粤沪版物理八年级上册 1.4 尝试科学探究 复习课件(共37张PPT)

(共37张PPT)
第一章 走进物理世界
1.4 尝试科学探究
探究摆的奥秘
探究过程
提出
问题 日常生活中使用的摆钟来回摆动的快慢与什么因素有关呢
猜想
与
假设 （1）摆钟摆动的快慢可能跟摆锤的轻重有关.
（2）摆钟摆动的快慢可能跟摆线的长短有关.
（3）摆钟摆动的快慢可能跟摆锤偏离竖直方向的角度大小有关
探究过程
制
订
计
划
与
设
计
实
验 实验装置如下图所示，用细线系住小球代替钟摆，用停表
测量摆动的时间：
第一组：用同样长的细线，分别挂上体积相同的铜球和铝
球，让它们摆动同样的角度进行实验（甲图）；
第二组：将同一小球，挂在不同长度的细线上，让它们摆
动同样的角度进行实验（乙图）；
第三组：将同一小球，挂在相同长度的细线上，让它们摆
动不同的角度进行实验（丙图）
甲 乙 丙
探究过程
进行实
验与收
集证据 严格按照实验步骤操作，操作中要注意观察，把观察到的重要现象和数据记录下来，填入相应的表格中.数据的记录要尊重事实，不可拼凑、杜撰
分析与
论证 经实验可知，摆球摆动的快慢与摆球的轻重、摆动的角度大小无关，只与摆线的长短有关.摆线越长，摆球摆动得越慢；摆线越短，摆球摆动得越快
评估、
交流与
合作 大家共同讨论实验探究过程是否合理、有没有出现新
问题，实验数据是否准确，实验结论是否可靠、符合
经验事实等
例1 如图1-4-1所示是一条细绳一端系一个小铁块做成的摆，小明用电子表测出了这个摆的周期（摆动一个来回所用的时间）后，想探究摆的周期与什么因素有关.他猜想可能与小铁块的质量有关，还可能与细绳的长短有关.于是他通过改变小铁块的质量和细绳的长度测出摆动30个周期所用的时间，得出如下表所示的实验数据：
图1-4-1
测量次序 铁块质量/g 细绳长度/cm 30个周期/s 周期/s
1 10 50 42.0 1.4
2 10 80 54.0 1.8
3 20 50 42.0 1.4
4 20 80 54.0 1.8
（1）摆动一个来回所用的时间比较短，难以测准，为了减小误差，小明的做法是___________________________ ____________________________.
测出摆动30个周期所用的时间，
除以30，即为摆的周期
（2）在第1、2次实验中，小明用“保持质量不变，改变细绳长度”的方法来探究摆的周期与细绳长度的关系.这种方法是物理学中研究问题常用的____________法.
（3）通过比较第1、2次实验的数据，得出的实验结论是_______________________________________________；通过比较第_______________________次实验的数据，得出的实验结论是摆的周期与小铁块的质量无关.
（4）通过实验分析，小明得出的实验结论是_______ ___________________________________________.
摆的周期与小铁块的质量无关，与摆长有关
控制变量
在小铁块的质量一定时，摆长越长，周期越大
1、3（或2、4）
解析：（1）直接测出一个周期，测得的周期误差较大，题中小明的做法是测出摆动30个周期所用的时间，除以30，即为摆的周期.（2）在第1、2次实验中，小明用“保持质量不变，改变细绳长度”的方法来探究摆的周期与细绳长度的关系，应用了控制变量法.（3）由表中实验数据可知，在第1、2次实验中，小铁块质量相等，摆线长度不同，摆线长度越长摆的周期越大；由表中实验数据可知，在第1、3或2、4次实验中，小铁块的质量不同，摆线的长度相同，摆的周期相同，由此可知：摆的周期与小铁块的质量无关.（4）由表中实验数据可知：摆的周期与小铁块的质量无关，与摆长有关.
本实验中，保持摆长不变，探究钟摆摆动的快慢是否与摆重有关；保持摆重不变，探究钟摆摆动的快慢是否与摆长有关.这就是控制变量法，控制变量法在今后的探究实验中会经常用到.
科学探究的过程
探究过
程要素 对科学探究能力的基本要求
提出
问题 在对生活和自然中的现象进行观察时，必定会产生许多用自己已有的经验和知识不能圆满解释的甚至是矛盾的问题，如何将这些问题明确地表达出来，这是科学探究的第一步
猜想与
假设 根据自己已有的经验和知识针对问题的成因提出合理的猜想与假设
探究过
程要素 对科学探究能力的基本要求
设计实
验与制
订计划 根据现有的条件和探究的要求把猜想与假设具体化、程序化，会选择方法和需要的器材.在计划中要写明详细的实验步骤及在实验中要进行哪些观察和测量
进行实
验与收
集证据 根据实验的设计进行实验，在实验过程中注意观察，并收集实验中观察到的现象，记录实验中测量的结果（即实验数据）
探究过
程要素 对科学探究能力的基本要求
分析与
论证 对实验数据进行分析，如果能把数据整理成表格或图表，常常能更容易地发现它们的规律.然后思考这些数据说明了什么，它们能不能支持你的猜想与假设
评估 要有意识地对探究过程和探究结果进行评估，注意假设与探究结果间的差异以及探究活动中未解决的矛盾.发现新的问题，尝试改进探究方案，并从评估中吸取经验教训
探究过
程要素 对科学探究能力的基本要求
交流与
合作 科学是在交流与合作中进步的.为了更好地与人
交流，需要写出简单的探究报告，准确地表达自
己的观点.在科学探究中还必须有合作精神，在
合作中既要坚持原则，又要尊重他人，虚心听取
他人的建议和意见，改进自己的探究方案，培养
团队精神
例2 下列各种说法都与科学探究要素有关，请你判断是对还是错.（对的打“√”，错的打“×”）
（1）学习物理既要学习物理知识，又要学习科学的探究方法（ ）
（2）要学会提出问题，因为提出一个问题往往比解决一个问题更重要（ ）
（3）猜想与假设要以事实为依据，不能凭空乱想（ ）
（4）在科学探究活动中，要有周密的计划，否则就是盲目的活动（ ）
√
√
√
√
（5）人们常说：“事实胜于雄辩”，这说明收集证据特别重要（ ）
（6）要重视交流与合作，因为这是表述自己观点的机会，同时也是向别人学习、修正或放弃自己错误观点的机会（ ）
√
√
弄混科学探究环节的顺序
例3 科学探究，要经历提出问题、、设计实验与制订计划、、分析与论证、评估、交流与合作的过程.
解析：科学探究一般要经历提出问题、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、交流与合作的过程.
答案：猜想与假设进行实验与收集证据
错解：进行实验与收集证据猜想与假设
注意：科学探究一般要经历提出问题、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、交流与合作这几个过程，猜想与假设是明确实验目的并设计实验的前提，进行实验与收集证据是实验探究的关键环节.
题型一 摆的奥秘
例4 (山东枣庄模拟)小芳对八年级物理“伽利略对摆动的研究”非常感兴趣，于是利用如图1-4-2所示的装置进行实验.她测出了摆球摆动30次所用的时间，进而算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，她提出了以下猜想：
A.可能与摆球的质量有关；
B.可能与摆线的长短有关；
C.可能与摆角的大小有关.
图1-4-2
她利用以下器材：质量不同的两个小钢球、长度不同的两根细线、一个铁架台、一个停表、一把刻度尺、一个量角器等，进行了以下四次实验.
次序 摆线长L/m 摆球质量m/g 摆角θ/° 摆动一次的
时间t/s
1 1 20 3 2
2 1.4 20 3 2.4
3 1.4 20 5 2.4
4 1.4 30 5 2.4
（1）由1、2两次实验，可验证猜想______（填猜想前的字母），结论是___________________________________________ _______________________.
（2）由________两次实验，可验证猜想C.
（3）由________两次实验，可验证猜想A.
解析：（1）分析1、2两次实验可知，摆球质量和摆角相同时，摆线越长，摆动一次所用的时间越长，故可得结论：当摆球质量、摆角一定时，摆线越长，摆动一次所用的时间越长.（2）要探究摆动一次所用的时间与摆角大小的关系，应控制摆线长和摆球质量不变，改变摆角的大小，由表中数据可知2、3符合.（3）要探究摆动一次所用的时间与摆球质量的关系，应控制摆线长和摆角的大小不变，改变摆球质量的大小，由表中数据可知3、4符合.
3、4
B
当摆球质量、摆角一定时，摆长越长，摆动
一次所用的时间越长
2、3
题型二 科学探究过程
例5 简述“探究乒乓球的反弹高度的影响因素”的基本环节.
解析：一个较完整的科学探究过程应该包含7个环节：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、交流与合作.（1）提出问题：乒乓球的反弹高度与哪些因素有关？（2）猜想与假设：①与接触面的硬度有关；②与乒乓球下落的高度有关；③与乒乓球的大小有关.（3）设计实验与制订计划：①让同一乒乓球先后从同一高度自由下落，分别接触水泥
地面和木板表面，观察乒乓球弹起的高度.②让同一乒乓球先后从不同高度自由下落，接触水泥地面，观察乒乓球弹起的高度.③让大小不同的乒乓球从同一高度自由下落，接触水泥地面，观察乒乓球弹起的高度.（4）进行实验与收集证据：分别进行实验，测量出乒乓球弹起的高度.（5）分析与论证：由测量结果分析出影响乒乓球反弹高度的因素.（6）评估：乒乓球的反弹高度除了与探究的几个因素有关外，还与什么因素有关？探究的结论是否可靠？（7）交流与合作：与同学们交流探究过程，改进探究方案.
答案：见解析
例6 小明从电影中看到，古代的将军用力把铁弓拉满后，能将箭射得很远，于是小明联想到自己玩耍的竹弓，即使拉得很满，也不能将箭射得很远.请你分析以上现象，提出一个值得探究的问题，并简述探究的方法.
（1）你提出的探究问题是
（2）你探究的方法是.
解析：（1）箭被射出距离的不同，反映了铁弓与竹弓弹性的不同.前后两次都是将弓拉满，即弓的形变相同，由于两只弓的材料不同，造成了弓的弹性不同.由此提出问题：物体的弹性与物体的材料是否有关？（2）为了探究弓的弹性与材料是否有关，根据控制变量的思想可知，要用两个长、宽、厚都相同，但材料不同的钢尺和塑料尺且拉弯相同的幅度去做实验.由于其弹性是由被弹击物体射出去的距离来体现的，所以要用两把尺子去弹同一个静止在桌面上的小球，比较小球被弹开的距离，即可得出结论.
答案：（1）物体的弹性与物体的材料有关吗
（2）用两个长、宽、厚都相同的钢尺和塑料尺，拉弯相同的幅度，去弹同一个静止在桌面上的小球，比较小球被弹开的距离，即可得出结论
知识链接
控制变量法是物理学中进行科学探究的常用方法.对于多因素问题，控制其他因素不变，只改变其中一个因素，从而研究该因素对所研究事物的影响，如此对各因素分别进行研究，再综合分析，这就是控制变量法.本题（1）中提出的问题，根据控制变量的思想，保证形变的程度相同，被弹击的物体相同，但研究对象的材料不同，由此去设计探究的方法.
解读中考：中考对本节的考查重点是对科学探究方法和意义的理解.中考的考查趋势一是结合生活、生产设置新情景考查探究能力，二是结合其他章节知识综合考查探究能力.题型多为选择题、填空题、实验题.
考点一 探究摆球的摆动快慢与哪些因素有关
教材第19页“图1-35”
探究摆的奥秘
图1-35 用不同摆球做实验
例7 (内蒙古包头中考)某同学要探究单摆来回摆动一次的时间与什么因素有关，于是他准备了不同质量的小铁球（质量已知）、细绳、刻度尺、铁架台等器材，实验装置如图1-4-3所示.
（1）实验器材中还应该有________.
（2）他将实验过程中测量的数据记录在下表中，分析数据可知，单摆来回摆动一次的时间只与________有关，该实验所用的科学探究方法是_________________.
图1-4-3
停表
摆长
控制变量法
（3）实验完成后，该同学用质量为20 g和50 g两个小铁球，分别制成摆长为80 cm和100 cm的两个单摆，根据上面实验结论可推测，这两个单摆来回摆动一次的时间应分别是_______s和_______ s.
实验次序 摆幅/cm 小球质量/g 摆长/cm 时间/s
1 10 30 80 1.8
2 10 40 80 1.8
3 15 40 80 1.8
4 15 40 100 2.0
2.0
1.8
解析：（1）因为要探究单摆来回摆动一次所用的时间跟哪些因素有关，故需有测量时间的工具，故还缺少停表.（2）由表中实验数据可知，在摆动幅度、质量变化，摆长不变时，来回摆动一次的时间不变.只有摆长改变了，来回摆动一次的时间才改变，所以单摆来回摆动一次的时间只与摆长有关，与小球质量和摆动幅度无关.研究任意一个因素和来回摆动时间的关系时，一定保证其他因素不变，这种探究方法是控制变量法.（3）分析实验数据可知：来回摆动的时间与摆长有关，与小球的质量和摆动幅度无关，所以80 cm和100 cm的两个单摆来回摆动一次的时间应分别是1.8 s和2.0 s.
例8 下面是小明和他的学习小组一起做的探究篮球反弹性能的强弱与哪些因素有关的实验，请按照要求填空.
【猜想与假设】
猜想一：可能与篮球的材质有关；
猜想二：可能与篮球的_________（写一个）有关.
【制订计划与设计实验】
在探究猜想一时，他们只选择材质不同、其他因素都相同的篮球，设计了以下实验方案.
方案一：其他条件都相同，用力向下拍不同的篮球，观察比较它们反弹后的高度；
核心素养
充气情况
方案二：其他条件都相同，让不同的篮球从同一高度自由下落，观察比较它们反弹后的高度；
方案三：其他条件都相同，使不同的篮球反弹到相同的高度，观察比较它们所需自由下落的高度.
【评估与交流】
（1）按照方案一探究，其不足之处是
____________________.
很难控制向下拍的力相同
（2）按照方案二探究，篮球反弹后的高度越高，反弹性能就越_____（填“强”或“弱”）；像这种用反弹的高度来表示篮球反弹性能强弱的方法，在物理学上，我们称之为________.
（3）按照方案三探究，篮球所需自由下落的高度越高，反弹性能就越_____ （填“强”或“弱”）.
强
转换法
弱
解析：【猜想与假设】根据实际，篮球的反弹性能还可能与篮球的充气情况、质量、大小等因素有关.【评估与交流】（1）方案一：其他条件都相同，用力向下拍不同的篮球，在用力向下拍篮球时，很难控制向下拍的力相同.（2）篮球能够反弹的高度越高，说明其弹性越好.实验中用反弹的高度来表示篮球反弹性能的强弱，在物理学上称之为转换法.（3）反弹到相同的高度，篮球所需自由下落的高度越高，说明篮球的反弹性能越弱.