个性化讲义之科学之旅、控制变量法(附录答案)

学科：物理学段：学生姓名教师联系电话：教学内容科学之旅、控制变量法教学目标1、通过一些有趣的力、热、声、光、电等自然现象，初步感受到物理学的多姿多彩和趣味性2、介绍物理学对社会生产力发展的促进作用，明确知道物理学十分有用．3、培养正确的物理思维能力--培养科学探究的能力、图片识记、常识积累、文字描述及提取信息能力等4、贯彻整个初中物理的研究思想---控制变量法有效渗透教学重、难点1、物理趣味实验的演示及蕴藏的物理道理讲解2、如何掌握科学的学习物理方法，并学会关注细节，态度严谨3、提出问题、制定计划和设计方案，控制变量法中的变量和不变量之间的关联物理学是平凡的、普遍的，它就来源于我们的生活中，物理学又是有趣而又震撼人心的，其中充满着智慧．让我们就一起走进神奇的物理世界，学习知识、发展技能、体验其中的过程、掌握物理探究的方法．一、自然界中有趣的物理现象『附带PPT展示』：日出奇观：1988年6月，我国山东省的“蓬莱仙境”，曾经出现过一次奇特的日出景象．凌晨，旭日自海面冉冉升起，先出现的是一个扁平的太阳，随后在它的上方，又出现了一个太阳，双日重叠，蔚为壮观．地热喷泉：地球内部储藏着大量的热，它能使地下水变成蒸汽．如果它喷发出来的地方架个锅，还能煮熟食物，你相信么？钱江涌潮：钱江潮是我国著名的自然景观．每年农历8月中旬，浙江钱塘江口都会出现大潮．宋代杨诚斋诗云：“海涌银为郭，江横玉系腰。

”海水像千军万马，以排山倒海之势，汹涌而来．蒙眼飞行：科学家做过实验，蒙住蝙蝠的双眼，它仍然能避开障碍物自如的飞行．蝙蝠是靠什么本领“导航”的呢？捕捉闪电：雷电是什么？早在18世纪，美国物理学家富兰克林首先捕捉到了雷电，发现它与实验室中摩擦起电得到的电是相同的．物质结构：千百年来，人们一直在探索世界万物是由什么构成的？现在我们认识到物体都是由分子、原子以及更小的粒子组成的．如图是“扫描隧道显微镜”拍摄的银原子的电子“轨迹”图．刚介绍的自然界中的这些有趣的物理现象，就分别属于物理学中的五大分支：光学、热学、力学、电磁学、原子物理学．二、身边有趣的物理现象以下几种情况，你认为可能发生么？猜猜看．『附带实验视频展示』：1、可以用“冷水”将“热水”烧开么？（热学）（备用可选实验：模拟喷泉、纸锅烧水）2、隔着放大镜可以看到物体被缩小了．（光学）（备用可选实验：旋转光碟）3、用力向下吹乒乓球，乒乓球不会落下．（力学）（备用可选实验：马德堡半球、大气托水）演示实验：烧瓶中的水沸腾后，酒精灯用盖子盖住，让火熄灭，水停止沸腾．迅速塞上瓶塞，将烧瓶倒置并向瓶子底部浇冷水，停止沸腾的热水再次沸腾．（模拟喷泉：用手握住模拟喷泉的其中一端玻璃球，此球中的有色液体将从另一玻璃球的底部喷口中喷出；纸锅烧水：用纸锅烧水，水开了，纸锅没有烧坏．）分组实验：用放大镜看自己的指纹，再用放大镜看窗外的物体．发现指纹是放大的，窗外的物体是缩小的．（旋转光碟：将一个原盘分成四格，分别涂上不同的颜色，用微型马达带动旋转，你看到的是什么颜色？）分组实验：在倒置的漏斗里放一个乒乓球，用手指托住乒乓球（不紧贴），然后从漏斗口向下用力吹气，同时将手指移开，乒乓球不会落下．（马德堡半球实验和大气托水实验不再赘述）引导发现生活中的有趣现象，可简单解释．如：雨后彩虹、冰棒冒“汽”、水面浮币、水中折筷等）物理学是研究光、热、力、声、电等形形色色物理现象的规律和物质结构的一门科学．以下是一些有趣的物理实验或现象，大家利用你们已学的知识或常识，看能不能解答以下的问题:1．冷水“煮”开水思考：是不是一定要加热才能让水沸腾？2．纸盒煮水思考：用纸盒烧水,水能烧开么？3．多彩的太阳光思考：你相信太阳光是什么颜色的？4．会变大小的鱼思考：鱼在浴缸里游来游去的过程中，我们看到小鱼好像有时变小，有时变大，鱼儿真的是自己变大变小么？5．让鸡蛋掉杯中思考：怎样才能让鸡蛋掉进杯中？6．用纸托住水思考：怎么做才能实现用纸托住水？7．让灯亮起来思考：如何连线才能让灯亮起来？（请同学们用曲线代替导线，把上图各个元件连接起来）8．跳舞的布娃娃思考：随音乐起舞的布娃娃该如何做？三、有用的物理提问1：人听到子弹声再躲来的及吗？为什么？提问2：我们对着水中看到的鱼用手去抓，能抓到吗？提问3：黄浦江边的路灯，水中的像为什么是一道光柱？提问4：冬天的冰花结在玻璃的内表面还是外表面？提问5：在光滑的路面上，空身容易摔倒，还是肩挑重物容易摔倒？提问1解析：子弹出膛飞行时的速度比声音快，所以来不及。

提问2解析：抓不到，我们看到的是像，真正的鱼在像的下边。

提问3解析：起伏的水面相当于许多平面镜，每盏灯在水里有好多像，连在一起就成了一道光柱。

提问4解析：外表面。

提问5解析：空身。

四、功勋卓著的物理学『PPT展示』：A、古埃及人建造金字塔B、世界上第一辆载客蒸汽机车C、上海浦东之夜D、大亚湾核电站E、计算机F、国际空间站G、我国“神州五号”载人飞船遨游太空综观历史，物理学许多重要的发现，有力的推动了社会生产力的发展．物理学对人类社会的进步，可谓功勋卓著．学好物理学，也许将来物理书上的某一段将由你来书写．五、“控制变量法”思想A、控制变量法贯穿了整个初中物理教学我国现行初中物理实验的结构体系如下：力学。

演示实验52个，学生分组实验9个，小实验7个；热学：演示实验28个，学生分组实验3个，小实验5个；光学：演示实验14个，学生分组实验1个，小实验3个；电学：演示实验21个，学生分组实验9个，小实验3个；总数：演示实验145个，学生分组实验22个，小实验22个，再加上实验性习题18个，总计207个。

我们通过试验，把结构体系作了如下调整：（一）22个学生分组实验中的10个改为边学边实验；（二）145个演示实验中的41个改为边学边实验；（三）22个小实验中的8个和18个实验性习题中的13个改为边学边实验；（四）新增加了4个边学边实验。

控制变量法作为是一种常用的、有效的探索物理规律的科学方法，在初中物理新课程教学中得到了特别广泛应用，许多物理概念或规律的探索和推导，演示实验、分组实验的教学，都运用了“控制变量法”这一科学方法。

下表是课堂教学中应用了控制变量法的物理概念或规律及其对应变量：序号概念或规律对应变量1 声音的响度物体振幅、声源的远近2 影响液体蒸发的快慢的因素液体温度、表面积、液体表面气流速度3 影响导体电阻大小的因素导体的材料、长度、横截面积、温度4 欧姆定律（导体中的电流）导体两端的电压、导体的电阻5 焦耳定律电流、电阻、时间6 影响电磁铁磁性的因素有无铁芯、线圈中电流大小、线圈匝数7 通电导线在磁场中的受力方向通电导线电流的方向、磁场的方向8 感应电流的方向磁场的方向、导体切磁感线的方向9 速度路程、时间10 压强压力、受力的面积11 液体压强液体密度、液体深度12 浮力液体密度、排开液体的体积13 影响动能大小的因素物体的质量、物体的速度14 影响重力势能大小的因素物体的质量、物体的高度15 影响内能的因素物体的质量、温度，种类16 热量的变化（热传递）比热容、质量、温度的变化17 热量（燃烧燃料）：热值、质量从表中罗列到的物理概念或规律可看到，控制变量法的应用贯穿整个初中物理教学，它是学生必须掌握和熟练应用的科学方法之一。

B、控制变量法的优点控制变量法广泛应用于初中物理教学中，相应地，近几年的试题中也出现了很多需要利用这一方法解答的考题，也就是说，控制变量法不仅广泛应用于教学中，而且也广泛应用于试题分析中。

其优点在教与练中突显。

（一）控制变量法能有序地分解和呈现物理探究问题。

在这种探究过程中，控制变量法，有序地分解和呈现了物理问题，帮助学生对影响物理量的多个因素逐一进行研究。

这种探究，思路非常清晰，能帮助学生快速、准确地设计和完成探究。

（辅助深刻领会控制变量的重要性)一则笑话：在一列飞驰的国际列车上，面对面坐着四个外国人，一个是漂亮的日本姑娘，一位是年老的英国太太，一位是年长的法国老翁，一位是英俊的德国军官，由于列车员的疏忽，当列车驶入一山洞时，忘了开灯，这时黑黑的车箱里发出两个声音：“啵”不知谁把谁亲了一下，‘“啪”不知谁把谁扇了一耳光，当火车出了山洞后，大家看见德国军官的脸上有红红的五个指印。

这时，日本姑娘想：这个德国军官真是的，为什么去亲一个英国老太太呢？英国老太太想：这个日本姑娘下手可真够狠的。

德国军官心里在嘀咕：谁把谁亲了一下，怎样打在我的脸上。

而那个法国佬暗暗的在心里大笑：哈哈，我把我自己的手背亲了一下，却狠狠地煸了德国人一耳光，真过隐！提问：1、为什么法国老人会占那么大一个便宜？2、设想在什么情况下德国军官会轻而易举的抓住真凶？加以点拔1、变量太多2、须控制变量讨论：（最简单的物理场景）甲比乙走的远，是什么原因造成的？【科学探究】一、探究钟摆的奥秘科学的核心是探究，学习物理就要学会科学探究。

展示摆钟实物，让学生观察+观察摆钟的外部构造。

最近，小慧家的摆钟走快了，请邻居张师傅帮忙，只见张师傅将摆钟下面的螺母拧几下，摆钟走时就准了。

1、提出问题：仔细观察平日周围的事物，善于思考，善于提出问题。

2、猜想与假设：大胆猜想，是以自己的经验和知识为基础作出的一种试探性的解释3、设计实验与制定计划：控制变量→待研究变量（纵向列表）→实验次数/顺序（横向列表）→待测数据）4、进行实验与收集证据：5、分析与论证：6、评估：7、交流：※自我评价与作业小玲、小红和小丽在操场上玩荡秋千。

小丽把小红、小玲分别轻轻推一下，细心的小丽发现，她俩往返摆动一次的时间几乎一样。

那么，秋千往返摆动一次的时间与哪些因素有关呢？三人对此问题进行了研究，提出如下猜想：猜想1：秋千往返摆动一次所用的时间可能与人的质量有关。

猜想2：秋千往返摆动一次所用的时间可能与秋千的绳长有关。

猜想3：秋千往返摆动一次所用的时间可能与秋千摆动时离开中心线最大距离有关。

为了验证上述猜想，她们来到实验室，找来刻度尺、细线、秒表、小球，依照物理学习中的科学方法，按右图进行实验，得到下表中数据。

请你通过分析回答下列问题：（1）为验证猜想1，应选用序号为两组实验进行对比分析。

（2）为验证猜想2，应选用序号为两组实验进行对比分析。

（3）为验证猜想3，应选用序号为两组实验进行对比分析。

（4）实验结论：小球往返一次所用的时间与有关，与无关。

变式训练：小兰在观察提琴、吉他、二胡等弦乐器的弦振动时，猜测：即使在弦张紧程度相同的条件下，发声的音调高低还可能与弦的粗细、长短及弦的材料有关。

于是她想通过实验来探究一下自己的猜想是否正确，下表是她在实验时控制的琴弦条件。

控制琴弦的材料琴弦的长度/cm 琴弦的横截面积/mm2编号A 钢20 0.3B 钢20 0.7C 尼龙丝30 0.5D 铜40 0.5E 尼龙丝40 0.5（1）如果小兰想探究琴弦发声的音调与弦的粗细的关系，你认为她应该选用表中编号为的琴弦（只填写字母代号）。