 0.3 11 1.1 5 60 10 0.3 11 1.1 6 40 20 0.3 11 1.1 7 40 30 0.3 11 1.1 （1）由表中实验记录可知，单摆来回摆动一次时间比较短，直接测量摆动一次的时间误差比较大。为了减小测量误差这里运用了______； A．控制变量法 B．类比法 C．累积法 D．转换法 （2）为验证猜想1，应选______三次实验数据进行比较；比较1、6和7三次实验数据，可知猜想3是______（选填“正确”或“不正确”）的； （3）对比序号为1、2、3三组实验数据可知：吊灯质量和摆角相同时，吊灯的绳长越______，吊灯往返摆动一次所用的时间越长； （4）如图﹣2所示，在摆线悬挂点O的正下方固定一铁钉P，将摆球从A点释放，摆线碰到铁钉后摆球仍能继续摆动，到达B点后再摆回，如此往复，如图所示。若摆长为0.5m，则单摆在A、B两点间来回摆动一次所需时间应______（选填“大于”、“小于”或“等于”）1.4s； （5）小明想起爷爷家里摆钟在有规律地摆动，而且钟摆来回摆动一次的时间刚好是1秒。如果发现摆钟走快了，可适当______（选填“减小”或“增大”）钟摆的长度。 【答案】（1）C；（2）1、4、5 不正确；（3）长；（4）小于；（5）增大 【解析】（1）单摆来回摆动一次时间比较短，直接测量摆动一次的时间误差比较大，测量多次的时间计算一次的时间，是累积法，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 （2）[1]为了验证猜想1，必须改变质量，即小球质量不同，绳长、摆角相同；由表中序号为1、4、5的两组实验数据可知，单摆往返摆动一次所用的时间都相同，可得：单摆往返摆动一次所用的时间与小球的质量无关。 [2]比较1、6和7三次实验数据，质量和摆长相同，摆角不同，但时间相同，说明与摆角无关，故猜想3是不正确的。 （3）根据表格中1、2、3的实验数据可知，单摆往返摆动一次所用的时间与绳长有关，绳长越长，单摆往返摆动一次所用的时间越长。 （4）由于右侧半个过程，绕着转动的点改变，使得摆长变短，则半个周期的时间变短，故第3次的1.4s时间要短。 （5）若摆钟走快了，说明钟表的摆动周期长了，所以应该将表的摆长调长些，即增大摆的长度。 36．如图所示的“打水漂”是将扁平的石块用力投射，使石块不断在水面上向前弹跳直至沉水。小刚与小明思考“打水漂”时石块的弹跳次数与什么因素有关呢？于是提出了以下四个猜想： ①可能与投射角度有关； ②可能与投射物的质量有关； ③可能与投射速度有关； ④可能与投射物的形状、大小有关。 （1）根据他们提出的猜想，为了确保实验结果的准确，小刚应选择在_________（选填“溪流”或“湖泊”）中进行实验； （2）小明在岸边进行数据记录，为了能够更准确地记录石块的弹跳次数，小刚应沿_________方向投射石块；（选填①或②） （3）小刚控制其它条件一定时，用不同的力量投射石块，这是为了探究猜想_________；（填序号） 小刚控制其它条件一定时，分别以不同的角度投射石块，记录的实验数据如表： 投射角度石块的弹跳次数 5° 10° 20° 30° 35° 40° 45° 50° 55° 2 6 12 7 3 2 1 0 0 （4）小刚分析以上数据得出：在其它条件一定时，投射角为20°时石块的弹跳次数最多。小刚得出的此结论_________（选填“可信”或“不可信”），理论可信吗？理由是：_________； （5）小刚查阅资料了解到：当石块掠过水面时，它将带动其下面的水在非常短的时间内快速流动，而其更下面的水是静止不动的。请结合上述资料及所学知识思考，想要让石块弹跳次数更多，你还可以怎样做：_________。 【答案】（1）湖泊；（2）①；（3）③；（4）不可信 各个角度没做全实验，具有偶然性；（5）使石块转动更快，从而带动其下面的水在非常短的时间内更加快速流动 【解析】（1）根据他们提出的猜想，为了确保实验结果的准确，应该在平静的湖面，故小刚应选择在湖泊中进行实验。 （2）小明在岸边进行数据记录，为了能够更准确地记录石块的弹跳次数，小刚应沿①方向投射石块（利用光的直线传播，方便记录）。 （3）小刚控制其它条件一定时，用不同的力量投射石块，使石块的速度不度，所以这是为了探究猜想③。 （4）[1][2]小刚分析以上数据得出：在其它条件一定时，投射角为20°时石块的弹跳次数最多。小刚得出的此结论不可信，理由是：各个角度没做全实验，具有偶然性。 （5）想要让石块弹跳次数更多，还可以使石块转动更快，从而带动其下面的水在非常短的时间内更加快速流动。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.4 尝试科学探究 目 录 A组 巩固过关 知识点1：探究摆的奥秘 知识点2：科学探究的过程 B组 能力进阶 C组 思维拔高 探究摆的奥秘知识点1 1．世界上最早的摆钟是利用摆的等时性原理制成的，这个原理的发现者是（　　） A．爱因斯坦 B．牛顿 C．伽利略 D．惠更斯 2．400年前伽利略发现了摆的等时性原理，现代使用的机械摆钟就是据此制成的，摆钟走时快慢和摆长有关，摆长相同，摆的振动周期相同。大部分机械钟钟摆都是金属制成的，若温度升高，导致摆钟的摆长变长，钟走时就会变慢，当钟走慢时，金属摆杆重心下移，这时需要人工旋转摆锤上的螺丝，往上调整摆锤[图（a）]，让摆锤重心上移，使摆钟的摆长回复原长，钟走时回复准确。上海“大来时间博物馆”里有一座四面透明的四明钟[图（b）]，该钟钟摆比较特殊，钟摆上部的摆杆由金属制成，钟摆下部的摆锤是在玻璃管中填充水银制成[图（c）]，称为水银摆。玻璃管中水银没有装满，当环境温度变化时，该钟可以自动调节钟摆摆长，查阅资料可知，水银与其它金属一样具有热胀冷缩的性质，请分析说明温度升高时，水银摆不需要人工调节摆长的原因：______________。        3．阅读下列材料，回答题． 伽利略对摆动的研究 意大利科学家伽利略（1564—1642）是物理学的伟大先驱．他在比萨大学读书时对摆动规律的研究，是他第一个重要的科学发现．据说，某个星期天，伽利略在比萨大教堂参加活动，教堂穹顶上的吊灯因风吹过不停地摆动．伽利略被摆动的节奏吸引住了．他发现，尽管吊灯的摆动幅度越来越小，但每一次摆动的时间似乎相等． 伽利略决定仔细地观察．他知道脉搏的跳动是有规律的，于是便按着脉注视着灯的摆动，发现每往返摆动一次的时间的确相同．这使他又冒出一个疑问：假如吊灯受到强风吹动，摆得高了一些，以后每次摆动的时间还是一样的吗？回到宿舍后，他用铁块制成一个摆，把铁块拉到不同高度，用脉搏细心地测定摆动所用的时间．结果表明，每次摆动的时间仍然相同．尽管用脉搏测量时间并不精确，但已经可以证明他最初的想法是正确的，即“不论摆动的幅度大些还是小些，完成一次摆动的时间是一样的”．这在物理学中叫做“摆的等时性”．各种机械摆钟都是根据这个原理制作的．后来，伽利略又把不同质量的铁块系在绳端作摆锤进行实验．他发现，只要用同一条摆绳，摆动一次的时间并不受摆锤质量的影响．随后伽利略又想，如果将绳缩短，会不会摆动得快些？于是他用相同的摆锤，用不同的绳长做实验，结果证明他的推测是对的．他当时得出了结论：“摆绳越长，往复摆动一次的时间（称为周期）就越长．” 人们对摆动的研究是逐步深入的．伽利略逝世30多年后，荷兰物理学家惠更斯找到了摆的周期与摆长间的数学关系．直到牛顿发现了万有引力定律，才对摆动的规律做出了圆满的解释． 摆的等时性研究，使人们对钟表的计时研究得到了发展，方便了人们的生活． 请根据上述材料回答下列问题： （1）依据伽利略的研究提出一个可探究的科学问题：___________________？ （2）实际生活中的摆，可以抽象成一根不可伸长的细线和一个体积可忽略的小球组成的单摆模型．如图甲所示，A、B两点等高，O点在悬挂点P的正下方，若不计空气阻力，小球从A点静止释放经过O点到达B点，依据对称性从A点到O点的时间和从O点到B点的时间相等． ①如图乙所示，若小球从A点静止释放经过O点到B点的时间为t，从A′点静止释放经过O点到B′点的时间为t′，A、B两点等高，A′、B′两点等高，则t______t′．（选填“=”“>”或“<”） ②若小球从A点静止释放后，摆到最低点时由于摆线碰到固定在P点正下方P′处的障碍物，使得小球只能绕P′点上摆到与A点等高的C点，如图丙所示，则小球从A点到O点的时间tAO和小球从O点到C点的时间tOC的大小关系为：tAO_________tOC．（选填“=”“>”或“<”） 4．如图所示的是小明探究摆的等时性原理的装置，由于没有计时工具，为了完成该实验，小明对实验装置进行了改进。他每次让小球由静止同时释放，观察小球是否同时撞击木块C，比较单摆摆动的时间是否相同。（A球和B球质量不相等，即球的轻重不同，） （1）为了探究单摆摆动时间与小球质量是否有关应该选择______两图。 （2）为了探究单摆摆动时间与摆角是否有关应该选择______两图。 （3）小明做完探究后，得到的结论是：摆的快慢程度只与摆的______有关，与摆球的质量、摆角的大小______（选填“有关”或“无关”）。 （4）丁图是小明家的摆钟示意图，该摆钟走快了，小明应该将螺丝向______（填“上”或“下”）调节。 5．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”是指在摆角较小的时候，同一个摆来回摆动一次所需要的时间T是一个定值，与摆动的幅度无关，我们把这个时间T称为“周期”，如图所示）。 （1）小雨用机械停表测量T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______s； （2）小雨认为只测量一次摆锤的周期T，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n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T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，并写出具体的测量步骤：______； （3）探究“摆的周期T和摆长L的关系”实验中，为了测量摆长L，还需要增加的测量器材是______； （4）设计记录数据的表格（将划线处补充完整，不需要填数据）。 实验次数 ①______ ②______ 1 2 3 6．摆钟是根据摆的等时性原理制成的，某摆球来回摆动60次所用的时间为3分钟，则该摆球来回摆动一次的时间为______秒。 7．阅读材料，回答问题。 单摆 用一根长度不变、质量可忽略不计的细线悬挂一个小球，在重力作用下从一定的高度在竖直平面内做周期运动，就成为单摆。如图甲所示，小球在A、B之间来回摆动，从绳的上端到小球球心的距离叫摆长，用L表示，单位：米。单摆在摆动过程中速度会发生变化，向下摆动速度会增大，向上摆动速度会减小。 单摆来回摆动一次的时间叫作周期，用T表示，单位：秒。由于单摆来回摆动一次的时间较短，直接测量误差较大。意大利物理学家伽利略发现：在一定的范围内，不论摆动的幅度多大，单摆完成一次摆动的时间总相同，即摆的等时性原理。因此，通过测量单摆来回摆动多次的时间，再计算出来回摆动一次的时间，可提高周期测量的准确性。 小明在某次实验中探究了周期T与摆长L的关系，获得的数据如表所示： 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 摆长L/m 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 周期T/s 1.1 1.3 1.4 1.5 1.7 1.8 1.9 2.0 周期平方 1.2 1.6 2.0 2.3 2.9 3.2 3.6 4.0 摆钟（如图乙所示），荡秋千等就是生活中的单摆。 （1）从表中数据可知，单摆的摆长L越长，周期T越_________（选填“短”或“长”）。 （2）请根据表中数据，在图丙中作出单摆周期的平方与摆长L的关系图像_________。 （3）关于单摆，下列说法正确的是_________ A．小球从A摆向B的过程中，经过E点的速度小于经过F点的速度 B．在一定的范围内，若将小球拉到更高的位置由静止释放，则摆动的周期会变长 C．若家里的摆钟慢了，可通过缩短摆长进行校正 （4）由（2）问中的图像可知，单摆的周期T与_________（选填“”“”或“”）成正比。要做一个周期为4s的单摆，其摆长L应该为_________m。 （5）请用自己的话解释公园中不同高度的秋千的设计思路：_________。 科学探究的过程知识点2 8．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 9．如图所示，人在路灯下行走，地面上影子的长度会发生改变，有同学根据生活经验猜想，影子长度可能与人和路灯的距离有关。就加点部分而言，属于科学探究中的（　　） A．问题 B．证据 C．解释 D．交流 10．不同物体吸收太阳辐射能力不同，小明认为它可能与物体的颜色有关，于是，他将几个完全相同的物体涂上不同颜色放在太阳底下，测出相同时间内物体升高的温度。就“小明认为它可能与物体的颜色有关”这一环节而言，属于科学探究中的（　　） A．猜想与假设 B．证据 C．解释 D．交流 11．2023年12月1日，八年级三位同学在放学途中探讨“世界艾滋病日”。甲：“如果艾滋病病毒能够像奥密克戎病毒一样传播会怎么样？”乙：“那人类就又来了一次中世纪黑死病，尸横遍野。大城市的人将会弃房逃向偏僻农村或深山老林，城市房价不是腰斩而是归零了。”；丙“那不看一定，也许科学家、医学家研究出来疫苗或者特效药；还有宅在家中的“小牛顿”又搞出宇宙的什么新定律。”。甲：“如果艾滋病病毒能够像奥密克戎病毒一样传播会怎么样？”应该是科学探究中的________环节，丙和乙的回答相当科学探究中的________环节。 12．我们学习物理，应该像科学家那样注意观察和思考，勤于深究，科学探究主要包括以下几个环节：__________，猜想与假设，设计实验、制订方案，__________、收集证据、得出结论、作出解释、交流、评估和反思。 13．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。 14．如图所示。为了比较AB、CD两条线段的长度是否相等，小明用刻度尺测量了两条线段的长度，这一环节是科学探究的 ___________，在测量过程中，小明多次测量求平均值是为了 ___________。 15．不同物体吸收太阳辐射能力不同，小轩同学认为它可能与物体的颜色有关，于是，他测出相同时间内物体升高的温度。就“测出相同时间内物体升高的温度”这一环节而言，属于科学探究中的（     ） A．收集证据 B．猜想假设 C．进行实验 D．分析论证 16．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，然后王老师给该同学测量体温。从科学探究的角度讲，老师的“测量体温”属于（     ） A．进行实验与收集证据 B．交流与合作 C．评估 D．制订计划与设计实验 17．装满水的水杯里还能放多少只回形针？学习小组的六位同学分别回家做完实验后，到学校比一比看谁放入的回形针最多？大家还试图找出影响放入回形针数目的因素。对于“学习小组的六位同学分别回家做实验”属于科学探究中的（　　） A．问题 B．证据 C．解释 D．交流 18．小明准备制作降落伞参加班级的降落伞比赛。他想：降落伞在空中滞留的时间与什么因素有关呢？经过思考，他认为可能跟降落伞的形状和总重有关，于是他使用其它因素相同，形状不同的两个降落伞从同一高度落下，分别测出落到地面的时间。其中“他认为可能跟降落伞的形状和总重有关”这一环节，属于科学探究中的（　　） A．猜想与假设 B．证据 C．解释 D．交流 19．降落伞在空中飞行的时间可能与降落伞的面积、材质、形状和绳长有关。为探究降落伞在空中飞行的时间与它的形状是否有关，应控制其他因素不变，只改变降落伞的__________，这种研究方法叫____________法。 20．小慧和同学在研究钟摆的快慢与哪些因素有关的实验探究时，利用细线和小球代替钟摆，这是_______（选填“控制变量法”或者“转换法”或“模型法”）研究方法。 