1.4 尝试科学探究（高效培优·讲义）物理新教材沪粤版八年级上册

本讲义聚焦“尝试科学探究”核心内容，以“探究摆的奥秘”为载体，系统梳理科学探究的七个环节，结合控制变量法、周期概念及测多算少法等，构建从具体实验到科学方法的学习支架。 资料以真实情境驱动探究，通过摆的实验设计、数据处理及误差分析，培养科学探究能力与科学思维，如控制变量法在摆长、摆球质量实验中的应用。强调多次测量与事实证据，渗透严谨科学态度，课中辅助教师引导探究，课后通过真题与分层练习助力学生巩固，弥补知识盲点。

1.4 尝试科学探究 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 探究摆的奥秘 考点02 科学探究的过程 03 避坑指南·解题通法 角度01 科学探究的基本环节辨析 角度02 影响摆摆动快慢的因素判断 角度03 控制变量法在摆实验中的应用 角度04 摆实验的数据处理与周期计算 角度05 实验评估与反思 角度06 科学探究综合应用 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 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。 2. 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。 1. 通过科学探究，了解科学探究的过程和一般步骤。 2. 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。 考点01 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。 4. 核心实验结论：悬线长度相等时，摆球摆动的快慢与摆球的轻重（材料、质量）无关； 摆球摆动一次的时间只与悬线的长度有关；悬线越长，摆球摆动越慢（周期越长）。 5．拓展：小角度范围内，摆动快慢与摆偏离的角度大小无关。 6．生活应用：摆钟走快，说明摆动周期太短，需向下调节螺母增加摆长，使摆动变慢，校准时间。 7. 控制变量法：当探究问题受多个因素影响时，每次只改变其中一个因素，控制其余所有因素不变，单独研究该因素对结果的影响，是物理探究的核心方法之一。 8．摆实验中的控制变量应用： ①探究与摆球轻重的关系：控制摆长、摆角相同，改变摆球质量； ②探究与摆长的关系：控制摆球轻重、摆角相同，改变摆线长度； ③探究与摆角的关系：控制摆长、摆球轻重相同，改变摆角大小。 9.周期：摆完成一次全摆动（来回一次）所需的时间，用符号 T 表示，反映摆动的快慢。 10．测多算少法：单次摆动时间很短，直接测量误差大。通常测量摆动 n 次的总时间 t，再计算单次周期 ，可显著减小误差。 11．数据处理原则：多次测量求平均值；通过对比变量与周期的对应关系，归纳实验结论。 【深化点拨】 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。 1. 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。 考点02 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。 5.科学的核心是探究，学习物理就要学会科学探究；科学探究没有固定模式，需根据实际情况灵活调整。 6．科学探究的核心环节：提出问题→猜想与假设→设计实验与制订方案→获取与处理信息→分析与论证→评估与反思→交流与合作。 7．关键要点：提出问题是科学探究的第一步；猜想不是胡猜乱想，是以已有经验和知识为基础的试探性解释；实验数据要尊重事实，不可拼凑、杜撰。 1. 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。 角度01 科学探究的基本环节辨析 1．小慧观察到摆钟走快了，思考 “摆动一次的时间由什么决定呢”，这属于科学探究中的（　　） A. 猜想与假设 B. 提出问题 C. 分析与论证 D. 设计实验 【答案】B 【解析】针对观察到的现象提出疑问，属于科学探究的 “提出问题” 环节。故选 B。 2．下列关于科学探究的说法，错误的是（　　） A. 科学探究没有固定的模式，可根据实际情况调整环节 B. 实验数据要尊重事实，不可拼凑、杜撰 C. 探究过程只需独立完成，不需要交流与合作 D. 评估与反思是科学探究的重要组成部分 【答案】C 【解析】交流与合作是科学探究的重要环节，小组分工协作、交流讨论能提升探究的严谨性与可靠性，并非不需要。故选 C。 角度02 影响摆摆动快慢的因素辨析 3. 下列探究过程中，属于提出问题的是：（　　） A．钟摆来回摆动一次所需要的时间由什么决定呢 B．钟摆摆动的快慢可能跟摆锤的轻重有关 C．用同样长的细线，分别挂上同样大小的铜球和铝球开始做实验 D．分析得到：悬线长度相等时，摆球的摆动快慢与摆球的轻重无关 【答案】A 【解析】科学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；然后设计探究的方案，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，即提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达和交流： A．钟摆来回摆动一次所需要的时间由什么决定呢，属于提出问题，故A符合题意； B．钟摆摆动的快慢可能跟摆锤的轻重有关，属于作出假设，故B不符合题意； C．用同样长的细线，分别挂上同样大小的铜球和铝球开始做实验，属于进行探究，故C不符合题意； D．分析得到：悬线长度相等时，摆球的摆动快慢与摆球的轻重无关，属于得出结论，故D不符合题意。 故选A。 4. 为了研究“摆的摆动快慢与什么因素有关”，小林和同学进行了如图所示的对比实验，他们研究的问题是（   ） A．摆的摆动快慢与摆锤形状的关系 B．摆的摆动快慢与摆锤轻重的关系 C．摆的摆动快慢与摆幅大小的关系 D．摆的摆动快慢与摆绳长短的关系 【答案】D 【解析】对比两图，只有摆绳长短不同，根据控制变量法可知探究的是摆的摆动快慢与摆绳长短的关系。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 5. 小明做“探究影响单摆摆动快慢因素”的实验。在摆角很小的情况下，能使单摆的摆动加快的措施是（　　） A．调节摆角的大小，使单摆的摆角变小 B．将长度为25cm的摆线调整为30cm C．将长度为25cm的摆线调整为20cm D．调整摆锤的轻重，换成较重的摆锤 【答案】C 【解析】单摆摆动的快慢与摆锤的轻重、摆角的大小无关，只与摆线的长度有关。摆线越长，摆锤摆动的越慢，摆线越短，摆锤摆动的越快，即将长度为25cm的摆线调整为20cm可以加快摆动。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选 C。 角度03 控制变量法在摆实验中的应用 6. 某同学在做“影响摆钟快慢与什么因素有关”的实验。表一实验中，摆重不同（因为用两个体积相同而密度不同的铁球和塑料球），摆长相同，摆角相同；表二实验中，摆重相同（用的是同一个摆球），摆角相同，摆长不同。根据表中数据回答下列问题： 表一：摆钟快慢与摆重的关系摆动次数 摆动次数 时间 摆球材料 10 20 铁球 15s 30s 塑料球 15s 30s 表二：摆钟快慢与摆长的关系摆动次数 摆动次数 时间 摆长 15 30 80cm 12s 24s 160cm 24s 48s （1）本实验过程应用了 ___________法来探究的； （2）对表一中数据进行分析，发现不同材料的摆球摆动相同次数的时间 ___________。（填“相同”或“不同”）得到的结论是摆钟快慢与摆重 ___________；（填“有关”或“无关”） （3）对表二中数据进行分析，得到的结论是摆钟快慢与摆长 ___________。 【答案】 控制变量 相同 无关 有关 【解析】（1）[1]由题意可知，摆钟的快慢可能跟摆重、摆长和摆角有关，本实验过程应用了控制变量的方法来探究的。 （2）[2][3]由表一数据可知，摆长和摆角相同，而摆重不同，摆钟快慢相同，由此可知，摆钟快慢与摆重无关。 （3）[4]由表二数据可知，摆重与摆角都相同，而摆长不同，摆长越长，摆钟摆动越慢，摆长越短，摆钟摆动越快，由此可得，摆钟快慢与摆长有关，摆长越长，摆钟摆动越慢。 7. 小明和小亮同学在“探究影响摆球摆动时间的因素”的实验时，实验器材有：质量已知且大小不同的铁球各一个，铁架台刻度尺等，两人相互合作实验并记录的数据如表 实验次数 摆线长度/m 摆球质量/kg 摆动幅度/cm 连续摆动次数 摆动时间/s 1 1.0 0.1 10 30 60 2 1.0 0.2 10 30 60 3 1.0 0.1 20 30 60 4 0.5 0.2 10 30 42 5 0.5 0.2 20 30 42 （1）分析比较第1次和第2次实验可得出的初步结论：当摆长和摆动幅度相同时，摆球摆动快慢和摆球质量___________（选填“有关”或“无关”）； （2）分析比较第___________两次实验，可得出的初步结论：当___________相同时，摆动时间与摆动的幅度___________（选填“有关”或“无关”）； （3）第2次和第4次实验是研究___________的关系，并可得结论：___________； （4）本次实验运用的研究方法叫做___________。 【答案】 无关 4、5 摆线长度与摆球质量 无关 摆动时间与摆线长度 摆球质量与摆动幅度一定时，摆线越长，摆动时间越大 控制变量法 【解析】（1）[1]分析第1、2次实验数据知，摆线长度和摆动幅度相同，摆球的质量不相同，但摆的周期相同，可得出的初步结论：摆的周期与摆球质量无关。 （2）[2][3][4]研究摆动时间与摆动的幅度的关系，要控制摆线长度和摆球的质量相同，所以比较第4、5两次实验，可得出的初步结论：当摆线长度与摆球质量相同时，摆动时间与摆动的幅度无关。 （3）[5][6]比较第2次和第4次实验数据知，摆动幅度和摆球的质量相同，所以是研究摆动时间与摆线长度的关系，并可得结论：摆球质量与摆动幅度一定时，摆线越长，摆动时间越大。 （4）[7]由上述分析可知，本次实验运用的研究方法叫做控制变量法。 角度04 摆实验的数据处理与周期计算 8. 阅读以下材料： 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，在重力下作用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，向下摆动时速度会增大，向上摆动时速度会减小。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 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 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 1.7 2.0 2.3 2.9 3.2 3.6 4.0 摆钟（如图乙所示）、荡秋千就是生活中的单摆。 （1）从表中数据可知，单摆的摆长l越长，摆动的周期T越__________（选填“长”或“短”）。 （2）关于单摆，下列说法正确的是__________。 A．小球做匀速直线运动 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 【答案】（1）长；（2）C 【解析】（1）观察表格中的数据，我们看到摆长l从0.3m逐渐增加到1.0m的过程中，周期T从1.1s逐渐增加到2.0s。这就清晰地表明，随着摆长l的增长，摆动一次所需要的时间，也就是周期T会变长。 （2）A．单摆在摆动过程中，向下摆动时速度增大，向上摆动时速度减小，速度是不断变化的，而匀速直线运动要求速度大小和方向都不变，所以小球不是做匀速直线运动，故A错误； B．在一定范围内，根据摆的等时性原理，单摆完成一次摆动的时间只与摆长有关，与摆动幅度（即小球被拉到的高度）无关，所以即使将小球拉到更高的位置由静止释放，摆动的周期也不会改变，故B错误； C．因为摆长越短，单摆的周期越短。家里的摆钟慢了，意味着摆钟摆动一次的时间过长，即周期长了。所以通过缩短摆长，可以使摆钟的周期变短，从而校正摆钟，故C正确。 故选C。 9. 某学习小组试着研究单摆的摆动周期（摆动1次的时间）与哪些因素有关。 他们利用如图所示的装置，将摆球从平衡位置O点拉开到A或B处，松手后摆球就可以在AA'两点间来回摆动。以下为他们实验中的几个环节： （1）他们首先测量小球的质量：测量前，把托盘天平放在水平桌面上，并将游码移动到______位置，若观察到天平右盘比左盘高，则应将平衡螺母向______调，使指针指在______；将待测小球放在______盘，在另一个托盘内放入砝码，并移动游码，当天平再次达到水平平衡时，此时盘内砝码及游码位置如图所示，则该小球的质量为______g。 （2）接下来他们还测量了所用细线的长度、以及摆球摆动30次所用的时间，以及下表是同学相互合作实验记录的一组数据。 序号 摆球质量（kg） 摆线长度（m） 摆动幅度 摆动30次的时间（s） 摆动周期（s） 1 0.1 1 AA' 60 2 2 0.2 1 AA' 60 2 3 0.1 1 BB' 60 2 4 0.2 0.5 AA' 42 ______ ①完成“摆动周期”一列中数据的填写______。 ②分析比较实验序号1和2，可得出的初步结论是：当摆线长度、摆动幅度相同时，摆动周期与______无关； ③分析比较实验序号______，可得出的初步结论是：当摆线长度、摆球质量相同时，摆动周期与摆动幅度无关； ④实验序号2和4中是控制摆球质量、摆动幅度不变，探究摆动周期与______的关系，并可得出结论：当______，摆动周期越长。 （3）本次实验中，采用一种常用的科学研究方法，叫做______法；每次实验都记录了摆球摆动30次的时间来求出摆动周期，这样做的目的是______；本实验后，该小组同学又重复做了几组实验，这样做的目的是______（后两空均选填“减小误差”或“得到普遍规律”）。 （4）摆钟是利用本实验的原理制成的，某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长适当调______（选填“长”或“短”） 【答案】（1）标尺左端的零刻度线 右 分度盘的中线处 左 32.2；（2）1.4 摆球质量 1、3 摆绳长度 由表中数据可知，摆动30次所用的时间不相等，计算得到的摆动周期也不相等，说明当摆球质量、摆动幅度相同时，摆绳越长，摆动周期越长；（3）控制变量 减小误差 得到普遍规律；（4）短 【解析】（1）[1]为了测量准确，在用天平测量前，应把托盘天平放在水平桌面上，并将游码移动到标尺左端的零刻度线处。 [2]若天平右盘比左盘高，说明左端沉，则应将平衡螺母向右调，直至指针指在分度盘中线处。 [3]在使用天平测量物体质量时，应将待测小球放在左盘，在右盘内放入砝码，并移动游码，直到天平再次平衡。 [4]由图可知，标尺的分度值为0.2g，所以当天平再次达到水平平衡时，小球的质量等于砝码和游码对应的质量之和，故小球的质量为m=20g+10g+2.2g=32.2g （2）[1]由表中数据可知，第4次摆动30次所用的时间为42s，所以摆动周期为。 [2]由1和2两次实验数据可知，摆绳长度、摆动幅度相同，摆球质量不等，但摆动时间相等，所以可得出的初步结论是：当摆线长度、摆动幅度相同时，摆动周期与摆球质量无关。 [3]要探究摆动周期与摆动幅度的关系，需控制摆线长度、摆球质量相同，改变摆动幅度，故应比较实验序号1、3两次实验。根据表中数据，摆动30次所用的时间相等，说明当摆线长度、摆球质量相同时，摆动周期与摆动幅度无关。 [4][5]实验序号2和4中摆球质量、摆动幅度相同，但摆绳长度不同，所以是控制摆球质量、摆动幅度不变，探究摆动周期与摆绳长度的关系。由表中数据可知，摆动30次所用的时间不相等，计算得到的摆动周期也不相等，说明当摆球质量、摆动幅度相同时，摆绳越长，摆动周期越长。 （3）[1]本次实验中，在探究摆动周期与摆球质量关系时，控制摆线长度、摆动幅度相同；在探究摆动周期与摆动幅度关系时，控制摆线长度、摆球质量相同；在探究摆动周期与摆绳长度时，控制摆球质量、摆动幅度相同。故实验中用到了控制变量法。 [2]测量一次摆动的时间不便于测量，所以每次实验都记录了摆球摆动30次所用的时间来求出摆球摆动周期，这样做的目的是多次测量求平均值，减小误差，这是累积法的应用。 [3]本实验后，该小组同学又重复做了几组实验，这样做的目的是通过多次实验，找到影响摆动周期的因素，得到普遍规律。 （4）摆钟变慢，说明周期变长，应减小周期，要调准它，根据实验结论“摆球质量、摆动幅度相同时，摆绳越长，摆动周期越长”，应将摆钟的摆长适当调短。 角度05 实验评估与反思 10. 在探究摆的奥秘实验中，下列做法不能提高实验结论可靠性的是（　　） A. 多次进行实验，获取多组数据 B. 只测量一次摆动的时间，快速得出结论 C. 小组分工合作，严谨记录实验数据 D. 尊重实验事实，不随意拼凑数据 【答案】B 【解析】只测量一次，实验偶然性大，误差大，结论不可靠；多次实验、规范操作、尊重事实都能提升结论的可靠性。故选 B。 11. 测量摆的周期时，从摆球经过最低点时开始计时，比从最高点开始计时更准确，原因是（　　） A. 最低点速度最快，便于判断时刻，计时误差小 B. 最低点位置更低，方便观察 C. 最高点速度为 0，无法计时 D. 最低点摆线更直，方便测量摆长 【答案】A 【解析】摆球经过最低点时速度最大，经过该点的时间极短，便于精准判断计时起点，能减小人的反应误差，测量更准确。故选 A。 角度05 科学探究综合应用 12. 城市里宣传用的广告牌在大风天气容易倾倒，实验小组的同学想探究展板的抗风能力与底座宽度的关系，于是在实验室用电吹风（可以调节风速挡位并显示大小）、两块大小相同的泡沫板和两张长度相同、宽度不同的硬纸板进行实验。 （1）①将泡沫板和较窄的硬纸板组装成一个广告牌，用吹风机对准泡沫板吹，记录广告牌刚好被吹倒时吹风机的挡位； ②接下来的操作是∶________________________ （2）对比两次广告牌倾倒情况，如果________________________，则说明长度相同时，底座越宽，抗风能力越强。 【答案】（1）将泡沫板和较宽的硬纸板组装成一个广告牌，用同一吹风机对准泡沫板吹，记录广告牌刚好被吹倒时吹风机的挡位；（2）较宽底座的广告牌被吹倒时吹风机的挡位更高 【解析】（1）本实验的目的是探究展板的抗风能力与底座宽度的关系，根据控制变量法，在实验中除了底座宽度不同外，其他因素都应保持相同。 在步骤①中已经用较窄的硬纸板组装成广告牌进行了实验，接下来的操作是：将泡沫板和较宽的硬纸板组装成一个广告牌，用同一吹风机对准泡沫板吹，记录广告牌刚好被吹倒时吹风机的挡位。 （2）对比两次广告牌倾倒情况，如果长度相同时，底座越宽，抗风能力越强，那么较宽底座的广告牌更不容易被吹倒，即较宽底座的广告牌被吹倒时吹风机的挡位更高，则说明长度相同时，底座越宽，抗风能力越强。 13. 在“桥梁调查与模型制作”跨学科实践活动中，同学们查阅资料了解到：桥梁的承重能力是衡量桥梁质量的重要标准，桥梁的承重能力越强，桥梁质量越好。鹿鸣物理社团的同学们通过制作平桥模型对“桥梁承重能力的影响因素”进行以下实验。 实验器材：相同硬卡纸若干、相同木块2个、相同规格钩码若干、刻度尺。 【问题】桥梁的承重能力与哪些因素有关？ 猜想一：桥梁的承重能力与桥墩之间的距离（桥梁跨度）有关； 猜想二：桥梁的承重能力与桥面的宽度有关； 猜想三：桥梁的承重能力与桥面的厚度有关。 【证据】 如图所示，小组同学用两个木块作为桥墩固定在水平桌面上，搭建了平桥模型。进行实验，并记录了如下数据： 实验次数 桥墩间距/cm 桥面宽度/cm 桥面层数/层 桥面最大承载钩码个数/个 1 10 5 1 6 2 15 5 1 4 3 20 5 1 2 4 15 3 1 3 5 15 7 1 5 6 15 5 2 9 7 15 5 3 15 【解释】 （1）实验中通过________来反映桥梁承重能力的大小。 （2）分析________三组数据可知，在桥墩间距、桥面层数相同时，桥面宽度越大，桥梁的承重能力越强。 （3）分析1，2，3三组数据可知：在桥面宽度、桥面层数相同时，桥墩间距越大，桥梁的承重能力越________。 （4）实验中多次测量的目的是：________。 【交流】 （5）小鹿查阅资料发现，我国许多短式桥梁在设计时会设计成拱式桥梁，使其能承受更大的压力，所以他猜想：桥梁承重能力与________有关。 （6）善于思考的小乐对器材的选择进行了评估，他认为用小桶和细沙来代替钩码会更好，他这样改进的优点是：________。 【答案】（1）桥面最大承载钩码个数；（2）2、4、5；（3）弱；（4）避免结论的偶然性，寻找普遍规律；（5）桥的形状；（6）能连续改变压力，使测量结果更准确 【解析】（1）实验中通过桥面最大承载钩码个数来反映桥梁承重能力的大小，钩码个数越多，说明承重能力越强。 （2）要探究桥面宽度与承重能力的关系，需要控制桥墩间距、桥面层数相同，改变桥面宽度，所以分析2、4、5三组数据。 （3）分析1、2、3三组数据可知，桥墩间距越大，桥面最大承载钩码个数越少，所以在桥面宽度、桥面层数相同时，桥墩间距越大，桥梁的承重能力越弱。 （4）实验中多次测量的目的，是为了避免实验结论的偶然性，寻找普遍规律。 （5）拱式桥梁的特点是桥的形状为拱形，所以猜想：桥梁承重能力与桥的形状有关。 （6）用小桶和细沙代替钩码的优点是：细沙可以一点点添加，能连续改变压力，使测量结果更准确。 【例1】（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。 【变式1-1】（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。 【变式1-2】（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。 【变式1-3】（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。 ⚡基础速刷 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。 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。 3．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。 4. 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。 5. 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。 6. 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。 7. 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 。 8. 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。 9. 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。 10. 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。 🚀能力跃升 11. 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。 12. 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。 13. 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。 14. 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。 15. 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。 16. 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。 🌟思维挑战 17. 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。 18. 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。 19. 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。 20. 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。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.4 尝试科学探究 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 探究摆的奥秘 考点02 科学探究的过程 03 避坑指南·解题通法 角度01 科学探究的基本环节辨析 角度02 影响摆摆动快慢的因素判断 角度03 控制变量法在摆实验中的应用 角度04 摆实验的数据处理与周期计算 角度05 实验评估与反思 角度06 科学探究综合应用 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 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。 2. 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。 1. 通过科学探究，了解科学探究的过程和一般步骤。 2. 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。 考点01 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。 4. 核心实验结论：悬线长度相等时，摆球摆动的快慢与摆球的轻重（材料、质量）无关； 摆球摆动一次的时间只与悬线的长度有关；悬线越长，摆球摆动越慢（周期越长）。 5．拓展：小角度范围内，摆动快慢与摆偏离的角度大小无关。 6．生活应用：摆钟走快，说明摆动周期太短，需向下调节螺母增加摆长，使摆动变慢，校准时间。 7. 控制变量法：当探究问题受多个因素影响时，每次只改变其中一个因素，控制其余所有因素不变，单独研究该因素对结果的影响，是物理探究的核心方法之一。 8．摆实验中的控制变量应用： ①探究与摆球轻重的关系：控制摆长、摆角相同，改变摆球质量； ②探究与摆长的关系：控制摆球轻重、摆角相同，改变摆线长度； ③探究与摆角的关系：控制摆长、摆球轻重相同，改变摆角大小。 9.周期：摆完成一次全摆动（来回一次）所需的时间，用符号 T 表示，反映摆动的快慢。 10．测多算少法：单次摆动时间很短，直接测量误差大。通常测量摆动 n 次的总时间 t，再计算单次周期 ，可显著减小误差。 11．数据处理原则：多次测量求平均值；通过对比变量与周期的对应关系，归纳实验结论。 【深化点拨】 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。 1. 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。 考点02 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： 。 5.科学的核心是探究，学习物理就要学会科学探究；科学探究没有固定模式，需根据实际情况灵活调整。 6．科学探究的核心环节：提出问题→猜想与假设→设计实验与制订方案→获取与处理信息→分析与论证→评估与反思→交流与合作。 7．关键要点：提出问题是科学探究的第一步；猜想不是胡猜乱想，是以已有经验和知识为基础的试探性解释；实验数据要尊重事实，不可拼凑、杜撰。 1. 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：___________。 角度01 科学探究的基本环节辨析 1．小慧观察到摆钟走快了，思考 “摆动一次的时间由什么决定呢”，这属于科学探究中的（　　） A. 猜想与假设 B. 提出问题 C. 分析与论证 D. 设计实验 2．下列关于科学探究的说法，错误的是（　　） A. 科学探究没有固定的模式，可根据实际情况调整环节 B. 实验数据要尊重事实，不可拼凑、杜撰 C. 探究过程只需独立完成，不需要交流与合作 D. 评估与反思是科学探究的重要组成部分 角度02 影响摆摆动快慢的因素辨析 3. 下列探究过程中，属于提出问题的是：（　　） A．钟摆来回摆动一次所需要的时间由什么决定呢 B．钟摆摆动的快慢可能跟摆锤的轻重有关 C．用同样长的细线，分别挂上同样大小的铜球和铝球开始做实验 D．分析得到：悬线长度相等时，摆球的摆动快慢与摆球的轻重无关 4. 为了研究“摆的摆动快慢与什么因素有关”，小林和同学进行了如图所示的对比实验，他们研究的问题是（   ） A．摆的摆动快慢与摆锤形状的关系 B．摆的摆动快慢与摆锤轻重的关系 C．摆的摆动快慢与摆幅大小的关系 D．摆的摆动快慢与摆绳长短的关系 5. 小明做“探究影响单摆摆动快慢因素”的实验。在摆角很小的情况下，能使单摆的摆动加快的措施是（　　） A．调节摆角的大小，使单摆的摆角变小 B．将长度为25cm的摆线调整为30cm C．将长度为25cm的摆线调整为20cm D．调整摆锤的轻重，换成较重的摆锤 角度03 控制变量法在摆实验中的应用 6. 某同学在做“影响摆钟快慢与什么因素有关”的实验。表一实验中，摆重不同（因为用两个体积相同而密度不同的铁球和塑料球），摆长相同，摆角相同；表二实验中，摆重相同（用的是同一个摆球），摆角相同，摆长不同。根据表中数据回答下列问题： 表一：摆钟快慢与摆重的关系摆动次数 摆动次数 时间 摆球材料 10 20 铁球 15s 30s 塑料球 15s 30s 表二：摆钟快慢与摆长的关系摆动次数 摆动次数 时间 摆长 15 30 80cm 12s 24s 160cm 24s 48s （1）本实验过程应用了 ___________法来探究的； （2）对表一中数据进行分析，发现不同材料的摆球摆动相同次数的时间 ___________。（填“相同”或“不同”）得到的结论是摆钟快慢与摆重 ___________；（填“有关”或“无关”） （3）对表二中数据进行分析，得到的结论是摆钟快慢与摆长 ___________。 7. 小明和小亮同学在“探究影响摆球摆动时间的因素”的实验时，实验器材有：质量已知且大小不同的铁球各一个，铁架台刻度尺等，两人相互合作实验并记录的数据如表 实验次数 摆线长度/m 摆球质量/kg 摆动幅度/cm 连续摆动次数 摆动时间/s 1 1.0 0.1 10 30 60 2 1.0 0.2 10 30 60 3 1.0 0.1 20 30 60 4 0.5 0.2 10 30 42 5 0.5 0.2 20 30 42 （1）分析比较第1次和第2次实验可得出的初步结论：当摆长和摆动幅度相同时，摆球摆动快慢和摆球质量___________（选填“有关”或“无关”）； （2）分析比较第___________两次实验，可得出的初步结论：当___________相同时，摆动时间与摆动的幅度___________（选填“有关”或“无关”）； （3）第2次和第4次实验是研究___________的关系，并可得结论：___________； （4）本次实验运用的研究方法叫做___________。 角度04 摆实验的数据处理与周期计算 8. 阅读以下材料： 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，在重力下作用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，向下摆动时速度会增大，向上摆动时速度会减小。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 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 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 1.7 2.0 2.3 2.9 3.2 3.6 4.0 摆钟（如图乙所示）、荡秋千就是生活中的单摆。 （1）从表中数据可知，单摆的摆长l越长，摆动的周期T越__________（选填“长”或“短”）。 （2）关于单摆，下列说法正确的是__________。 A．小球做匀速直线运动 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 9. 某学习小组试着研究单摆的摆动周期（摆动1次的时间）与哪些因素有关。 他们利用如图所示的装置，将摆球从平衡位置O点拉开到A或B处，松手后摆球就可以在AA'两点间来回摆动。以下为他们实验中的几个环节： （1）他们首先测量小球的质量：测量前，把托盘天平放在水平桌面上，并将游码移动到______位置，若观察到天平右盘比左盘高，则应将平衡螺母向______调，使指针指在______；将待测小球放在______盘，在另一个托盘内放入砝码，并移动游码，当天平再次达到水平平衡时，此时盘内砝码及游码位置如图所示，则该小球的质量为______g。 （2）接下来他们还测量了所用细线的长度、以及摆球摆动30次所用的时间，以及下表是同学相互合作实验记录的一组数据。 序号 摆球质量（kg） 摆线长度（m） 摆动幅度 摆动30次的时间（s） 摆动周期（s） 1 0.1 1 AA' 60 2 2 0.2 1 AA' 60 2 3 0.1 1 BB' 60 2 4 0.2 0.5 AA' 42 ______ ①完成“摆动周期”一列中数据的填写______。 ②分析比较实验序号1和2，可得出的初步结论是：当摆线长度、摆动幅度相同时，摆动周期与______无关； ③分析比较实验序号______，可得出的初步结论是：当摆线长度、摆球质量相同时，摆动周期与摆动幅度无关； ④实验序号2和4中是控制摆球质量、摆动幅度不变，探究摆动周期与______的关系，并可得出结论：当______，摆动周期越长。 （3）本次实验中，采用一种常用的科学研究方法，叫做______法；每次实验都记录了摆球摆动30次的时间来求出摆动周期，这样做的目的是______；本实验后，该小组同学又重复做了几组实验，这样做的目的是______（后两空均选填“减小误差”或“得到普遍规律”）。 （4）摆钟是利用本实验的原理制成的，某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长适当调______（选填“长”或“短”） 角度05 实验评估与反思 10. 在探究摆的奥秘实验中，下列做法不能提高实验结论可靠性的是（　　） A. 多次进行实验，获取多组数据 B. 只测量一次摆动的时间，快速得出结论 C. 小组分工合作，严谨记录实验数据 D. 尊重实验事实，不随意拼凑数据 11. 测量摆的周期时，从摆球经过最低点时开始计时，比从最高点开始计时更准确，原因是（　　） A. 最低点速度最快，便于判断时刻，计时误差小 B. 最低点位置更低，方便观察 C. 最高点速度为 0，无法计时 D. 最低点摆线更直，方便测量摆长 角度05 科学探究综合应用 12. 城市里宣传用的广告牌在大风天气容易倾倒，实验小组的同学想探究展板的抗风能力与底座宽度的关系，于是在实验室用电吹风（可以调节风速挡位并显示大小）、两块大小相同的泡沫板和两张长度相同、宽度不同的硬纸板进行实验。 （1）①将泡沫板和较窄的硬纸板组装成一个广告牌，用吹风机对准泡沫板吹，记录广告牌刚好被吹倒时吹风机的挡位； ②接下来的操作是∶________________________ （2）对比两次广告牌倾倒情况，如果________________________，则说明长度相同时，底座越宽，抗风能力越强。 13. 在“桥梁调查与模型制作”跨学科实践活动中，同学们查阅资料了解到：桥梁的承重能力是衡量桥梁质量的重要标准，桥梁的承重能力越强，桥梁质量越好。鹿鸣物理社团的同学们通过制作平桥模型对“桥梁承重能力的影响因素”进行以下实验。 实验器材：相同硬卡纸若干、相同木块2个、相同规格钩码若干、刻度尺。 【问题】桥梁的承重能力与哪些因素有关？ 猜想一：桥梁的承重能力与桥墩之间的距离（桥梁跨度）有关； 猜想二：桥梁的承重能力与桥面的宽度有关； 猜想三：桥梁的承重能力与桥面的厚度有关。 【证据】 如图所示，小组同学用两个木块作为桥墩固定在水平桌面上，搭建了平桥模型。进行实验，并记录了如下数据： 实验次数 桥墩间距/cm 桥面宽度/cm 桥面层数/层 桥面最大承载钩码个数/个 1 10 5 1 6 2 15 5 1 4 3 20 5 1 2 4 15 3 1 3 5 15 7 1 5 6 15 5 2 9 7 15 5 3 15 【解释】 （1）实验中通过________来反映桥梁承重能力的大小。 （2）分析________三组数据可知，在桥墩间距、桥面层数相同时，桥面宽度越大，桥梁的承重能力越强。 （3）分析1，2，3三组数据可知：在桥面宽度、桥面层数相同时，桥墩间距越大，桥梁的承重能力越________。 （4）实验中多次测量的目的是：________。 【交流】 （5）小鹿查阅资料发现，我国许多短式桥梁在设计时会设计成拱式桥梁，使其能承受更大的压力，所以他猜想：桥梁承重能力与________有关。 （6）善于思考的小乐对器材的选择进行了评估，他认为用小桶和细沙来代替钩码会更好，他这样改进的优点是：________。 【例1】（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 【变式1-1】（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 。 【变式1-2】（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 。 【变式1-3】（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 ⚡基础速刷 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 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。 3．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。 4. 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 5. 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 6. 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 7. 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 8. 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 9. 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 10. 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 🚀能力跃升 11. 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 12. 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 13. 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。 14. 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”) 。 15. 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 16. 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 🌟思维挑战 17. 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。 18. 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 。 19. 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。 20. 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。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $