1.4 尝试科学探究（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”核心知识点，以摆的奥秘为载体，系统梳理科学探究七环节（提出问题、猜想假设等），通过控制变量法设计实验，分析摆长、质量、摆角对摆动快慢的影响，得出摆的等时性原理（与摆长有关，与质量、摆角无关）。 该资料以真实情境驱动探究，通过实验数据表格对比（如摆的不同实验序号变量分析）培养科学推理与证据意识，体现科学思维。设置易错提醒（如摆长定义）和多样题型，强化科学态度中的实事求是，课中辅助教师引导探究，课后帮助学生巩固方法，查漏补缺。

第一章 走进物理世界 1.4 尝试科学探究 课标要点 1．知道科学探究的基本环节，了解科学探究的一般过程与特点。 2．通过探究摆的奥秘，掌握控制变量法的实验思想，能正确分析实验数据并得出结论。 3．理解摆的摆动快慢与摆长的关系，知道摆的快慢与摆锤质量、小角度摆动时的摆角无关。 4．体会实事求是、交流合作的科学态度，培养实验评估与反思的意识。 学习重难点 重点：科学探究的基本过程；控制变量法的应用；探究摆的快慢的实验结论。 难点：控制变量法的理解与实验设计；实验数据的分析与论证；实验方案的评估与优化。 知识点 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。 易错提醒 ① 摆长是从悬挂点到摆球球心的距离，不只是细线的长度； ② 摆动角度较小时，摆的快慢与摆动角度无关，角度过大会影响实验结论； ③ 控制变量法的核心是 “单一变量”，每次实验只能改变一个研究变量。 随学随练 1．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．猜想假设 B．提出问题 C．进行实验 D．分析论证 2．意大利科学家伽利略曾经对教堂里的吊灯摆动进行研究，得出摆的等时性。某实验小组的同学们想继续探究这个问题。他们做了如图甲所示的摆，并进行了相应实验。 提出问题：单摆摆动时间与哪些因素有关? 猜想：①可能与摆长有关； ②可能与摆球的质量有关； ③可能与摆幅（摆动中摆球离开中心的最大距离）有关。 他们进行了如图乙所示的实验，细绳一端拴一个小球，另一端固定，让小球自由往返摆动，记录的数据如下表。请回答下列问题： 实验序号 小球到固定点的距离（摆长） 小球质量 摆幅 小球往返摆动一次的时间 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 （1）分析实验 （填实验序号），可判断猜想②是否正确； （2）分析实验1、5，可以得到的结论是 ； （3）实验过程中为了减小实验误差，请你对实验提出一条改进意见： ； （4）根据本实验得出的结论，生活中荡秋千时，如果想让秋千荡一次的时间长一点，可以采取的措施是 。 知识点 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______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：______________________________________________________；该结论在生产、生活和科学实践中有很多应用，试举一例。 例：____________________________________________________________。 特别提醒 爱因斯坦曾说 “提出问题有时比解决问题更重要”，发现和提出有价值的问题，是科学探究的起点。猜想必须有事实依据，实验数据必须尊重事实，实事求是是科学探究的核心原则。 随学随练 1．（多选题）下列对科学探究的四个说法中，不正确的是（　　） A．科学探究要注意观察，善于提出问题 B．进行科学探究是科学家的事，与中学生无关 C．进行科学探究要善于进行分析和归纳，找出问题的答案 D．科学探究中进行测量时，尽可能使用精密的测量工具，这样可以消除测量误差 2．实验物理学的先驱者 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，他曾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，这一操作属于以下科学探究7个步骤中的 。（填写序号）科学探究的七个环节是：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。 知识点 科学探究的态度与方法 1．核心方法：控制变量法 当一个物理量受多个因素影响时，每次只改变其中一个因素，控制其余因素不变，分别研究每个因素的影响，是物理实验最重要的探究方法之一。 2．科学态度 实事求是：数据记录尊重事实，不拼凑、不杜撰； 交流合作：探究中分工协作，交流分享，共同进步； 评估反思：敢于质疑，善于反思，不断优化实验方案； 持续探究：科学探究永无止境，一个问题的解决往往会催生新的问题。 特别提醒 评估与反思不是科学探究的 “收尾环节”，而是贯穿探究始终的重要思维。通过评估可以发现实验误差来源、方案缺陷，进而改进实验，让结论更可靠。多次重复实验是减小误差、提升结论普遍性的常用方法。 随学随练 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：______________。        题型 科学探究环节的辨析 核心思路：根据各环节的核心特征，结合具体情境判断对应的探究环节，区分提出问题、猜想假设、设计实验、分析论证、评估反思等不同阶段。 活学活用 1．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 2．