21．某课外学习小组的张勤同学提出了下面的疑问：如右图所示，如果将两个一次性纸杯的杯口向上轻轻叠套起来，用手轻握外面的纸杯，在靠近杯口的上方平行于杯口方向用力吹气，里面的纸杯将会出现什么情况？丁强同学回答：“可能向上跳出，可能压得更紧，也可能静止不动。”丁强同学的回答属于科学探究环节中的___________。其他同学依据张勤的疑问进行实际操作，发现里面的纸杯向上跳出，这属于科学探究环节中的_________。 22．观察和___________是进行科学探究的基本方法，也是认识自然规律的重要途径；物理课程的核心素养包括“___________”“ ___________”“科学探究”和“科学态度与责任”。 23．立定跳远是中考体育测试项目之一，实验小组对“影响立定跳远成绩的因素”作出了如下猜想：当同一个人用相同的跳跃力量进行立定跳远时，起跳的角度不同，立定跳远的成绩可能不同。小组成员用弹簧玩具枪、钢球等器材进行了如图所示的实验，并将实验数据记录在下表中。 发射角度/° 15 45 60 发射点到落地点的距离 第一次实验 0.66 0.82 0.74 第二次实验 0.67 0.81 0.75 第三次实验 0.65 0.81 0.74 （1）该实验通过____来反映立定跳远成绩，测量工具除量角器外，还需要_____。 （2）小组成员重复做了三次相同的实验，其目的是____。 （3）比较实验结果可初步得出结论：当同一个人用相同的跳跃力量进行立定跳远时，起跳角度为______时，立定跳远成绩最好。 （4）根据生活经验，再提出一个可能影响立定跳远成绩的因素：_____。 24．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所示的实验，将细绳一端固定在O点，另一端拴一个小球制成一个摆，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 1.0 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）实验序号3、4探究的是摆往返摆动一次的时间跟______（选填“摆长”“摆球质量”或“摆幅”）的关系。 （2）从本次实验可以得到的结论是：摆往返摆动一次的时间由______决定。 （3）本实验用到的研究方法是______。 （4）摆钟是利用本实验的原理制成的。某个摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调______（选填“长”或“短”）些。 25．日常生活、自然现象中有许多现象会让我们产生疑问，把疑问陈述出来，就形成了问题，但不一定是科学问题。像个人爱好、道德判断、价值选择方面的问题都不属于科学问题。并不是每一个科学问题都可以进行探究，当问题太泛化或太模糊，就难以进行科学探究，一般而言，可以探究的科学问题描述的是两个或多个变量之间的关系，其中的变量必须是可检验的。阅读材料后，请选出你认为是科学问题且可以进行探究的是（　　） A．哪种类型的音乐更好？ B．水的温度越高，水蒸发得越快吗？ C．为减少污染和交通拥堵，应该限制小汽车的使用吗？ D．是什么影响气球贴到墙上？ 26．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 27．用一个测量仪器测量某物理量时得到的数据跟物理量之间满足最简单的函数关系。下表所示是该测量仪器测量某物理量时的一组测量值（表中已知量的单位和仪器刻度读数的单位相同）；由表可以推断，若用这个测量仪器去测量一个5.00单位的已知物理量时，仪器的读数是（　　） 已知物理量Q 0.00 1.00 2.00 4.00 6.00 仪器刻度读数S 0.00 0.50 2.00 8.00 18.00 A．10.0 B．12.5 C．13.0 D．16.5 28．小丽观察到了生活中的一个现象：冬天哈气时可以产生“白气”，而夏天不能，这是什么原因呢？小丽想到夏天和冬天主要不同的是气温，所以认为是气温决定了是否能哈出白气，为了验证自己的“想法”，在冬天气温很低的时候分别在温度很低的室外和温度较高的室内哈气并观察是否有“白气”产生。“小丽觉得与气温有关”和“验证自己想法的做法”分别属于科学探究的（   ） A．提出问题、猜想与假设 B．提出问题、设计实验与制订方案 C．猜想与假设、设计实验与制订方案 D．猜想与假设、分析与论证 29．华人物理学家不仅在学术上取得了卓越的成就，还对全球物理学研究和教育产生了深远的影响。如1957年，李政道与另一位华人物理学家___________（填名字）一起，用“宇称不守恒理论”摘下了物理学的王冠——诺贝尔物理学奖，在该理论还未被实验证明之前，这一理论属于科学探究中的___________环节。 30．经典力学和实验物理学的先驱________率先用望远镜观察天体运动，他开创了以实验为基础并具有严密逻辑体系和数学表述的近代科学，还曾经在比萨斜塔上将两个质量不同的球体从相同的高度同时由静止丢下，观察两个铅球落地情况。这一操作属于以下科学探究中的________。（填写序号）（①提出问题、②猜想与假设、③制定计划与设计实验、④进行实验与搜集数据、⑤分析与论证、⑥评估、⑦交流与合作） 31．体育课上小明发现篮球落地后都会反弹，但反弹的高度却不尽相同。篮球由静止开始下落。反弹的高度与哪些因素有关呢？小明根据自己打篮球的经历提出了以下猜想。 猜想一：篮球反弹的高度可能与球的型号有关； 猜想二：篮球反弹的高度可能与释放的高度有关； 为了验证猜想二，他需要控制___________不变。 32．在研究摆钟的摆球摆动情况时，小菲和同学们观察摆钟后，利用如图所示的装置进行实验，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，他们提出了以下猜想： A．可能与摆球质量有关； B．可能与摆线的长短有关； C．可能与摆角的大小有关。 他们利用以下器材：质量不同的两个小钢球、长度不同的两根细线、一个铁架台、一只秒表，进行了以下四次实验。 实验次数 摆线长 摆球质量 摆角 摆动一次的时间 1 1 20 2 2 1.4 20 2.4 3 1.4 20 2.4 4 1.4 30 2.4 （1）第一次实验摆球摆动30次的总时间为________； （2）从2、3两次实验，可验证猜想：________（填猜想前的字母）； （3）由3、4两次实验，可得到的结论是________________________________。 33．在“博约”。成长课程兴趣小组开展的制作纸飞机的活动中，同学们发现，大家制作的纸飞机飞行距离各不相同。 【问题】 小鸣猜想纸飞机的飞行距离可能与它的投掷角度和重心位置有关。 【证据】 （1）用倾角可变的斜面、橡皮筋、文件夹、挂钩制成发射装置（如图所示），发射同一个纸飞机。每次发射时，橡皮筋的伸长量_________，改变投掷角度。每个角度都多次发射。测量纸飞机的飞行距离，并计算出其平均值记录在表一中； 表一： 实验次序 投射角度/ 飞行距离/m 1 15 8.2 2 30 10.5 3 45 12.7 4 60 9.8 【解释】 （2）保持投掷角度等其他条件恒定，通过在机头不同位置夹回形针改变纸飞机的重心位置。每个重心位置都多次发射测量飞行距离，并计算出其平均值记录在表二中： 表二： 实验次序 机头到重心的距离/cm 飞行距离/m 1 0 6.2 2 5 9.8 3 10 7.5 4 15 5.1 实验表明：同一架纸飞机，投射角度增大时，飞行距离_________；当其它条件相同时，纸飞机的重心过于靠前或靠后，飞行距离都会大幅________。这是因为合适的重心位置可以让飞机飞行轨迹更平稳、空气阻力更小，飞行稳定性大幅提升，因此飞得更远。 【交流】 （3）实验中，每个角度、重心的飞行距离都多次测量的目的是_________。 （4）纸飞机的飞行距离还可能与_________有关。 （5）活动中某同学的纸飞机的运行轨迹总是歪斜的，原因可能是________。 34．俊小发的爸爸发现，汽车机油在冬天变得粘稠，难以倾倒；而在夏天则变得稀薄，容易流动。俊小发猜想液体的粘性可能与温度有关。他利用以下器材进行课外探究：某品牌同型号的机油、玻璃杯、冰箱、玻璃板、滴管、直尺、秒表。他将机油倒入玻璃杯中，把玻璃板倾斜一定角度，用滴管从玻璃杯中吸取一定量的机油滴在玻璃板的上端，用秒表记录机油在玻璃板上流动30 cm所需的时间t1。接下来的操作是：___________。通过实验数据分析可得结论：如果______________，则说明温度越低，液体的粘性越大。 35．小明观察到天花板上的吊灯因风吹过不停地摆动。他发现，尽管吊灯的摆动幅度越来越小，但每一次摆动的时间似乎相等。那么吊灯往返摆动一次的时间与哪些因素有关呢？小明提出如下猜想： 猜想1：吊灯往返摆动一次所用的时间可能与吊灯的质量有关； 猜想2：吊灯往返摆动一次所用的时间可能与吊灯的绳长有关； 猜想3：吊灯往返摆动一次所用的时间可能与吊灯的摆角有关； 为了验证上述猜想，小明设计了如图﹣1所示的单摆（即细绳下系一小钢球）进行探究，实验数据记录如表所示，请你通过分析回答下列问题。 实验序号 小球质量m/g 摆角θ 摆长L/m 小球往返摆动10次所用的时间t/s 小球往返摆动1次所用的时间t0/s 1 40 10 0.3 11 1.1 2 40 10 0.4 13 1.3 3 40 10 0.5 14 1.4 4 50 10 0.3 11 1.1 5 60 10 0.3 11 1.1 6 40 20 0.3 11 1.1 7 40 30 0.3 11 1.1 （1）由表中实验记录可知，单摆来回摆动一次时间比较短，直接测量摆动一次的时间误差比较大。为了减小测量误差这里运用了______； A．控制变量法 B．类比法 C．累积法 D．转换法 （2）为验证猜想1，应选______三次实验数据进行比较；比较1、6和7三次实验数据，可知猜想3是______（选填“正确”或“不正确”）的； （3）对比序号为1、2、3三组实验数据可知：吊灯质量和摆角相同时，吊灯的绳长越______，吊灯往返摆动一次所用的时间越长； （4）如图﹣2所示，在摆线悬挂点O的正下方固定一铁钉P，将摆球从A点释放，摆线碰到铁钉后摆球仍能继续摆动，到达B点后再摆回，如此往复，如图所示。若摆长为0.5m，则单摆在A、B两点间来回摆动一次所需时间应______（选填“大于”、“小于”或“等于”）1.4s； （5）小明想起爷爷家里摆钟在有规律地摆动，而且钟摆来回摆动一次的时间刚好是1秒。如果发现摆钟走快了，可适当______（选填“减小”或“增大”）钟摆的长度。 36．如图所示的“打水漂”是将扁平的石块用力投射，使石块不断在水面上向前弹跳直至沉水。小刚与小明思考“打水漂”时石块的弹跳次数与什么因素有关呢？于是提出了以下四个猜想： ①可能与投射角度有关； ②可能与投射物的质量有关； ③可能与投射速度有关； ④可能与投射物的形状、大小有关。 （1）根据他们提出的猜想，为了确保实验结果的准确，小刚应选择在_________（选填“溪流”或“湖泊”）中进行实验； （2）小明在岸边进行数据记录，为了能够更准确地记录石块的弹跳次数，小刚应沿_________方向投射石块；（选填①或②） （3）小刚控制其它条件一定时，用不同的力量投射石块，这是为了探究猜想_________；（填序号） 小刚控制其它条件一定时，分别以不同的角度投射石块，记录的实验数据如表： 投射角度石块的弹跳次数 5° 10° 20° 30° 35° 40° 45° 50° 55° 2 6 12 7 3 2 1 0 0 （4）小刚分析以上数据得出：在其它条件一定时，投射角为20°时石块的弹跳次数最多。小刚得出的此结论_________（选填“可信”或“不可信”），理论可信吗？理由是：_________； （5）小刚查阅资料了解到：当石块掠过水面时，它将带动其下面的水在非常短的时间内快速流动，而其更下面的水是静止不动的。请结合上述资料及所学知识思考，想要让石块弹跳次数更多，你还可以怎样做：_________。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $