1、科学探究专题 科学探究过程包括以下要素：科学探究过程包括以下要素：1提出问题提出问题2猜想与假设猜想与假设3制定计划与设计实验制定计划与设计实验4进行实验与收集证据进行实验与收集证据5分析与论证分析与论证6评估评估7交流与合作交流与合作一、提出问题：一、提出问题：1.能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有关的问题。有关的问题。2.能书面或口头表述这些问题。能书面或口头表述这些问题。 例例 1 小明为了研究液体蒸发快慢与哪些因素有关，小明为了研究液体蒸发快慢与哪些因素有关，将体积相同的水和酒精分别装入两个相同的烧杯中，将体积相同的水和酒精分
2、别装入两个相同的烧杯中，然后将它们放置在同一房间（相同环境）里。过了一然后将它们放置在同一房间（相同环境）里。过了一段时间，他观察到酒精液面明显低于水的液面。试根段时间，他观察到酒精液面明显低于水的液面。试根据这个蒸发快慢的现象，提出一个相关的问题。据这个蒸发快慢的现象，提出一个相关的问题。 答：液体蒸发快慢与液体的种类是否有关？答：液体蒸发快慢与液体的种类是否有关？ 二、猜想与假设二、猜想与假设1.根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想。根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想。 2.对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。 例例 在在
3、“用电压表测电压的实验用电压表测电压的实验 ”中中，晓聪同学先测得电池组两端电压为，晓聪同学先测得电池组两端电压为3.0V， 然后将两只灯泡然后将两只灯泡 L1、 L2并联在并联在电池的两端，测得电池的两端，测得 L1、 L2两端电压两端电压 U1、 U2均为均为 2.5V， 如图所示并联的两如图所示并联的两个灯泡的电压小于个灯泡的电压小于 3.0V， 0.5V的电压的电压哪儿去了呢哪儿去了呢 ?请你就此问题提出合理请你就此问题提出合理的猜想的猜想 答：电池的内部可能有电阻，这个内电阻在电路答：电池的内部可能有电阻，这个内电阻在电路中分得了一部分电压。中分得了一部分电压。 三、制定计划与设计实
4、验三、制定计划与设计实验 1.明确探究目的和已有条件，经历制定计划与设计实验的明确探究目的和已有条件，经历制定计划与设计实验的过程。过程。 2.选择科学探究的方法及所需要的器材。选择科学探究的方法及所需要的器材。 3.考虑影响问题的主要因素，有控制变量的意识。考虑影响问题的主要因素，有控制变量的意识。 例例 (2004辽宁大连辽宁大连 )在探究在探究 “浮力的大小与哪些浮力的大小与哪些因素有关因素有关 ”的实验中，某同学猜想：浮力大小可能与的实验中，某同学猜想：浮力大小可能与液体密度的大小、物体浸入液体中体积的大小、物体液体密度的大小、物体浸入液体中体积的大小、物体重力的大小有关。重力的大小有
5、关。 请你设计一个方案，探究请你设计一个方案，探究 “浮力的大小与物体的重力浮力的大小与物体的重力大小是否有关大小是否有关 ”实验提供如下器材：弹簧测力计、量筒、烧杯各一个实验提供如下器材：弹簧测力计、量筒、烧杯各一个，水、盐水、细线适量，一大块橡皮泥，体积相同的，水、盐水、细线适量，一大块橡皮泥，体积相同的铜块和铁块各一块；体积不同的铁块各一块。铜块和铁块各一块；体积不同的铁块各一块。(1)从给定的器材中选出你需要的器材。从给定的器材中选出你需要的器材。 (2)实验步骤实验步骤(3)根据可能出现的实验现象，得出相应的探究结论。根据可能出现的实验现象，得出相应的探究结论。(1)实验器材：弹簧测
6、力计、烧杯、水、细线、体积实验器材：弹簧测力计、烧杯、水、细线、体积相同的铜块和铁块。相同的铜块和铁块。(2)实验步骤：实验步骤： 用细线把铜块拴在弹簧测力计下，测出其重力用细线把铜块拴在弹簧测力计下，测出其重力 G1 将铜块浸没在水中称，记下测力计示数将铜块浸没在水中称，记下测力计示数 F1， 求出求出铜块铜块 受到的浮力受到的浮力 F浮浮 1 G1 F1 换用铁块重复上述步骤，用弹簧测力计测出铁换用铁块重复上述步骤，用弹簧测力计测出铁块浸没在水中受到的浮力块浸没在水中受到的浮力 F浮浮 2 G2 F2 整理器材。整理器材。(3)比较比较 F浮浮 1和和 F浮浮 2的大小，如果相等，则浮力与
7、重力无的大小，如果相等，则浮力与重力无关；如果不相等，则浮力与重力有关。关；如果不相等，则浮力与重力有关。例例 4 现有各种规格的不锈钢丝和铜丝请你设计实现有各种规格的不锈钢丝和铜丝请你设计实验研究方案，比较不锈钢和铜这两种材料的导电性能验研究方案，比较不锈钢和铜这两种材料的导电性能(1)实验研究中对不锈钢丝和铜丝的选取有什么要求实验研究中对不锈钢丝和铜丝的选取有什么要求 ?(2)你用什么方法显示材料的导电性能你用什么方法显示材料的导电性能 ?(写出所需要的写出所需要的实验器材、画出电路图、写出实验步骤、可能出现的实验器材、画出电路图、写出实验步骤、可能出现的现象和结论现象和结论 )答：答：
8、(1)实验研究中应选取长度和粗细（横截面积）都相同的实验研究中应选取长度和粗细（横截面积）都相同的不锈钢丝和铜丝。不锈钢丝和铜丝。(2) 实验器材：实验器材： 电源、开关一只、导线若干条、小灯泡一电源、开关一只、导线若干条、小灯泡一只、长度和横截面积都相同的不锈钢丝和铜丝各一根。只、长度和横截面积都相同的不锈钢丝和铜丝各一根。电路图：电路图：实验步骤：实验步骤： 按照电路图连接好电路。按照电路图连接好电路。 把不锈钢丝接入电路的把不锈钢丝接入电路的 A、 B之间，闭合开关，观察小之间，闭合开关，观察小灯泡的亮度。灯泡的亮度。 换用铜丝重复步骤换用铜丝重复步骤 。 整理器材。整理器材。可能出现的
9、现象和结论：可能出现的现象和结论：若第一次实验小灯泡的亮度较度，则不锈钢导电性能比若第一次实验小灯泡的亮度较度，则不锈钢导电性能比铜好铜好有关控制变量的具体做法的几个典型例子：有关控制变量的具体做法的几个典型例子：在探究动能大小与质量的关系时，如何控制在探究动能大小与质量的关系时，如何控制物体的运动速度相同？物体的运动速度相同？让质量不同的球从同一斜面的同一高度由静止让质量不同的球从同一斜面的同一高度由静止滚下滚下在探究不同物体下表面的粗糙程度时，在探在探究不同物体下表面的粗糙程度时，在探究压力的作用效果与受力面积的关系时究压力的作用效果与受力面积的关系时 (大小不大小不同的同种材料的圆柱体同
10、的同种材料的圆柱体 )，如何控制压力相同？，如何控制压力相同？让两个不等重的物体相互叠放压在受力面上让两个不等重的物体相互叠放压在受力面上有关控制变量的具体做法的几个典型例子：有关控制变量的具体做法的几个典型例子：在探究电流与电阻的关系时，如何控制定值在探究电流与电阻的关系时，如何控制定值电阻两端的电压相同？电阻两端的电压相同？调节滑动变阻器调节滑动变阻器 (若定值电阻由小阻值换成若定值电阻由小阻值换成大阻值，则应调节滑动变阻器，使变阻器接入电大阻值，则应调节滑动变阻器，使变阻器接入电路的电阻变大）路的电阻变大）在在 探究电流做功的大小与电压的关系时，如探究电流做功的大小与电压的关系时，如何控
11、制电流相同？何控制电流相同？ 在在 探究电流做功的大小与电流探究电流做功的大小与电流的关系量，如何控制电压相同？的关系量，如何控制电压相同？用电器串联，电流相同；用电器串联，电流相同；用电器并联，电压相同 用电器并联，电压相同四、进行实验与收集证据四、进行实验与收集证据 1.能通过观察和实验收集数据。能通过观察和实验收集数据。 2.能通过公共信息资源收集资料。能通过公共信息资源收集资料。 3.尝试评估有关信息的科学性。尝试评估有关信息的科学性。 4.会阅读简单仪器的说明书，能按书面说明操作。会阅读简单仪器的说明书，能按书面说明操作。 5.会使用简单的实验仪器，能正确记录实验数据。会使用简单的实
12、验仪器，能正确记录实验数据。 6.具有安全操作的意识。具有安全操作的意识。 7.认识进行实验与收集数据对科学探究的重要性。认识进行实验与收集数据对科学探究的重要性。 例例 根据生活经验，我们猜想：物体温度升高吸根据生活经验，我们猜想：物体温度升高吸收热量的多少可能与物质的种类、质量和升高的温收热量的多少可能与物质的种类、质量和升高的温度有关为了探究物体温度升高吸收热量的多少与度有关为了探究物体温度升高吸收热量的多少与物质的种类的关系，我们应计划：物质的种类的关系，我们应计划：用相同的电加热器给液体加热，让用相同的电加热器给液体加热，让 质量质量的的 液体升高液体升高 的温度，然后比较它的温度，
13、然后比较它们吸收热量的多少们吸收热量的多少请设计一个实验记录表格 请设计一个实验记录表格 组别组别 液体液体 质量质量 /g 升高的温度升高的温度 / 加加 热时间热时间/min相同不同 相同例例 小华同学在测小华同学在测定食用色拉油的密度的定食用色拉油的密度的实验中，其方法步骤完实验中，其方法步骤完全正确，图中显示的是全正确，图中显示的是他测量的相关数据，请他测量的相关数据，请帮小华填写表中空白的帮小华填写表中空白的测量值和数据测量值和数据 烧 杯和油的 总质 量 (g)倒出适量油后 烧 杯和油的 总质 量 (g) 倒出油的质 量 (g) 倒出油的体 积 (cm3) 油的密度(g cm3)
14、16.8 33.8 17 20 0.84五、分析与论证五、分析与论证 1.能初步描述实验数据或有关信息。能初步描述实验数据或有关信息。 2.能对收集的信息进行简单的比较。能对收集的信息进行简单的比较。 3.能进行简单的因果推理。能进行简单的因果推理。 4.经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程。经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程。 5.尝试对探究结果进行描述和解释。尝试对探究结果进行描述和解释。 6.认识分析论证在科学探究中是必不可少的认识分析论证在科学探究中是必不可少的 。 例例 小华看到：弹簧受到的拉力越大，它的长度小华看到：弹簧受到的拉力越大，它的长度就越长于是他提出猜想：就越长
15、于是他提出猜想： “弹簧的长度跟受到的拉弹簧的长度跟受到的拉力成正比力成正比 ”为了验证自己的猜想，他设计了如图所为了验证自己的猜想，他设计了如图所示的实验通过逐个加挂钩码，使弹簧受到的拉力示的实验通过逐个加挂钩码，使弹簧受到的拉力F1、 F2、 F3 逐渐增大，记下每次弹簧的长度逐渐增大，记下每次弹簧的长度 L1、 L2、 L3 其实验数据如下表：其实验数据如下表： (1)根据实验数据，在图乙根据实验数据，在图乙中画出弹簧长度中画出弹簧长度 L与拉力与拉力F的函数关系图像的函数关系图像 。(2)分析实验结果，你认为分析实验结果，你认为小华的猜想正确吗小华的猜想正确吗 ?说出说出你的理由你的理
16、由 实验 次数 拉力 F N 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5弹 簧 长 度 L cm 8 10 12 14 16 18答：小华的猜想不正确。弹簧的长度跟受到的拉力不成答：小华的猜想不正确。弹簧的长度跟受到的拉力不成正比。正确的结论是，弹簧的伸长跟受到的拉力成正比正比。正确的结论是，弹簧的伸长跟受到的拉力成正比。例例 8 为了探究压力的作用效果与哪些因素有关，为了探究压力的作用效果与哪些因素有关，某同学用若干个同种材料制成的不同物体放在同一某同学用若干个同种材料制成的不同物体放在同一水平沙面上，进行了三组实验，并记录了有关数据水平沙面上，进行了三组实验，并记录了有关数据如表一、表二、
17、表三所示，实验时，他仔细观察沙如表一、表二、表三所示，实验时，他仔细观察沙面的凹陷程度，并通过比较，发现每一组沙面的凹面的凹陷程度，并通过比较，发现每一组沙面的凹陷程度相同，而各组却不同，第一组凹陷程度最大陷程度相同，而各组却不同，第一组凹陷程度最大，第三组凹陷程度最小。，第三组凹陷程度最小。(1)分析比较实验序号分析比较实验序号 1与与 4、 2与与 5、 3与与 6的数据及观察到的现象，的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是什么可得出的初步结论是什么 ?(2)分析比较实验序号分析比较实验序号 _，可得出的初步结论是：，可得出的初步结论是：当压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显当
18、压力相同时，受力面积越小，压力的作用效果越明显(3)请进一步综合分析表一、表二、表三中的数据及观察到的现象请进一步综合分析表一、表二、表三中的数据及观察到的现象，可归纳得出什么结论，可归纳得出什么结论 ?20123159.02106.01受力 面积（ cm2)压力（ N）序号表一206.06154.55103.04受力 面积（ cm2)压力（ N）序号表二406.09304.58203.07受力 面积（ cm2)压力（ N）序号表三当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显当受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显1、 6、 9当压力与受力面积的比值相同时，压力的作用效果相同当压力
19、与受力面积的比值相同时，压力的作用效果相同压力与受力面积的比值越大，压力的作用效果越明显压力与受力面积的比值越大，压力的作用效果越明显六、评估六、评估 1.有评估探究过程和探究结果的意识。有评估探究过程和探究结果的意识。 2.能注意假设与探究结果间的差异。能注意假设与探究结果间的差异。 3.能注意探究活动中未解决的矛盾，发现新的问题。能注意探究活动中未解决的矛盾，发现新的问题。 4.尝试改进探究方案。尝试改进探究方案。 5.有从评估中吸取经验教训的意识。有从评估中吸取经验教训的意识。 6.认识评估对科学探究的意义。认识评估对科学探究的意义。 例例 9 老师取出两只烧杯，内盛清水和盐水老师取出两
20、只烧杯，内盛清水和盐水 ( 盐水盐水=1.1g/cm3)， 一块体积为一块体积为 10 3的石块，一只分度值的石块，一只分度值为为 0.1、量程为、量程为 5的弹簧测力计，要求同学们利用浮的弹簧测力计，要求同学们利用浮力的原理，区分出两只烧杯中各装何种液体。力的原理，区分出两只烧杯中各装何种液体。王明同学想：只要测出石块的重力王明同学想：只要测出石块的重力 ，测出石块浸没，测出石块浸没液体中后弹簧测力计的示数液体中后弹簧测力计的示数 ，就可以计算出液体的密，就可以计算出液体的密度，区分出清水和盐水。你认为行吗？请说出你的理由度，区分出清水和盐水。你认为行吗？请说出你的理由；如果不行，请说出你的
21、改进方法。；如果不行，请说出你的改进方法。 (计算时取计算时取g=10N/kg) 答：根据阿基米德原理答：根据阿基米德原理 F浮浮 液液 gV排排 可得，可得， 10 3的石块浸没在水中受到的浮力为的石块浸没在水中受到的浮力为 0.1N， 浸没在盐水中受浸没在盐水中受到的浮力为到的浮力为 0.11N。 如果用分度值为如果用分度值为 0.1的弹簧测力计的弹簧测力计测小石块浸没在两种液体中受到的浮力，将不能明显地测小石块浸没在两种液体中受到的浮力，将不能明显地显示浮力大小的差异，从而不能区分出清水和盐水。显示浮力大小的差异，从而不能区分出清水和盐水。要用这种方法区分出清水和盐水，应换用分度值更要用
22、这种方法区分出清水和盐水，应换用分度值更小的弹簧测力计，或换用体积更大的石块进行测量。小的弹簧测力计，或换用体积更大的石块进行测量。例例 10 下面是某次两位同学合作完成的实验下面是某次两位同学合作完成的实验实验目的：测定一段金属丝电阻实验目的：测定一段金属丝电阻 (约约 10)实验器材：电源实验器材：电源 (3V)； 定值电阻定值电阻 3个个 R01(0.1)、R02(10)、 R03(1000)； 电流表电流表 1只只 (只有只有 0 0.6A量程量程能使用能使用 )；单刀开关；单刀开关 2个；若干导线个；若干导线(1)甲同学设计了如图的实验电路图，得到一致认同甲同学设计了如图的实验电路图
23、，得到一致认同在选用定值电阻在选用定值电阻 Ro时引起争议，甲认为选时引起争议，甲认为选 R01(0.1)， 乙认为选乙认为选 R02(1000)， 你认为应选用你认为应选用 ，其理由是，其理由是： ， R02如果选如果选 R01(0.1)， 电路电路中电流将超出电流表量中电流将超出电流表量程，损坏电流表程，损坏电流表如果选如果选 R03(1000)， 只闭合只闭合 S1时时，电路中电流太小，电流表指针，电路中电流太小，电流表指针偏转不明显。偏转不明显。(2)请你任选器材，设计一种不同于上面两位同学设请你任选器材，设计一种不同于上面两位同学设计的测量电路，并画出电路图并比较两个电路图，计的测量
24、电路，并画出电路图并比较两个电路图，说一说你设计的电路的优点说一说你设计的电路的优点我设计的电路的优点：我设计的电路的优点： 可以起到保护电路的作用。可以起到保护电路的作用。 能多次测量求平均值，减小能多次测量求平均值，减小误差。误差。七、交流与合作七、交流与合作1.能写出简单的探究报告。能写出简单的探究报告。 2.有准确表达自己观点的意识。有准确表达自己观点的意识。 3.在合作中注意既坚持原则又尊重他人。在合作中注意既坚持原则又尊重他人。 4.能思考别人的意见，改进自己的探究方案。能思考别人的意见，改进自己的探究方案。 5.有团队精神。有团队精神。 6.认识科学探究中必须有合作精神。认识科学
25、探究中必须有合作精神。 例例 11.下面是某同学拟出的一份实验报告，试回答下列问题。下面是某同学拟出的一份实验报告，试回答下列问题。Rx U I实验讨论0.42.8电阻（ ）电流（ A）电压（ V）实验记录（ 1）按照电路图连接电路，调节变阻器的滑片 P至阻值最大的位置。（ 2）闭合开关 S， 读出电压表和电流表示数。（ 3）根据测得的电压、电流值计算 Rx。实验步骤实验原理及电路图测量电阻 Rx的阻值实验目的实 验 报 告（ 1）本实验报告不完整，应添上的基本项目是：）本实验报告不完整，应添上的基本项目是： 。（ 2）从实验步骤看，主要缺陷是）从实验步骤看，主要缺陷是 ；因；因而测量结果而测量结果 Rx 不够精确。不够精确。（ 3）滑动变阻器在本实验中所起的作用是：）滑动变阻器在本实验中所起的作用是： 实验器材实验器材 实验结论实验结论没有多次测没有多次测量求平均值量求平均值 保护电路保护电路改变待测电阻两端的电压和通过的电流，改变待测电阻两端的电压和通过的电流，以便多次测量求平均值。以便多次测量求平均值。