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 题型 控制变量法的实验设计 核心思路：明确探究的自变量，确定需要控制的不变量，保证每次实验只有一个变量发生变化，遵循单一变量原则。 活学活用 1．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。 2．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：_____。 题型 实验评估与改进 核心思路：从实验方法、测量精度、误差来源、结论可靠性等角度评估实验，能提出合理的改进建议。 活学活用 1．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。 2．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________。 基础通关 1．让孩子在家快乐学习物理，家庭实验室可以实现学生学习科学“梦”。下列关于家庭实验室说法错误的是（   ） A．需要在安全环境下进行实验 B．材料可以是易拉罐、气球等日用品 C．必须配备标准实验仪器和装置 D．可以配备简单的测量器材和设备 2．小华想：光斜射时传播方向发生改变，会出现“池底变浅”的现象，那么，光在垂直入射时，还会有“池底变浅”的现象吗？上述过程，是科学探究中的（     ） A．问题 B．证据 C．解释 D．交流 3．到商店购买乒乓球时，李明同学总要将几只乒乓球从选定的位置放手，观察乒乓球反弹的高度，选择反弹较高的乒乓球。李明的行为属于科学探究中的（     ） A．提出问题 B．猜想与假设 C．进行实验与收集证据 D．交流合作、评估 4．不同物体吸收太阳辐射的能力不同，小明认为这可能与物体的颜色有关。于是，他将几个完全相同的涂上不同颜色的物体放在太阳底下，测出相同时间内物体升高的温度。“小明认为这可能与物体的颜色有关”这一环节，属于科学探究中的（　　） A．提出问题 B．猜想与假设 C．收集证据 D．得出结论、作出解释 5．同学们为了验证影响摆钟走时快慢因素的猜想，用细线系上小球代替钟摆进行实验。以上环节是科学探究中的_________实验与制订方案；要得到结论，还需要经历获取与处理数据、分析与_________。 6．科学探究活动通常包括以下环节：①提出问题、②猜想与假设、③设计实验与制订方案、④获取与处理信息、⑤分析与论证、⑥评估与反思。某课外学习小组的张勤同学提出了疑问：如图所示，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，在靠近杯口上方平行于杯口的方向用力吹气，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活动中的______。其他同学进行实际操作，发现里面的纸杯向上跳出，这属于科学探究活动中的________。（均填序号） 7．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。 8．用同样长的细线，分别挂上体积相同的铅块和铜块做实验，发现它们摆动一次所需的时间相同，而对于同一物块，用长度不同的两根细线悬挂后进行实验，发现两种情况下摆动一次所需的时间不相同，这说明摆球摆动的快慢与________有关，与_________无关。 9．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。 10．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_________。 素养提升 11．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？ 12．橡皮泥能否浮在水中？小明尝试将橡皮泥分别捏成各种形状，并放入水中，观察橡皮泥的浮沉情况。小明的尝试属于科学探究中的（　　） A．问题 B．证据 C．解释 D．交流 13．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 14．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。 15．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。 16．小豫在公园里看到一个小孩在荡秋千，她发现无论小孩的秋千摆荡得高还是低，来回摆动一次的时间好像并没有不同；当小孩离开后，秋千继续摆动的快慢似乎和有人时也相同，那么秋千来回摆动一次的时间会受什么因素影响呢？她作出了以下猜想： A．可能与秋千摆动的幅度有关； B．可能与秋千和人的质量有关； C．可能与秋千吊绳的长度有关。 于是她决定用单摆来模拟秋千，探究单摆来回摆动一次的时间与什么因素有关。她准备了质量分别为0.03kg和0.04kg的小铁球、细线、刻度尺、铁架台等器材，实验装置如图甲所示。 实验次数 摆幅（m） 小球质量（kg） 摆长（m） 时间（s） 1 0.1 0.03 0.8 1.8 2 0.1 0.04 0.8 1.8 3 0.2 0.04 0.8 1.8 4 0.2 0.04 1.0 2.0 （1）实验器材中还需要的测量工具是______； （2）本实验所用的科学探究方法是______法，小豫完成实验并将数据记入表格中； （3）分析1、2两次实验数据可以验证猜想______（选填序号）；要验证猜想C应该选用______两组实验数据； （4）分析数据可知：单摆来回摆动一次的时间只与______有关； （5）如图乙所示，在摆线悬挂点O正下方固定一个铁钉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。若摆长为0.8m，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”）1.8s。 17．跨学科实践 16世纪末，伽利略在意大利比萨大学任教时，一次偶然的观察引发了他对单摆的兴趣——他注意到教堂天花板上悬挂的青铜吊灯，因风吹动而左右摆动。无论摆动幅度是大是小，吊灯完成一次全摆动（从左到右再回到左）的时间似乎始终相同。这一现象与当时人们的直觉相悖：传统观念认为，“物体摆动幅度越大，运动时间越长”，但伽利略的观察却否定了这一点。某同学模仿伽利略探究单摆摆动的规律，他用同一个小球，保持摆的幅度不变，只改变摆线的长度，做了三次实验。下表是这个同学实验测得的数据： 摆线的长度/cm 60 45 30 连续摆动10次的时间/s 18.6 13.4 11.8 （1）每次实验都记录了摆球摆动10次所用的时间来求出摆球摆动的周期，这样做的目的是___________（选填“多次实验求平均值减小误差”或“多次实验得到普遍规律”）； （2）摆线长度为时，摆的周期为___________； （3）如果要使摆的周期正好等于2s，摆线长度应该___________（选填“大于”“小于”或“等于”）60cm。 18．2024年新年伊始，受强对流天气影响，我省多地降大雪。大雪后，小亮发现人们在雪地上留下的脚印有深有浅，从而提出问题：压力的作用效果与哪些因素有关？请你选择一个影响压力作用效果的因素，设计对应实验方案进行探究。并为人们提出一个在雪地行走时，防止脚陷入雪地太深的有效措施。（温馨提示：注意实验方案的可操作性） 迁移创新 19．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 20．如图，在一条长度为L的细线一端系一个螺母做成了一个单摆，让螺母在竖直面内小幅度往返摆动，每完成一次往返摆动的时间为t，下表是小芳探究单摆往返摆动的时间t与哪些因素有关的实验数据。 实验序号 细线长度L/cm 摆动的最大角度θ/° 来回摆动20次所用的时间t/s 1 20 10 18. 0 2 50 10 28. 0 3 100 10 40. 0 4 20 20 18. 0 5 50 20 28. 0 6 100 20 40. 0 （1）第2次实验时，单摆完成一次往返摆动所用的时间t=________s； （2）单摆往返摆动的时间t与摆动的最大角度θ_________（选填“有关”或“无关”），你的理由是________； （3）用相同的螺母制作出下列几种摆长的单摆，其t可能为1s的是：_________ ①摆长10cm        ②摆长25cm        ③摆长80cm        ④摆长120cm 21．某兴趣小组的同学观察到不同物体在空气中下落的快慢不同，如石子下落要比羽毛快得多，于是他们联想到“物体在液体中下沉的快慢与哪些因素有关”，并作出以下猜想： 猜想一：物体下沉快慢与物体质量有关； 猜想二：物体下沉快慢与液体种类有关。 他们利用天平、秒表、长玻璃圆筒、体积和形状相同的小瓶（内装有细沙）、水、牛奶、食用油等器材进行探究实验，将能够下沉的小瓶从液面处由静止开始下沉，每次下沉深度均为0.3m，记录的部分实验数据如下表。 序号 液体 质量m/g 下沉时间t/s 1 水 20 0.53 2 25 0.4 3 30 0.3 4 牛奶 20 0.7 5 25 0.5 6 30 0.45 7 食 用 油 20 小瓶表面未沾油 小瓶表面沾油 0.87 1 8 25 0.7 0.72 9 30 0.6 0.66 （1）小瓶在液体中下沉的深度相同时，通过比较小瓶的________判断下沉的快慢，这里应用了________（填写方法）； （2）分析比较实验序号1、2、3（或4、5、6）的数据，可以得出的结论是：在其它条件相同时，________，物体下沉越快； （3）要想探究物体下沉快慢与液体种类的关系，应选择实验序号为________的三组数据进行分析比较； （4）分析比较实验序号7、8、9的数据可知，物体下沉快慢还与________有关； （5）如图是小瓶分别在三种液体中下沉时间与其质量的关系图像，其中反映小瓶在食用油中下沉时间与质量关系的图像是________（选填字母）。 （6）根据生活中的现象，你猜想物体在液体中下沉的快慢还可能与________有关。 22．飞机在空中飞行时都有一定的迎角（机翼轴线与水平气流的夹角），飞机飞行时的升力除了与机翼形状有关外是否还与迎角大小有关？为了研究这一问题，在老师的帮助下，小明利用电风扇、升力测力计、飞机模型，按图甲方式进行如下实验。 步骤一：闭合电风扇的开关，调节挡位使其风速最大，并使飞机模型的迎角为0°，记录测力计的示数。重复5 次实验并计算升力平均值。 步骤二：改变迎角大小，使其分别为5°、10°、15°、20°，重复步骤①。 步骤三：处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图乙。 （1）由图乙可知，飞机飞行速度一定，迎角由0°逐渐增大到20°，升力的变化特点是：______； （2）小明若要进一步研究“飞机的升力与其飞行速度的关系”。利用现有器材，只需要控制______不变，通过调节______来改变飞机模型的飞行速度即可获得结论； （3）资料显示：本实验结论与实际相符，且飞机迎角一定时，飞行速度越大升力也越大。若某飞机以500km/h 做水平匀速直线飞行时的迎角为θ1，而以800km/h 做水平匀速直线飞行时的迎角为θ2（θ1、θ2均小于15°）。请比较θ1、θ2的大小关系： ______。 23．在降落伞比赛的活动中，小明将活动中的具体数据进行了记录，来用于研究降落伞的飞行时间与哪些因素有关。请你分析表格中的数据并回答问题： 实验次数 伞绳长度 伞衣的形状 伞衣的面积 降落的高度 降落伞总质量 降落伞的飞行时间 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 30g 4.91s 4 1m 正方形 1m² 3m 20g 5.81s 5 1.5m 正方形 1m² 3m 20g 5.83s 6 1.5m 正方形 1m² 6m 20g 9.24s （1）实验中利用到的科学实验的基本方法是___________； （2）设计实验时，关于伞面面积的测量小明遇到了困难，在小组同学的帮助下小明顺利的测出了伞的面积如图每个小格面积为1cm2，伞覆盖90个格子则伞面积为___________cm²； （3）分析表中数据4、5和2、4可知，降落伞飞行时间与降落伞的___________和___________无关； （4）分析5和6能得到的结论是：___________。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一章 走进物理世界 1.4 尝试科学探究 课标要点 1．知道科学探究的基本环节，了解科学探究的一般过程与特点。 2．通过探究摆的奥秘，掌握控制变量法的实验思想，能正确分析实验数据并得出结论。 3．理解摆的摆动快慢与摆长的关系，知道摆的快慢与摆锤质量、小角度摆动时的摆角无关。 4．体会实事求是、交流合作的科学态度，培养实验评估与反思的意识。 学习重难点 重点：科学探究的基本过程；控制变量法的应用；探究摆的快慢的实验结论。 难点：控制变量法的理解与实验设计；实验数据的分析与论证；实验方案的评估与优化。 知识点 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。 易错提醒 ① 摆长是从悬挂点到摆球球心的距离，不只是细线的长度； ② 摆动角度较小时，摆的快慢与摆动角度无关，角度过大会影响实验结论； ③ 控制变量法的核心是 “单一变量”，每次实验只能改变一个研究变量。 随学随练 1．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．猜想假设 B．提出问题 C．进行实验 D．分析论证 【答案】A 【分析】科学探究的主要环节有提出问题→猜想与假设→制定计划（或设计方案）→进行实验→收集证据→解释与结论→反思与评价→拓展与迁移，据此结合题意进行分析判断。 【解析】小明认为它可能与物体颜色有关，属于科学探究环节中的猜想假设。 故选A。 2．意大利科学家伽利略曾经对教堂里的吊灯摆动进行研究，得出摆的等时性。某实验小组的同学们想继续探究这个问题。他们做了如图甲所示的摆，并进行了相应实验。 提出问题：单摆摆动时间与哪些因素有关? 猜想：①可能与摆长有关； ②可能与摆球的质量有关； ③可能与摆幅（摆动中摆球离开中心的最大距离）有关。 他们进行了如图乙所示的实验，细绳一端拴一个小球，另一端固定，让小球自由往返摆动，记录的数据如下表。请回答下列问题： 实验序号 小球到固定点的距离（摆长） 小球质量 摆幅 小球往返摆动一次的时间 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 （1）分析实验 （填实验序号），可判断猜想②是否正确； （2）分析实验1、5，可以得到的结论是 ； （3）实验过程中为了减小实验误差，请你对实验提出一条改进意见： ； （4）根据本实验得出的结论，生活中荡秋千时，如果想让秋千荡一次的时间长一点，可以采取的措施是 。 【答案】 2、4 见解析 见解析 见解析 【解析】（1）[1]探究单摆摆动时间可能与摆球的质量有关，保持绳长和摆动幅度相同，改变质量，实验序号2与4符合题意。 （2）[2]分析实验1、5，小球的质量和摆动幅度相同，第5次实验摆长较大，小球往返摆动一次的时间较大，可以得到往返摆动的时间与摆长有关。 （3）[3]实验时测20次的往复摆动时间，这样多次测量取平均，目的是减少误差。 （4）[4]荡秋千时，想让秋千荡一次的时间长一点，可以让绳子长一些。 知识点 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。 特别提醒 爱因斯坦曾说 “提出问题有时比解决问题更重要”，发现和提出有价值的问题，是科学探究的起点。猜想必须有事实依据，实验数据必须尊重事实，实事求是是科学探究的核心原则。 随学随练 1．（多选题）下列对科学探究的四个说法中，不正确的是（　　） A．科学探究要注意观察，善于提出问题 B．进行科学探究是科学家的事，与中学生无关 C．进行科学探究要善于进行分析和归纳，找出问题的答案 D．科学探究中进行测量时，尽可能使用精密的测量工具，这样可以消除测量误差 【答案】BD 【解析】A．科学探究，需要在生活中注意观察，善于发现问题、提出问题。故A正确，不符合题意； B．进行科学探究是中学生学习物理的一部分，与学生有密切关系，故B错误，符合题意； C．进行科学探究时，要从观察到的实验现象中分析，从而得到普遍规律，归纳出结论，解决提出的问题，故C正确，不符合题意； D．科学探究需要测量时，使用精密的测量工具，能很好的减少测量误差，而不能消除测量误差，故D错误，符合题意。 故选BD。 2．实验物理学的先驱者 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，他曾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，这一操作属于以下科学探究7个步骤中的 。（填写序号）科学探究的七个环节是：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。 知识点 科学探究的态度与方法 1．核心方法：控制变量法 当一个物理量受多个因素影响时，每次只改变其中一个因素，控制其余因素不变，分别研究每个因素的影响，是物理实验最重要的探究方法之一。 2．科学态度 实事求是：数据记录尊重事实，不拼凑、不杜撰； 交流合作：探究中分工协作，交流分享，共同进步； 评估反思：敢于质疑，善于反思，不断优化实验方案； 持续探究：科学探究永无止境，一个问题的解决往往会催生新的问题。 特别提醒 评估与反思不是科学探究的 “收尾环节”，而是贯穿探究始终的重要思维。通过评估可以发现实验误差来源、方案缺陷，进而改进实验，让结论更可靠。多次重复实验是减小误差、提升结论普遍性的常用方法。 随学随练 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。 题型 科学探究环节的辨析 核心思路：根据各环节的核心特征，结合具体情境判断对应的探究环节，区分提出问题、猜想假设、设计实验、分析论证、评估反思等不同阶段。 活学活用 1．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。 2．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。 题型 控制变量法的实验设计 核心思路：明确探究的自变量，确定需要控制的不变量，保证每次实验只有一个变量发生变化，遵循单一变量原则。 活学活用 1．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。 2．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。 题型 实验评估与改进 核心思路：从实验方法、测量精度、误差来源、结论可靠性等角度评估实验，能提出合理的改进建议。 活学活用 1．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。 2．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。 基础通关 1．让孩子在家快乐学习物理，家庭实验室可以实现学生学习科学“梦”。下列关于家庭实验室说法错误的是（   ） A．需要在安全环境下进行实验 B．材料可以是易拉罐、气球等日用品 C．必须配备标准实验仪器和装置 D．可以配备简单的测量器材和设备 【答案】C 【解析】A．实验需在安全环境下开展，符合实验基本要求，故A正确； B．家庭实验可使用易拉罐、气球等日用品替代实验器材，故B正确； C．家庭实验室可利用生活常见物品开展实验，无需必须配备标准实验仪器和装置，故C错误； D．家庭实验室可配备简单测量器材辅助实验开展，故D正确。 本题选择描述错误的，故选C。 2．小华想：光斜射时传播方向发生改变，会出现“池底变浅”的现象，那么，光在垂直入射时，还会有“池底变浅”的现象吗？上述过程，是科学探究中的（     ） A．问题 B．证据 C．解释 D．交流 【答案】A 【解析】A．科学探究中，针对已知现象提出待探究疑问的过程属于提出问题环节，小华根据光斜射时的池底变浅现象，提出垂直入射时是否还有该现象的疑问，符合问题环节的特征，故A符合题意； B．证据是探究过程中收集的现象、数据等资料，与题干过程不符，故B不符合题意； C．解释是对现象的原理分析说明，与题干过程不符，故C不符合题意； D．交流是探究完成后与他人分享讨论的环节，与题干过程不符，故D不符合题意。 故选A。 3．到商店购买乒乓球时，李明同学总要将几只乒乓球从选定的位置放手，观察乒乓球反弹的高度，选择反弹较高的乒乓球。李明的行为属于科学探究中的（     ） A．提出问题 B．猜想与假设 C．进行实验与收集证据 D．交流合作、评估 【答案】C 【解析】A. 提出问题是探究前期明确研究问题的环节，李明的行为不属于该环节，故A错误； B. 猜想与假设是对探究结果的预判环节，李明的行为不属于该环节，故B错误； C. 李明将乒乓球从选定位置放手、观察反弹高度，是通过操作获取实验相关证据的过程，属于进行实验与收集证据环节，故C正确； D. 交流合作、评估是探究后期讨论或评价探究过程/结果的环节，李明的行为不属于该环节，故D错误。 故选C。 4．不同物体吸收太阳辐射的能力不同，小明认为这可能与物体的颜色有关。于是，他将几个完全相同的涂上不同颜色的物体放在太阳底下，测出相同时间内物体升高的温度。“小明认为这可能与物体的颜色有关”这一环节，属于科学探究中的（　　） A．提出问题 B．猜想与假设 C．收集证据 D．得出结论、作出解释 【答案】B 【解析】科学探究的环节包括：提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验收集证据、分析论证得出结论等。题目里“小明认为这可能与物体的颜色有关”，是针对“不同物体吸收太阳辐射能力不同”这个现象，给出了可能性的推测，这属于猜想与假设环节。 故选B。 5．同学们为了验证影响摆钟走时快慢因素的猜想，用细线系上小球代替钟摆进行实验。以上环节是科学探究中的_________实验与制订方案；要得到结论，还需要经历获取与处理数据、分析与_________。 【答案】 设计 论证 【解析】科学探究的常规环节包含提出问题、猜想与假设、设计实验与制订方案、进行实验与收集证据、分析与论证等。题干中用细线系小球代替钟摆搭建实验装置的环节，属于设计实验的部分，对应“实验与制订方案”前的填空；在获取处理实验数据后，下一步需要对数据规律进行梳理推导，完成分析与论证才能得到最终探究结论。 6．科学探究活动通常包括以下环节：①提出问题、②猜想与假设、③设计实验与制订方案、④获取与处理信息、⑤分析与论证、⑥评估与反思。某课外学习小组的张勤同学提出了疑问：如图所示，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，在靠近杯口上方平行于杯口的方向用力吹气，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活动中的______。其他同学进行实际操作，发现里面的纸杯向上跳出，这属于科学探究活动中的________。（均填序号） 【答案】 ② ④ 【解析】[1][2]丁强的回答预测了可能出现的结果，故他的回答属于猜想与假设；实际操作时发现里面的纸杯向上跳出，实验现象为猜想提供了证据，故这一过程属于获取与处理信息。 7．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。 8．用同样长的细线，分别挂上体积相同的铅块和铜块做实验，发现它们摆动一次所需的时间相同，而对于同一物块，用长度不同的两根细线悬挂后进行实验，发现两种情况下摆动一次所需的时间不相同，这说明摆球摆动的快慢与________有关，与_________无关。 【答案】 摆长 摆球的质量 【解析】[1]在其他条件相同时，摆长越长，摆动一次的时间（周期）越长，摆动越慢；摆长越短，周期越短，摆动越快。因此，摆球摆动的快慢与摆长有关。 [2]在摆长、重力加速度等条件相同时，摆球的质量（或材料）不影响摆动周期，即摆动快慢与摆球质量无关。 9．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。 10．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。 素养提升 11．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。 12．橡皮泥能否浮在水中？小明尝试将橡皮泥分别捏成各种形状，并放入水中，观察橡皮泥的浮沉情况。小明的尝试属于科学探究中的（　　） A．问题 B．证据 C．解释 D．交流 【答案】B 【解析】A．科学探究过程中的问题环节，是提出问题，比如：橡皮泥能否浮在水中？故A不符合题意； B．证据环节是做实验，获得实验数据，就“将橡皮泥分别捏成各种形状，并放入水中，观察橡皮泥的浮沉情况”这一环节，就是做实验，获取实验数据，获得证据，故B符合题意； C．解释环节是通过实验的现象、数据获得结论，利用结论解释问题，故C不符合题意； D．交流环节是大家针对实验现象进行沟通，交流，讨论得出最终的结论，故D不符合题意。 故选B。 13．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。 14．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。 15．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。 16．小豫在公园里看到一个小孩在荡秋千，她发现无论小孩的秋千摆荡得高还是低，来回摆动一次的时间好像并没有不同；当小孩离开后，秋千继续摆动的快慢似乎和有人时也相同，那么秋千来回摆动一次的时间会受什么因素影响呢？她作出了以下猜想： A．可能与秋千摆动的幅度有关； B．可能与秋千和人的质量有关； C．可能与秋千吊绳的长度有关。 于是她决定用单摆来模拟秋千，探究单摆来回摆动一次的时间与什么因素有关。她准备了质量分别为0.03kg和0.04kg的小铁球、细线、刻度尺、铁架台等器材，实验装置如图甲所示。 实验次数 摆幅（m） 小球质量（kg） 摆长（m） 时间（s） 1 0.1 0.03 0.8 1.8 2 0.1 0.04 0.8 1.8 3 0.2 0.04 0.8 1.8 4 0.2 0.04 1.0 2.0 （1）实验器材中还需要的测量工具是______； （2）本实验所用的科学探究方法是______法，小豫完成实验并将数据记入表格中； （3）分析1、2两次实验数据可以验证猜想______（选填序号）；要验证猜想C应该选用______两组实验数据； （4）分析数据可知：单摆来回摆动一次的时间只与______有关； （5）如图乙所示，在摆线悬挂点O正下方固定一个铁钉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。若摆长为0.8m，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”）1.8s。 【答案】（1）停表；（2）控制变量；（3）B 3、4；（4）摆长；（5）小于 【解析】（1）实验需要测量单摆来回摆动一次的时间，因此还需要停表。 （2）本实验探究多个变量对单摆运动周期的影响，每次只改变一个待探究变量、控制其余变量不变，这种方法是控制变量法。 （3）1、2两次实验中，摆幅、摆长都相同，只有小球质量不同，因此是验证单摆运动时间与小球质量的关系，即对应猜想B。 要验证猜想C，需要控制摆幅、小球质量相同，只改变摆长，符合条件的是3、4两组实验。 （4）分析表格实验数据可知，在其他条件不变时，只改变摆幅（或只改变小球质量）时，单摆运动时间都不变；只改变摆长时，单摆运动时间才变化，因此单摆来回摆动一次的时间只和摆长有关。 （5）碰到铁钉后，摆线在P点下方的实际摆动长度远小于原0.8m的摆长。从表格数据可知，其他条件相同时，摆长越短，摆动一次的时间越短，因此A、B间来回摆动的总时间会小于原0.8m摆长对应的1.8s。 17．跨学科实践 16世纪末，伽利略在意大利比萨大学任教时，一次偶然的观察引发了他对单摆的兴趣——他注意到教堂天花板上悬挂的青铜吊灯，因风吹动而左右摆动。无论摆动幅度是大是小，吊灯完成一次全摆动（从左到右再回到左）的时间似乎始终相同。这一现象与当时人们的直觉相悖：传统观念认为，“物体摆动幅度越大，运动时间越长”，但伽利略的观察却否定了这一点。某同学模仿伽利略探究单摆摆动的规律，他用同一个小球，保持摆的幅度不变，只改变摆线的长度，做了三次实验。下表是这个同学实验测得的数据： 摆线的长度/cm 60 45 30 连续摆动10次的时间/s 18.6 13.4 11.8 （1）每次实验都记录了摆球摆动10次所用的时间来求出摆球摆动的周期，这样做的目的是___________（选填“多次实验求平均值减小误差”或“多次实验得到普遍规律”）； （2）摆线长度为时，摆的周期为___________； （3）如果要使摆的周期正好等于2s，摆线长度应该___________（选填“大于”“小于”或“等于”）60cm。 【答案】（1）多次实验求平均值，减小误差；（2）1.34s；（3）大于 【解析】（1）单摆摆动1次的时间很短，直接测量单个周期误差很大，测量10次总时间再计算单周期，是通过多次测量求平均值的方式减小时间测量的误差，本步骤目的不是总结普遍规律。 （2）周期是单摆完成1次全摆动的时间，摆线长45cm时摆动10次总时间为13.4s，因此周期 （3）由实验数据可知：摆线越长，单摆的周期越大。摆线长60cm时，摆动10次总时间为18.6s，对应周期为1.86s，小于2s，因此要得到更大的2s周期，需要把摆线长度设置得比60cm更长。 18．2024年新年伊始，受强对流天气影响，我省多地降大雪。大雪后，小亮发现人们在雪地上留下的脚印有深有浅，从而提出问题：压力的作用效果与哪些因素有关？请你选择一个影响压力作用效果的因素，设计对应实验方案进行探究。并为人们提出一个在雪地行走时，防止脚陷入雪地太深的有效措施。（温馨提示：注意实验方案的可操作性） 【答案】（1）实验器材：海绵、带盖的矿泉水瓶、水；（2）实验步骤：①在矿泉水瓶中装入适量的水，拧紧盖子；②把矿泉水瓶瓶口朝上放在海绵上，观察海绵的凹陷程度；③再把矿泉水瓶瓶口朝下放在海绵上，观察海绵的凹陷程度更大；（3）实验结论：在压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越明显；（4）措施：增大鞋底的面积。（合理即可） 【解析】略。 迁移创新 19．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。 20．如图，在一条长度为L的细线一端系一个螺母做成了一个单摆，让螺母在竖直面内小幅度往返摆动，每完成一次往返摆动的时间为t，下表是小芳探究单摆往返摆动的时间t与哪些因素有关的实验数据。 实验序号 细线长度L/cm 摆动的最大角度θ/° 来回摆动20次所用的时间t/s 1 20 10 18. 0 2 50 10 28. 0 3 100 10 40. 0 4 20 20 18. 0 5 50 20 28. 0 6 100 20 40. 0 （1）第2次实验时，单摆完成一次往返摆动所用的时间t=________s； （2）单摆往返摆动的时间t与摆动的最大角度θ_________（选填“有关”或“无关”），你的理由是________； （3）用相同的螺母制作出下列几种摆长的单摆，其t可能为1s的是：_________ ①摆长10cm        ②摆长25cm        ③摆长80cm        ④摆长120cm 【答案】 1.4 无关 由1、4两次实验可知，细绳长度相同时，摆动角度不同，但单摆往返摆动的时间相同 ② 【解析】（1）[1]第2次实验时，来回摆动20次所用的时间为28.0s，故单摆完成一次往返摆动所用的时间 （2）[2][3]由1、4两次实验可知，细绳长度相同时，摆动角度不同，但单摆往返摆动的时间相同，故单摆往返摆动的时间t与摆动的最大角度θ无关。 （3）[4]由第1次实验可知，来回摆动20次所用的时间为18.0s，故单摆完成一次往返摆动所用的时间 结合1、2次实验可知0.9s<1s<1.4s 故单摆的长度20cm<l<50cm 故②符合题意，① ③ ④不符合题意。 故选②。 21．某兴趣小组的同学观察到不同物体在空气中下落的快慢不同，如石子下落要比羽毛快得多，于是他们联想到“物体在液体中下沉的快慢与哪些因素有关”，并作出以下猜想： 猜想一：物体下沉快慢与物体质量有关； 猜想二：物体下沉快慢与液体种类有关。 他们利用天平、秒表、长玻璃圆筒、体积和形状相同的小瓶（内装有细沙）、水、牛奶、食用油等器材进行探究实验，将能够下沉的小瓶从液面处由静止开始下沉，每次下沉深度均为0.3m，记录的部分实验数据如下表。 序号 液体 质量m/g 下沉时间t/s 1 水 20 0.53 2 25 0.4 3 30 0.3 4 牛奶 20 0.7 5 25 0.5 6 30 0.45 7 食 用 油 20 小瓶表面未沾油 小瓶表面沾油 0.87 1 8 25 0.7 0.72 9 30 0.6 0.66 （1）小瓶在液体中下沉的深度相同时，通过比较小瓶的________判断下沉的快慢，这里应用了________（填写方法）； （2）分析比较实验序号1、2、3（或4、5、6）的数据，可以得出的结论是：在其它条件相同时，________，物体下沉越快； （3）要想探究物体下沉快慢与液体种类的关系，应选择实验序号为________的三组数据进行分析比较； （4）分析比较实验序号7、8、9的数据可知，物体下沉快慢还与________有关； （5）如图是小瓶分别在三种液体中下沉时间与其质量的关系图像，其中反映小瓶在食用油中下沉时间与质量关系的图像是________（选填字母）。 （6）根据生活中的现象，你猜想物体在液体中下沉的快慢还可能与________有关。 【答案】（1）下沉时间 转换法/控制变量法；（2）物体的质量越大；（3）1、4、7/2、5、8/3、6、9；（4）小瓶表面是否沾油；（5）c；（6）物体的体积 【解析】（1）当物体在液体中下沉的深度相同时，下沉时间越长，物体下沉的越慢；物体下沉时间越短，下沉速度越快，故通过比较物体的下沉时间判断下沉的快慢。通过比较小瓶的下沉时间判断下沉快慢，运用到了转换法的思想，控制下沉深度相同，运用到了控制变量法的思想。 （2）分析比较实验序号1、2、3的数据，质量为20g的水，下沉时间是0.53s；质量为25g的水，下沉时间是0.40s；质量为30g的水，下沉时间是0.30s。由此可以得出结论：在其它条件相同时，物体的质量越大，物体下沉越快。 （3）要想探究物体下沉快慢与液体种类的关系，根据控制变量法的要求，要使物体的质量不变，液体的种类不同。通过观察实验记录，符合要求的是：1、4、7（或2、5、8或3、6、9）。 （4）分析7、8、9的数据可知：质量相同的食用油，小瓶表面未沾油的和小瓶表面沾油，下沉时间不同，说明物体下沉快慢还与小瓶表面是否沾油有关。 （5）由图表中的数据：小瓶表面未沾油，食用油质量为20g时，下沉时间为0.87s；质量为25g时，下沉时间为0.70s；质量为30g时，下沉时间为0.60s。通过比较可以得出反映物体在食用油中下沉时间与质量关系的图像是c。 （6）物体在液体中下沉的快慢还可能与物体的体积、物体的形状等有关。 22．飞机在空中飞行时都有一定的迎角（机翼轴线与水平气流的夹角），飞机飞行时的升力除了与机翼形状有关外是否还与迎角大小有关？为了研究这一问题，在老师的帮助下，小明利用电风扇、升力测力计、飞机模型，按图甲方式进行如下实验。 步骤一：闭合电风扇的开关，调节挡位使其风速最大，并使飞机模型的迎角为0°，记录测力计的示数。重复5 次实验并计算升力平均值。 步骤二：改变迎角大小，使其分别为5°、10°、15°、20°，重复步骤①。 步骤三：处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图乙。 （1）由图乙可知，飞机飞行速度一定，迎角由0°逐渐增大到20°，升力的变化特点是：______； （2）小明若要进一步研究“飞机的升力与其飞行速度的关系”。利用现有器材，只需要控制______不变，通过调节______来改变飞机模型的飞行速度即可获得结论； （3）资料显示：本实验结论与实际相符，且飞机迎角一定时，飞行速度越大升力也越大。若某飞机以500km/h 做水平匀速直线飞行时的迎角为θ1，而以800km/h 做水平匀速直线飞行时的迎角为θ2（θ1、θ2均小于15°）。请比较θ1、θ2的大小关系： ______。 【答案】 随着迎角的增大，飞机所受升力先增大后减小，且迎角位于15°附近时达到最大 迎角 改变电风扇的转速 【解析】（1）[1]由图乙曲线可知，随着迎角的增大，飞机所受升力先增大后减小，且迎角位于15°附近时达到最大。 （2）[2][3]根据控制变量法，要研究“飞机的升力与其飞行速度的关系”，需改变飞行速度，迎角不变，而改变飞行速度是通过改变电风扇的转速来达到的。 （3）[4]根据升力与迎角、速度的关系，可知当500km/h 小于800km/h 的速度，要获得相同升力，500km/h所对应的迎角θ1应大于800km/h所对应的迎角θ2。 23．在降落伞比赛的活动中，小明将活动中的具体数据进行了记录，来用于研究降落伞的飞行时间与哪些因素有关。请你分析表格中的数据并回答问题： 实验次数 伞绳长度 伞衣的形状 伞衣的面积 降落的高度 降落伞总质量 降落伞的飞行时间 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 30g 4.91s 4 1m 正方形 1m² 3m 20g 5.81s 5 1.5m 正方形 1m² 3m 20g 5.83s 6 1.5m 正方形 1m² 6m 20g 9.24s （1）实验中利用到的科学实验的基本方法是___________； （2）设计实验时，关于伞面面积的测量小明遇到了困难，在小组同学的帮助下小明顺利的测出了伞的面积如图每个小格面积为1cm2，伞覆盖90个格子则伞面积为___________cm²； （3）分析表中数据4、5和2、4可知，降落伞飞行时间与降落伞的___________和___________无关； （4）分析5和6能得到的结论是：___________。 【答案】（1）控制变量法；（2）90；（3）绳长度 伞衣的形状；（4）当伞衣的面积和降落伞的总质量不变时，降落的高度越高降落伞飞行时间越长 【解析】（1）每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。 （2）伞面积为 （3）[1][2]分析表中数据4、5降落伞飞行时间与降落伞的伞绳长度有关；由2、4可知，降落伞飞行时间与降落伞的伞衣的形状无关。 （4）分析表格5和6可知，当伞衣的面积和降落伞的总质量不变时，降落的高度越高降落伞飞行时间越长。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $