科学探究”专题复习

物理“科学探究”专题复习

奈曼旗苇莲苏学区中心学校（028325）赵洪伟

《初中物理课程标准》明确指出：“将科学探究列人内容标准，旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。”科学探究既是学生的学习目标，又是重要的学习方式。科学探究过程包括以下要素：1．提出问题、2．猜想与假设、3．制定计划与设计实验、4．进行实验与收集证据、5．分析与论证、6．评估、7．交流与合作。中考时各个要素都有可能成为考查点，现将平时遇到的习题整理一下，与大家分享。

一、提出问题：

提出问题是科学探究的前提和起点，《课程标准》要求我们能从日常生活、自然现象和实验观察中发现与物理知识有关的问题，并能书面或口头表述这些问题。考查提出问题能力的题目，往往是展示一些物理现象，让你根据现象提出一个或多个可探究的物理问题。

例1：如图，圆桶上端封闭，下端开口，现用活塞将一部分乙醚封堵在里面（乙醚常温下很易挥发，变成乙醚蒸气），当活塞往下突然拉动时，会发现封闭塞内有“白气”产生，对此你能提出什么物理问题？

分析：活塞向下拉动（条件）→封闭塞内有“白气产生”（结果）；

圆桶内气体体积增大→圆桶内气体液化→圆桶内气体温度降低。

因此，可提出如下问题：为什么气体体积增大时温度会降低？提出这样的问题才符合课标的要求，因为这是在对物理现象中的条件和结果都做了深入分析的基础上提出的。而下面所示的提问都是水平较低级的。如“向下拉活塞，为何有白气？”对现象无任何分析，只在现象后加“？”，这是无效的提问，是不得分的；“向下拉活塞，为何有液化现象？”分析出“白气”“是乙醚蒸气液化的结果“为什么向下拉活塞时温度会降低？”进一步分析出了乙醚蒸气液化是温度降低的结果；“为什么气体体积增大，气体就会液化？”对现象中的条件和结果都进行了分析，但不够深入。

二、猜想与假设

《课程标准》的具体要求是：能根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想，能对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。科学猜想不是胡猜乱想，要根据已有知识和经验进行科学推断。只有正确地运用知识进行合理的推

理论证才能提出好的猜想。分辨不同猜想的优劣，依据的是学生运用知识的正确性、推理论证的合理性等指标。

例2：我们研究声音是如何产生的？观察生活中遇到的现象或实验,列表如

生了作用引起物体振动的结果。

因此可以猜想：发声是物体振动产生的。然后通过一些实验验证这一猜想。

三、制定计划与设计实验

《课程标准》的具体要求是：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；选择科学探究的方法及所需要的器材。考虑影响问题的主要因素，有控制变量的意识。因此，设计探究方案要把握以下几点：（1）根据研究的问题或猜想明确探究的目的。（2）明确探究中应显示什么，怎样显示；控制什么，怎样控制；改变什么，怎样改变。（3）根据显示、控制、改变的需要选取实验器材。对设计实验能力的考查也大都从这些方面进行的。

例3：在探究“浮力的大小与哪些因素有关”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、物体重力的大小有关。请你设计一个方案，探究“浮力的大小与物体的重力大小是否有关”．

实验提供如下器材：弹簧测力计、量筒、烧杯各一个，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。

(1)从给定的器材中选出你需要的器材。

(2)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。

答案提示：

(1)实验器材：弹簧测力计、烧杯、水、细线、体积相同的铜块和铁块。

(2)实验步骤：

①用细线把铜块拴在弹簧测力计下，测出其重力G1

②将铜块浸没在水中称，记下测力计示数F1，求出铜块受到的浮力F浮1＝G1－F1

③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F ＝G2－F2

浮2

④整理器材。

(3)比较F浮1和F浮2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。

四、进行实验与收集证据

《课程标准》的具体要求是：（1）、通过观察和实验收集数据。注意首先要有明确的观察目标，知道是在哪一个研究对象上收集信息；同时要明确收集信息的内容，还要明确收集信息的时间，做到在预定的时间观察预定的目标，收集预先所关注的信息，另外，还必须具有初步的实验操作技能，会使用简单的实验仪器和测量工具，能测量一些基本的物理量。（2）、通过图书馆、阅览室、科技馆、博物馆、展览馆、广播、电视和互联网等公共信息资源收集资料。（3）、有评估有关信息的科学性的意识。（4）、会阅读简单仪器的说明书，能从使用的角度看懂说明书表述的仪器工作条件、操作要求和注意事项，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。（6）、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。

例4：小华同学在测定食用色拉油的密度的实验中，其方法步骤完全正确，图中显示的是他测量的相关数据，请帮小华填写表中空白的测量值和数据．

五、分析与论证

《课程标准》的具体要求是：（1）.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。（3）.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。（5）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。

例5：下表是卡车沿直线平稳行驶和电车、机车起动过程中各个不同时刻的

（1）卡车做运动；

（2）电车的速度与时间的关系（定性）是；

（3）电车的速度与时间的定量关系式是；（4）通过分析电车和机车的速度随时间变化的规律，发现：它们是相同的。

答案：（1）匀速（2）速度随时间逐渐增大（3）V＝5＋0.5T（4）速度变化快慢或相等时间内速度的变化量

六、评估

评估就是对探究过程和结果进行评价。《课程标准》提出了以下的要求：（1）对探究过程的评估：①在探究过程中，应该保持不变的量是否在操作中真正做到了保持不变。探究的思路方法是否正确合理。②收集的信息、证据是否可靠。包括：从资料查得、媒体获取的信息是否可靠；实验观察到的现象、记录的数据是否正确。（2）对探究结果的评估：①探究结果是否和原有知识相矛盾，和日常经验、现象相冲突，探究结果中的各因素之间的关系是否符合逻辑等。②关注假设与探究结果间的差异。○3注意探究过程中未注意的矛盾发现新问题。能从评估中吸取经验教训，尝试改进探究方案。

例6：在探究串联电路电压规律的实验中，某学习合作小组选用规格完全相同的两只灯泡L1、L2，连成如下图所示电路，闭合开关，用电压表测得的数据

该小组根据这一组数据，立即得出结论：串联电路中各用电器的电压相等，总电压等于各部分电压之和。请你分析说明这一实验方案的不足，并提出改进意见。

分析：该小组选用了两只完全一样的灯泡，只做了一次实验，就得出了结论，显然是没有说服力的，结论是不具普遍性的。可这样改进：（1）选用规格不同的两只灯泡L1、L2，闭合开关，用电压表测出AB、BC、AC间电压；（2）改变电源电压，重复步骤（1）。

七、交流与合作

《课程标准》的要求是：（1）能写出简单的探究报告；（2）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；（4）能思考别人的意见，改进自己的探究方案；（5）有团队精神；（6）认识科学探究中必须有合作精神。

例7：下面是某同学拟出的一份实验报告，试回答下列问题。

（1）本实验报告不完整，应添上的基本项目是：

① ② 。

（2）从实验步骤看，主要缺陷是 ；因而测量结果Rx ＝ 不够精确。

（3）滑动变阻器在本实验中所起的作用是：

① ② 。

分析：很显然，实验报告缺少实验器材和实验结论。为减小实验误差，应该多次测量，求电阻的平均值，这正是实验步骤所缺少的；因此，根据记录数据计算出的电阻值Rx ＝7Ω，是不够精确的。滑动变阻器所起的作用只要有两点：

（1）保护电路，（2）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。

针对性练习：

1，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，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。试根据这个蒸发快慢的现象，提出一个相关的问题。

2，秋天到来的时候，满街飘着炒板栗的香味儿，仔细的小力发现炒板栗的锅里都放了一些沙和板栗一块儿炒，小力不知道为什么要这样做，你能帮他猜想一下其中的道理吗？并说出你的猜想依据．

3，如图所示，同一水平桌面上放有长方形木块和铁块各一个，现想探究木块和铁块的下表面谁更粗糙，請你只利用一个量程满足实验要求的弹簧测力计，设计一个实验来验证你的猜想，写出实验的步骤和结论。

R x ＝U ／I

实验结论

0.4 2.8 电阻（Ω） 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R x 。

实验

步骤 实验原理

及电路图 测量电阻R x 的阻值 实验目的

实 验 报 告

?实验步骤：。

?得到结论：。

4，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：

用相同的电加热器给液体加热，让质量的液体升高的温度，然后比较它们吸收热量的多少．

请设计一个实验记录表格．

5，某兴趣小组在研究马铃薯在水中的浮沉情况时，通过往水中加盐，终于使马铃薯漂浮在水面上。由于时间关系当时并没有及时收拾实验器材，几天后他们来收拾时。惊奇地发现原来浮在水面上的马铃薯又都沉在容器底部，他们决定对这一现象进行研究。对此现象，他们提出了以下几种猜想：猜想1：可能由于水的蒸发，盐水的密度变大，导致马铃薯下沉；

猜想2：可能是马铃薯在盐水中浸泡几天后质量变大，导致马铃薯下沉；

猜想3：可能是马铃薯在盐水中浸泡几天后体积变小，导致马铃薯下沉；

经过一番讨论，他们马上否定了猜想1，你认为他们否定的理由是：。

接着他们就猜想2和猜想3进行了如下的实验操作：取三块马铃薯，编上A、B、C号，分别测出其质量和体积；配置一大杯盐水；将三块马铃薯放在盐水中，使其漂浮，几天后发现马铃薯都沉在容器底部，将其捞出、擦干，分别测

是（选填：“正确”或

“错误”）的；你认为导致马铃薯下沉的原因是。

6:李洪和王佳丽两同学合作，进行“测定盐水的密度”的探究活动。

实验器材：天平（含砝码）、量筒、烧杯、盐水

实验步骤：步骤一、用天平测出空烧杯的质量m1；步骤二、将盐水倒入烧杯，用天平测出装有盐水的烧杯的总质量m2；步骤三、将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，读出盐水的体积V；步骤四、计算出盐水的密度：ρ=m/v=(m2-m1)/v。

他们做好实验后，一起对实验的过程进行了评估：

李洪说：我们的实验原理正确，实验器材使用恰当，操作过程规范，读数准确，计算无误，得出的盐水密度是准确的。

王佳丽说：在操作过程中，我发现有一点儿盐水滴在烧杯上，这样，尽管我们操作规范，读数准确，计算无误，但我们测得的数据还是有了误差。根据两人对实验过程的评估，请你回答：

（1）王佳丽这里所指的“测量误差”是在上述实验步骤的第步骤产生的，导致了盐水体积读数的（填“偏大”或“偏小”），从而使得盐水密度的计算结果（填“偏大”或“偏小”）。

（2）为了减小实验的误差，必须从质量和体积两方面的测量进行控制，根据李洪和王佳丽的分析意见，在不增加实验器材的条件下，提出你的实验设计方案，使实验结果的误差达到最小。实验步骤是什么？

7，“铅笔芯是铅做的吗？”，小刚和小红各统计一个实验方案，通过测量密度来鉴别铅笔芯否是铅做的，小刚和小红的设计如下：

小刚的设计

器材：天平、直尺、两个三角板、一根铅笔芯

步骤：①用天平称出一根铅笔芯的质量M。

②用三角板和直尺测出铅笔芯的直径D ，用直尺测铅笔芯的长度L 。

③计算出铅笔芯的密度ρ＝_________________ （填计算式）

小红的设计

器材：天平、直尺、两个三角板、同样的铅笔芯10 根

步骤：①用天平称出10 根铅笔芯的质量M 。

②用三角板和直尺测出10 根铅笔芯紧密排列的宽度 D ，用直尺测出铅

笔芯的长度L.

③计算出铅笔芯的密度ρ＝________________ （填计算式）

问：①小刚和小红的设计哪个更合理更精确？为什么？②从上述探究活动中你得到了什么启示？

练习答案：

1，液体蒸发快慢与液体的种类是否有关？

2，猜想：放沙和板栗一块儿炒的原因是可以让

板栗受热均匀。

依据：在研究晶体的熔化实验中，将盛有海

波的试管浸入盛有水的烧杯中加热，

可以使海波受热均匀．

3，实验步骤：（1）将木块放在铁块上，用弹簧测力计拉着铁块在桌面上做匀速直线运动，记下测力计示数F1；（2）将铁块放在木块上，用弹簧测力计拉着木块在桌面上做匀速直线运动，记下测力计示数F2。（铁块和木块上应有挂钩）

根据现象：F1和F2的大小

得到结论：若F1＞F2，则铁块的下表面更粗糙；若F1＜F2，则木块的下表面更粗糙；若F1＝F2，则一样粗糙。

4，此题应注意控制变量思想的运用，所以应该：用相同的电加热器给液体加热，让相同质量的不同液体升高相同的温度，然后比较它们吸收热量的多少．

符。猜想2是错误的；由表中数据分析可知：马铃薯的密度增大，大于盐水的密度，导致马铃薯下沉。

6，（1）在实验步骤三中，由于水沾附在烧杯内壁上导致了水的体积的测量值偏小，使盐水的密度偏大；（2）步骤一：将适量的盐水倒入量筒中，测出盐水的体积V1；步骤二：用天平测出盐水和量筒的质量m1；步骤三：把量筒内的盐水倒出一部分，再测出量筒内剩余盐水的体积V2，剩余盐水和量筒的质量m2 ；步骤四：计算出倒出部分的盐水的密度ρ=m/v=(m1-m2)/(v1-v2)。

7，按小刚的设计，铅笔芯的密度ρ＝4M/πD2L；

按小红的设计，铅笔芯的密度ρ＝40M/πD2L。

（1）小红的设计更合理些，因为，一根铅笔芯的质量和直径是很难精确测出的；（2）测一些微小物体的质量、直径等可用“积少成多”的方法。