第二节 探索之路
1．了解古人对神奇现象的探究。
2．了解物理学发展的几个重要阶段。
3．知道自然是神奇的，人们的探索历程是漫长的、曲折并富有意义的。
1．古文明中的科学思索
自然界、日常生活中有许多神奇，面对神奇，人们感到迷茫、好奇、敬畏，人们渴望去探究。远古的先人们早就开始思索自然界的神奇现象，而那些能直接刺激感官（如眼睛和耳朵）的神奇现象则最能引起他们的注意。从古人的文字和图画中可以看出他们的一些科学思索。
（1）从甲骨文“殸”（古代打击乐器）的结构可知，古人很早便知道声音与碰击有关。如图所示。
甲骨文“殸” 纳西族东巴象形文字“晒干”
（2）东巴文“晒干”，已含有太阳光致使大地水气蒸发的科学思索，如图所示。
（3）古人通过对日月星辰及周围事物的观察，设想着宇宙的模样。如有古人认为地球是平的，日月星辰在大气中运行，其上方扣着穹顶。
（4）雕刻玉版是中国古人天圆地方宇宙观的早期展现，如图所示。两短边钻有五个圆孔，一条长边钻有九个圆孔，另一长边则钻有四个圆孔。玉版正面雕琢有复杂的图纹，中心部位刻有两个同心圆，圆中心雕琢了一方八角图像，两圆之间以直线分为八区，每区内各雕琢一叶脉纹矢状标分别指向八方，外圆之外又雕琢四个矢状标分别指向玉版的四角。
玉版含四方五位、八方九宫的意思。四方与五位是方位的基础，八方九宫则是前两个概念的进一步延伸。
玉版中央雕刻的圆形像天，外面的轮廓方形像地，侧面拱形像天穹，只是天盘与地盘尚未分离，这表现了比较原始的天圆地方的思想。在这种宇宙观的基础上，逐渐产生了“司南”（指南针）如图所示。指南针是我国古代的四大发明之一。
（5）英国西南部的“魔圈”石头阵（又称巨石阵），被一些考古学者认为是人类现存最早的天文观察台之一。它大约建立于公元前3000年到公元前2500年左右，全部工程延续千年之久。1960年，天文学家杰拉德·霍金斯借助计算机发现：在夏至这天，从英格兰石头阵圆圈中心观察时，刚刚升起的太阳必将从远离中心的一块“巨石脚跟”上射出来。而在其他重要的节日，太阳、月亮升起和落下的方向也同样与另外的巨石一一对准成一条直线。它的外围坑洞可以被用来预报月食。
【例1】如图为纳西族东巴象形文字“日出”和“日落”，请你试着说出这两个文字包含了古人怎样的科学思索？
解析：“日出”，字的上部为太阳，光线向上，字的下部为山，好似一轮朝阳从山后升起；“日落”，即疲乏的太阳退到山后了。
答案：见解析
2．物理学的进步之阶
灿烂的古代文明闪烁着古人朦胧的理性之光，也为人们科学地认识世界奠定了基础。在物理学发展的漫长历程中，不少前辈作出了卓越贡献。
（1）著名天文学家、自然科学先驱哥白尼（1473—1543），用日心说否定了影响人类达千年之久的托勒密地心说，有力地推动了人类文明的进程。
（2）经典力学和实验物理学的先驱伽利略（1564—1642）率先用望远镜观察天空，由此得到的关于天体运行的结果有力地支持了哥白尼的日心说。
（3）伟大的物理学家牛顿（1642—1727）在前人研究的积累上，奠定了具有划时代意义的经典物理学基础。他发现日月星辰的运转与苹果下落等有某些相似之处，建立了牛顿运动三大定律等。
（4）20世纪杰出的物理学家爱因斯坦（1879—1955）认为：当物体的运动速度接近光速时，人们所熟悉的空间和时间等概念都会发生变化。玻尔（1885—1962）等量子力学主要奠基人发现微观世界的物理规律与宏观世界的物理规律有很大的差异。
【例2】下述科学家和其主要贡献连线正确的是（ ）。
A．哥白尼——万有引力
B．伽利略——量子力学
C．牛顿——运动定律
D．爱因斯坦——浮力定律
解析：哥白尼的主要贡献是创立了日心说，伽利略的主要贡献是开创了以实验为基础并具有严密逻辑体系和数学表达形式的近代科学，牛顿的主要贡献是建立了三大运动定律，爱因斯坦的主要贡献是创立了相对论。
答案：C
3．物理研究的三大方法
人类对大自然中未知事物的好奇心，是科学发展的直接动力。人类对大自然的探索经历了漫长的发展过程，并创建了物理研究的三大工作方法：观察、实验、理论。
（1）观察——对事物的直接认知，形成感性认识，要学会在观察中发现问题，提出问题。还要求我们在观察时要细心，不放过每一个微小的现象。如炒菜时，揭开锅盖，我们会看到锅里面有“白汽”冒出，你仔细观察，还会发现锅盖上有水珠。
（2）实验——是在人工条件下进行的实践模拟操作。实验时必须注意实验的条件，实验所产生的现象。
（3）理论——它是在实践的基础上总结所得出的规律、结论等。运用正确的理论，可以更有效地指导我们进行观察和实验，更好地认识、探究事物的本质，更快地走进神奇。
【例3】阅读短文，回答问题：
公元前300多年前，古希腊的学者亚里士多德认为：“从高空落下的物体，重的要比轻的下落得快！”以后2 000多年，人们对亚里士多德的话都深信不疑。
16世纪末，伽利略对这位学者的话产生了怀疑。有不少人讽刺嘲笑伽利略的无知与轻狂，伽利略便在比萨斜塔上进行了公开实验。他登上斜塔，一只手拿一个10磅（1磅约等于0.453 6千克）的铁球，另一手拿一个1磅的铁球，喊了一声：“请各位注意！”随后他两手一松，两球同时落下，“啪”的一声，两球同时着地了。实验的结果使原来迷信亚里士多德的人目瞪口呆！
（1）阅读后你最深的一点感受是什么？
（2）根据你的感受，你认为在今后的学习生活中应该怎样去做？
解析：这是历史上有名的比萨斜塔实验，人类在认识自然的过程中，仅凭感觉得出的结论往往是错误的，要改正错误，得出正确的科学规律，需要进行艰苦的实验和执着的探索。
答案：（1）凭感觉得出的结论往往是错误的。
（2）勤于思考，积极用实验探索自己不明白的物理问题。
4．物理探索永无止境
“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。”科学无止境，探索无止境，我们应该认真吸取前人留下的知识财富，站在巨人们的肩膀上，不断探索，锐意创新，开创一个又一个物理新时代。
【例4】冷热的观念古已有之，但形成科学概念并建立完善的测量温度的方法却经历了漫长的过程，你知道是谁发明了第一支温度计吗？
解析：世界上最早发明温度计的科学家是伽利略，时间大约是1593年，后来法国的雷伊第一个改进了伽利略的温度计，瑞典天文学家摄尔萨斯于1742年制成了我们现在常用的实验室温度计。从伽利略到摄尔萨斯大约相隔了149年，在这漫长的岁月里，温度计逐渐完善。随着超低温和超高温的研究，现在人类还生产出了测温范围更大、测量精度更高的温度计。
答案：伽利略第一节 走进神奇
1．知道一些有趣、奇妙的自然现象；了解生活中物理知识的应用。
2．在观察一些简单有趣的物理现象过程中知道科学的神奇。
3．通过领略自然界中的神奇现象，激发对大自然、对物理的好奇心和求知欲。
1．自然中的神奇现象
自然中的神奇完全来自于大自然，没有任何人工制造或利用的痕迹。这些神奇是惊心动魄的。
（1）浩瀚太空，群星闪烁，它们从哪里来，到哪里去？我们生活的地球处在宇宙中的什么地方？
宇宙是由大量的天体组成的，一切天体都是由物质组成的。宇宙中拥有数十亿个星系，银河系是数十亿个星系中的一员，太阳是银河系中数千亿颗恒星中的一员。太阳周围有八大行星绕它运行，它们是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，地球在离太阳比较近的第三条轨道上。
（2）当夕阳西下，天边为何常有红色的霞光？
太阳光里包含许多种色光，可以看到的是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光。太阳光先经过地球的大气层，才能到达地面，大气层中的空气与水蒸气会把太阳光向四面八方分散。波长较短的蓝、靛、紫三种色光容易分散，在地球上的人（白天）看到这些散射光，天空就呈蔚蓝色。而红、橙、黄三种色光波长很长，不容易被散射，能通过较厚的大气层到达地面，所以人在黄昏时能看到红色（或橙黄色）的晚霞。
（3）天公“发怒”时，狂风暴雨常伴随电闪雷鸣，是闪电在前，还是雷声领先？
闪电是云层和云层或云层和地面之间的一种放电现象，而放电时所发出的巨大声响就是雷鸣，闪电和雷声是同时产生的，因为闪电传播速度是3×108 m/s，而雷声传播速度约340 m/s，所以，我们是先看到闪电，后听到雷声。
（4）生发万物的大地，为什么有时会山崩地裂，喷吐岩浆？
地球由外向内分三层，由地壳、地幔和地核组成，类似于鸡蛋的蛋壳、蛋白和蛋黄。地壳是地球的外衣，也叫岩石圈；地幔介于地壳和地核之间，其体积占地球总体积的83.3%；在距地面2 900 km以下为地球的核心——地核。地壳运动使岩层扭曲而形成断层，断层形成时，会引发地震。当地壳运动时岩浆受巨大的压强而喷出地面就形成火山爆发。
（5）流淌的江河，为何既能输运航船、灌溉良田，又会奔腾咆哮、冲垮河堤、摧毁房屋？
船只利用水的浮力浮在水面上可以航行，流淌的江河水具有很大的机械能，可以用来发电，如果不加以控制，可能会给人类带来灾害。
（6）巍巍雪山，高耸入云，为何一声喷嚏就可能导致雪崩？
雪山的底部受压力很大，这样就有一部分冰雪化成了水，就好像给冰雪层涂了润滑油。声音是由物体振动产生的，声音传播的过程也就是振动传播的过程，所以一声喷嚏的振动有可能引起脆弱的雪山发生雪崩。
（7）变幻莫测的龙卷风，为何平地而起，直冲云霄，来势汹汹？
气体的压强与流速有关，流速越大，压强越小，在压力差的作用下，龙卷风平地而起，直冲云霄，龙卷风具有很强的破坏性。
【例1】2001年1月7日，《北京晚报》第12版“中国新闻”栏目刊登了下面的消息。推测一下，这可能是一种什么现象？
大漠里的故事
新疆消息：近日在罗布沙漠中发生的奇怪的天气现象，令科考队中的专家不得其解。
从1月4日凌晨3时左右，罗布沙漠中开始下雪，直到第二天中午12时，科考队到达小河墓地前200米左右时，雪突然停了，沙丘上均匀地覆盖着约5到10厘米厚的积雪，茫茫无涯。
然而，过了20分钟左右，奇怪的事发生了：就在科考队手忙脚乱地从沙滩上卸下器材设备，开始向小河墓地靠近的时候，发现脚下踩的不再是雪地，而是干爽的沙地。再远望四周，一眼望不到边的沙漠中没有了雪的影子。
解析：雪是固态的水，沙地上没有液态的水，说明雪没有融化，雪发生升华变成水蒸气跑到空气中了，人眼不能看见水蒸气，这就是看不到雪的原因。
答案：升华
2．生活中的神奇现象
生活中的神奇，人们已司空见惯，然而当仔细探究时，发现在这些并非惊心动魄的神奇中却蕴藏了人类非凡的智慧。
（1）为什么饮料罐上只有一个小孔时，里面的饮料不易倒出？
其实这里面涉及了大气压强的知识，我们知道，我们生活在大气的最底层，我们周围充满了空气，空气对浸在它里面的物体要产生压强（压强知识在第八章讲到），只在饮料罐开一个小孔时，饮料罐里面充满了饮料，几乎没有空气进入，里面气体压强很小，大气压迫使饮料无法流出。开两个小孔时，空气很容易进入罐中对饮料产生压强，因此，饮料也就容易倒出了。
（2）铅笔放入水中，似乎被水“折”断了。你知道是为什么吗？
这是因为水中铅笔反射的光经过水面时发生了折射，人眼逆着折射光线看去铅笔就向上弯折了。
（3）拉链上下拉动，便可闭合或开启，这是为什么呢？
拉链又称拉锁，由两条柔性的可互相啮合的连接件组成的。它是一百多年来世界上最重要的发明之一，常见的拉链形式有单头闭尾式、双头闭尾式、双头开尾式等。链牙有大小之分，齿形各有不同，拉头造型富于变化，既可作拉手，又可作装饰。拉头很保险，当拉链拉合后不会自动滑开，拉链的工作原理很简单，即两条拉链通过拉头的作用，使其能随意地拉合或拉开。
（4）圆珠笔油是如何从笔管流到笔尖的？
圆珠笔是近数十年来风行世界的一种书写工具。它具有结构简单、携带方便、书写润滑且适宜于用来复写等优点，因而，从学校的学生到写字楼的文职人员等各界人士都乐于使用。圆珠笔的书写原理主要是利用球珠在书写时与纸面直接接触产生摩擦力，使圆珠在球座内滚动，带出笔芯内的油墨或墨水，以达到书写的目的。
（5）冲浪运动惊险、刺激，为什么冲浪者弓着腰，分开腿，能在惊涛骇浪中“滑翔”？
冲浪者弓着腰降低了人的重心，分开腿是为了增大支撑面，这样可以提高人体的稳定程度。
（6）撑竿跳高，激动人心。为什么运动员借助一根小小的撑竿，便能克服自身所受的重力作用，跨越高高的横杆？
撑竿的弹性较好，当撑竿弯曲时能产生较大的弹力，可以克服运动员的重力。撑竿跳高，是将撑竿的弹性势能转化为运动员的机械能。
【例2】如图所示将一束扯成线状的塑料捆扎绳，用清洁干燥的手自上而下地捋，塑料绳就会向四周散开，而且捋的次数越多，下端散开得越大，这是为什么？
解析：塑料绳向四周散开，说明塑料绳带了同种电荷，散开得越大，说明带的电荷量越多。
答案：用清洁干燥的手自上而下地捋塑料扎绳，扎绳与手摩擦而使扎绳带上了同种电荷，而同种电荷互相排斥，故塑料绳会向四周散开，捋的次数越多，塑料绳带的同种电荷量就越多，斥力就越大，故散开得越大。
3．自然现象和生活现象的辨别
（1）自然现象存在于自然界中，没有任何人工制造或利用的痕迹。
（2）生活现象存在于人类的生活中，有明显的人工制造或利用的痕迹。
（3）区别自然现象和生活现象的方法是看现象是否有人为制造或利用的痕迹。
【例3－1】下列现象不属于自然现象的是（ ）。
A．电闪雷鸣 B．“嫦娥”二号升空
C．雨后彩虹 D．大雁南飞
解析：A、C、D属于自然现象，B是人为制造的现象。
答案：B
【例3－2】下列现象属于自然现象的是（ ）。
A．海啸
B．夏天人们喜欢穿浅色的衣服
C．舞台上云雾缭绕
D．电视机多彩的画面
解析：B、C、D属于生活现象，A属于自然现象。
答案：A
4．如何走向神奇
自然界中的神奇，非凡而震撼人心。
（1）哈雷彗星的出现——与星球（天体）运动周期有关。
（2）夕阳西下常有红色霞光——与光的散射有关。
（3）电闪雷鸣——与放电现象有关。
（4）火山爆发——与地壳运动有关。
（5）黄河咆哮——与能的转化有关。
（6）雪崩——与振动有关。
（7）龙卷风——与旋转气流有关。
生活中的神奇，平凡却充满智慧。
（1）一个小孔饮料罐里的饮料不易倒出——与大气压强有关。
（2）被水“折”断的筷子——与光的折射有关。
（3）拉链的开启与闭合——凹凸齿错合原理。
（4）圆珠笔——与毛细作用有关。
（5）冲浪运动——与力的相互作用有关。
（6）撑竿跳高——与能量的转化有关。
【例4】观察如图所示的物理现象，根据这些现象在你心中产生的谜，提出相应的问题，写出下面的横线上。
（1）如图A所示，问题：_________________________________________________
（2）如图B所示，问题：_________________________________________________
（3）如图C所示，问题：_________________________________________________
答案：（1）苹果为什么会下落？（苹果在下落过程中速度的大小变化吗？）
（2）水面上为什么会产生山的倒影？
（3）壶嘴喷出的“白汽”是什么？（在烧水时，为什么会听到“嗞嗞”的声音？）
点拨：题图所示的是自然界中或生活中经常看到的现象，根据自己产生的疑问从力、热、光、电、声等不同的角度回答，只要合理即可。第三节 站在巨人的肩膀上
答案：
（1）物质 （2）相互作用 （3）运动规律 （4）交通 （5）航天 （6）能源 （7）猜想与假设 （8）进行实验与收集证据 （9）评估
1．知识园地——硕果累累
物理学是研究自然界的物质、相互作用和运动规律的自然科学。
人类已进入信息化时代，物理学的知识和研究方法已被广泛应用到现代通信、交通、航天、材料及能源等领域。
（1）航天技术：由于航天技术的发展，人类不仅实现了飞翔之梦，而且还能登上月球、遨游太空，继续探索浩瀚宇宙的秘密。
（2）探索微观世界：在探索宇宙的同时，人类也在探索微观世界。电子显微镜是人类的“火眼金睛”，通过它，人类能逐渐深入看清组成物质的不同粒子，目前通过电子显微镜已经能观察到放大了数百万倍的原子排列图。
（3）激光技术不仅被广泛应用于农业、医疗、通信、能源等领域，而且也逐渐应用于日常生活，给人们带来了方便。
（4）信息技术给人类带来了巨大的影响。集成了成千上万个电子元件的芯片，既小又轻，以至于蚂蚁都能搬动。
（5）超导技术正在蓬勃发展，其应用将缓解人类的能源危机，我国的超导技术研究已经位居世界前列。
【例1】2012年10月25日，在西昌卫星发射中心，我国用“长征3号丙”运载火箭，成功将第16颗北斗导航卫星送入预定轨道。据中国卫星导航中心负责人介绍，北斗卫星导航系统是由5颗同步静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。关于北斗导航卫星，下列说法错误的是（ ）。
A．利用北斗导航卫星可以进行信息传递
B．利用北斗导航卫星可以进行科学探测
C．利用北斗导航卫星可以进行天气预报
D．北斗导航卫星可以应用于一切科学领域
解析：北斗导航卫星可以应用于很多研究领域，但并不是所有研究领域都需要北斗导航卫星。
答案：D
2．科学探究——其乐无穷
物理学是一门以观察和实验为基础的科学，物理规律的获得不能像亚里士多德那样仅仅靠思辨，而应该依据科学的探究方法通过实验来获得。在科学探究中，大家要学会问，学会猜，学会计划，学会做，学会分析，学会反思，还应学会交流与合作。
科学探究的要素：
要素 基本要求
提出问题 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。
猜想与假设 收集相关信息，对问题采取发散、聚合等方法，以自己的经验和知识为基础作出的一种试探性解释。
设计实验与制订计划 根据探究目的，决定收集证据的范围及要求，明确所需仪器和替代器材，知道控制什么变量，测什么，怎样测，做到心中有数。
进行实验与收集证据 实验时，要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。数据的记录要尊重事实，不可拼凑，不可杜撰。
分析与论证 进行简单的因果推理；能从表面现象中看出其物理本质；尝试对探究结果进行描述和解释；分析数据，得出结论。
评估 探究过程是否恰当，探究得到的结果是否合理，探究过程中是否出现新的问题等，都需要再进行充分的思考；尝试改进探究方案。
交流与合作 能用语言、文字、图表、模型等方式描述探究的过程和结果；能倾听和尊重他人提出的不同观点和评论，并交换意见。
辨误区 交流与合作并不是探究的最后一个环节 在科学探究过程中，对这七个要素应根据实际情况灵活运用，在探究的全过程中，都要注意交流与合作。而不是在探究的最后再进行交流与合作。合作中要实事求是，尊重他人，每个人都要充分发挥自己的聪明才智。
【例2】有些地方有一种风俗，过年的时候，对来走亲戚家的小孩总要泡上一杯蜂蜜水。但是经常会有这种现象发生：用热开水泡蜂蜜，蜂蜜会很快地溶解，整杯蜂蜜水甜甜的（这个现象叫做扩散）；而用冷水泡蜂蜜，蜂蜜很难溶解，有时会结成一团沉在杯底。这说明，物质在水中扩散的快慢程度跟温度有关。接下来，我们利用冷水、温水、开水、温度计、停表、滴管、红墨水、三只烧杯等实验器材，来探究扩散跟温度的关系。请你完成以下任务：
（1）提出假设；
（2）设计实验方案；
（3）根据实验结果，得出结论；
（4）扩散是生活中常见的现象，想想看，生活中还有哪一些扩散现象？
解析：科学探究需要通过观察提出问题，并根据收集到的证据和数据建立假设，再通过各种证据去验证假设，甚至需要运用科学原理进行有关解释。
针对题目给予的具体事实，我们不难发现“物质的扩散跟温度有关”这样一个问题，而且可以进一步提出“物质温度越高，扩散越快”的假设。
答案：（1）物质温度越高，扩散越快
（2）①取三只相同的烧杯，分别倒入等量的冷水、温水和开水；
②用滴管吸取红墨水，分别往三只烧杯中滴入一滴红墨水，并开始用停表记时；
③用温度计分别测量水的温度，并记录；
④观察红墨水的扩散情况，当红墨水染红整杯水时，分别记录所用时间。
（3）物质温度越高，扩散越快。
（4）泡盐水、兑调鸡尾酒、用蚊香驱蚊等。
3．科学精神——永远高扬
科学家不仅给我们留下了科学的探究方法，还为我们留下了永远高扬的科学精神，科学精神主要包括：
（1）实事求是、尊重客观规律、不迷信权威、勇于质疑、敢于坚持真理。例如，面对罗马教会的强权，哥白尼顽强地说自己终于推动了地球；伽利略坚持认为地球在转动。
（2）孜孜不倦、刻苦认真、锲而不舍。例如居里夫人，两次获得诺贝尔奖。这些伟大的成功皆源于她对真理的执著追求，以及长期勤勤恳恳地努力工作。她和丈夫发现的“镭”是在简陋的棚屋里辛苦工作4年提炼出来的。
（3）善于合作与交流，敢于提出与众不同的见解，也敢于修正或放弃自己的错误观点。例如，爱因斯坦和玻尔进行了长达20余年的量子力学大战，而这种学术之争并未影响两位科学泰斗的友谊。在解答爱因斯坦提出的一个个难题的过程中，玻尔等人逐渐完善了量子力学体系。
【例3】下列不属于科学精神的是（ ）。
A．敢于坚持真理
B．孜孜不倦地进行科学研究
C．不迷信权威
D．始终坚持自己的观点
解析：自己的观点可能与客观事实不符，此时不能顽固坚持，需要及时修正。
答案：D
4．控制变量法
物理学中，一个物理量往往同时与多个因素有关，研究该物理量与其影响因素间的关系时，常常控制其中一个或几个相关因素不变，只改变其中一个相关因素，得出该物理量与这个相关因素的关系，这种方法叫控制变量法。
例如，物理量W与影响因素A、B、C有关，研究W与A的关系时，应该控制B、C不变，改变A，得出W与A的关系；研究W与B的关系时，应该控制A、C不变，改变B，得出W与B的关系；研究W与C的关系时，应该控制A、B不变，改变C，得出W与C的关系。最后再综合起来，得出W与A、B、C三者之间的关系。
【例4】弹弓能把“纸片”弹射出去。弹弓弹射的距离究竟与哪些因素有关呢？小明同学对此问题提出了如下猜想：
猜想一：弹弓弹射的距离与纸弹的质量大小有关；
猜想二：弹弓弹射的距离与弹射角度有关；
猜想三：弹弓弹射的距离与橡皮筋的形变程度有关。
小明同学为了探究猜想一是否正确，进行了如下实验：
①用弹弓斜向上弹出质量较小的纸片，测出弹射距离s1；
②用弹弓斜向上弹出质量较大的纸片，测出弹射距离s2；
③用弹弓斜向上弹出质量更大的纸片，测出弹射距离s3；
④比较s1、s2、s3的大小就能得出弹弓弹射纸片的距离是否与纸片质量大小有关。
请你对小明同学的实验方案进行评价。
解析：弹弓弹射的距离与三个因素有关，研究与其中一个因素的关系时，应该控制其他两个因素不变。
答案：小明同学的实验方案没有控制弹射角度、橡皮筋的形变程度不变，所以实验方案是错误的。
5．科学探究在物理学习中的应用
科学家在给后人留下知识的同时，也创造了科学的探究方法，这些方法为我们研究物理规律提供了方便。我们学习物理时，应该像科学家那样注意观察和思考，勤于探究。一个完整的探究过程包括提出问题、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。我们在科学探究过程中可能涉及所有的要素，也可能只涉及部分要素。
释疑点 探究时应注意的问题 提出问题时，要注意使问题具有研究价值，不可漫无目的地提出毫无研究价值的问题；对问题进行猜想时，要根据自己已有的知识、生活经验尽可能增加其合理成分，即猜想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，猜想并非胡猜乱想。
【例5】物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动，这种运动只在没有空气的空间才能发生，在有空气的空间，如果空气阻力相对物体的重力比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似地视为自由落体运动。为了探究自由落体运动时间与哪些因素有关，同学小王有如下猜想：
猜想一：物体下落的时间与物体的质量有关。
猜想二：物体下落的时间与物体下落的高度有关。
为验证猜想的正确性，小王同学用四个金属球做了一系列实验，实验数据记录如下：
实验 材料 物体质量/kg 下落高度/m 下落时间/s
1 铁球 1 20 1.96
2 铁球 1 30 2.47
3 铅球 1 20 1.96
4 铅球 2 20 1.96
（1）通过比较实验3和4，结论是：________；
（2）通过比较实验________，可以得出结论：物体下落的时间与物体下落的高度有关。
解析：实验3和4相比，下落高度相同，质量不同，下落时间相同，说明物体下落的时间与物体的质量无关。探究物体下落的时间与物体下落的高度的关系，应该控制物体的质量不变。
答案：（1）物体下落的时间与物体的质量无关 （2）1、2
