一、科学在我们身边
(一)大自然中存在无数奇妙的自然现象
壮观的火山爆发、破壳而出的小鸟铅笔在水中被“折断”、美丽的流星、潮起潮落等。
(二)大自然中的各种事物都在发生变化
如科子发芽、昆虫蜕皮流星划破天空鸡蛋孵化出小鸡等。
(三)科学的本质
科学要研究各种自然现象,寻找它们产生、发展的原因和规律。学习科学可以帮助我们理解、解释和预测各种事物现象及其变化。科学的进步与发展极大地促进了人类社会的进步。如:从火药到火箭、从指南针到卫星导航系统。
科学研究是从疑问开始的,每一个小小的疑问都有可能引发科学的发现。只要留心观察,从探究身边的问题着手,我们都可以进人科学的世界,科学就在我们身边。
二、科学给我们带来了什么
(一)科学的发展改变着人们对自然界各种事物的认识,使人类的技术水平和生产能力逐渐提高。
蒸汽机的发明使人类进人了工业化时代;电磁学的创立使人类进人了电气时代;计算机技术的发明使人类跨人了发达的信息时代;现代航天技术使人类能够探索宇宙的奥秘,遨游变幻莫测的太空;科学家发现了DNA,为人类打开了遗传科学的大门等。
(二)科学技术改变了人们的生活方式
如汽车、火车、飞机等交通工具大大缩减了货运和客运时间,使我们的生活更方便、更舒适,使各行各业的效率更高。“神舟十一号” 发射升空、“蛟龙号”探索海底世界等扩大了我们的生活和探索的空间。
(三)科学改变了人们的思维方式
人们学会了用科学的思维方式去解决各种复杂问题,并能从表面现象揭示事物的本质特征或内在规律。
(四)科学技术促进了社会的进步,但如果使用不当,也会给自然环境和人类社会带来一些负面影响。
我们的地球正面临着放射性污染、温室效应、人口膨胀、自然资源枯竭、环境污染植被破坏、动物物种日渐减少等问题。面对这些问题,我们应该客观地评价科学技术的发展,理智地思考科学技术的社会功能,正确地协调人与自然的关系,为人类创造更美好的生活。
三、科学学习的内容
(一)科学学习的内容
(1)内容体系:科学探究,物质科学(物理学化学等),生命科学(生物学),地球和宇宙(地理学),科学技术社会、环境等。
(2)方法体系:即科学探究的方法,包括控制变量法转换法、科学推理法等。
(3)科学技术、社会、环境之间的关系:科学对技术发展的影响、技术发展对科学进步的影响科学技术对社会发展的影响、科学技术发展对环境的影响。
(二)学习科学的方法
(1)仔细观察、认真思考、积极实验是科学学习的基础。
(2)重视科学方法,学好科学知识,形成科学概念,掌握科学规律是学习科学的核心。
(3)联系实际、联系社会。了解科学、技术、社会、环境之间的关系是科学素养的重要组成。
一、科学实验室
(一)科学实验室
科学探究是以实验为基础的,实验室是进行科学研究与实验的场所。一般有存放仪器的仪器室( 实验准备室)和供学生做实验用用的大间实验室(实验操作室)。实验室中有大量可用于实验的仪器和试剂。由于研究对象不同,实验室的设备和布置等也会有很大的不同。
(二)实验仪器和试剂的存放原则
(1)实验仪器和试剂的存放地点必须符合环境要求(如温度、湿度、光照与通风情况等)。
(2)仪器的存放:仪器被存放在实验仪器柜子内,并按照不同的用途有序摆放,特殊的具有危险性的试剂或器材需要按其规定要求存放于规定位置。
(3)试剂的存放:试剂要做到分开存放、取用方便、注意安全、保证质量。
二、认识实验室仪器
1、显微镜:主要用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。
2、放大镜:用来观察物体细节的简单目视光学器件。
3、托盘天平:用来粗略称量物质的质量。
4、量筒:用于称量液体的体积。
5、电压表:测量直流电的电压大小。
6、电流表:测量直流电的电流大小。
7、胶头滴管:用于滴加或吸取少量液体,不可平放和倒置。
8、酒精灯:用于试剂量不多温度要求不高反应和实验的加热装置(热源)。
9、烧杯:常温或加热时使用。配制溶液、大量试剂反应容器。加热时下面放石棉网,使之均匀受热。
10、试管夹:用于夹持试管。
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试管:常温或加热时使用,用作少量试剂反应容器;加热液体时,液体不超过容积的1/3;加热时(斜着加热),先预热,后集中加热。
12、试管架:放置试管(圆孔正放,圆柱倒放)。
13、玻璃棒:用于搅拌加速溶解或引流。
14、温度计:测量物体的温度
三、实验室安全
烧伤或烫伤用大量冷水冲洗受伤处。被化学试剂灼伤用缓缓流水冲洗1分钟以上。
实验室的安全守则:
(1)检查实验所需的药品、仪器是否齐全。没有经教师允许,绝对不允许随意碰药品以及混合化学物品,以免发生意外事故。
(2)不能用湿手接插实验室电源,不能用小刀、螺丝刀等物品插入电源插孔,以免发生触电事故。
(3)取用药品遵守“三不”原则:
不能用手接触药品、不要品尝药品、不要把鼻子凑到容器口去闻药品气味(应用招气入鼻法)。
(4)用剩的药品要做到“三不一要”:
不能放回原瓶、不能随意丢弃、不能带出实验室,将用剩下的药品放入指定的容器内
四、常见实验操作
(一)滴管的使用
胶头滴管分为两种:普通胶头滴管和滴瓶上的胶头滴管(滴瓶上的胶头滴管同时起到瓶塞的作用)。
胶头滴管的主要用途:1、用于吸取少量液体。2、用于滴加少量液体。
使用方法和注意事项:1、吸取液体的方法:第一步:在试剂瓶外挤出胶头滴管中的空气;第二步:伸入试剂瓶中吸取液体。(外挤内吸)
胶头滴管不能交叉吸取液体。即吸取一种试剂后,需洗净才能吸取另一种试剂。
3、滴加液体的方法:
①将胶头滴管竖直悬于, 试管口的正上方。
②不能将试管倾斜滴加。
③不能伸入试管内。
④不能接触容器内壁。
4、在使用过程中不能平放或倒放。
5、试剂瓶上的滴管不需要洗涤,要专管专用,不能张冠李戴。
6、常识:20滴水的体积约为1ml。
(二)酒精灯的使用
使用方法和注意事项:
①酒精量不超过酒精灯容积的2/3,不少于酒精灯容积的1/4 。
②添加酒精时,用漏斗添加酒精。
③绝对禁止向燃着的酒精灯内添加酒精。
④应用火柴点燃酒精灯。
⑤给物质加热时应用酒精灯的外焰。
⑥绝对禁止用燃着的酒精灯点燃另一酒精灯
⑦熄灭酒精灯必须用灯帽盖灭,切不可用嘴吹灭。
⑧加热时玻璃仪器不要与酒精灯的灯芯接触。
⑨给玻璃仪器加热时,应先擦干仪器外壁的水珠。
⑩如果碰倒酒精灯并导致燃烧,应立即用湿抹布或沙土扑灭。
药品的取用
1、粉末状药品状的取用:一斜二送三直立
2、块状药品的取用:一横二放三慢竖
液体药品的取用
①倾倒法:瓶塞倒放(防止污染试剂)在桌上,标签正对着手心(防止残留的液体流下腐蚀标签),瓶口紧挨着试管口(防止药液流出试管外)。
②滴加法
放大镜的使用
像的特点:正立、放大
方法一:让放大镜靠近观察的物体,观察对象不动,人眼和观察对象之间的距离不变,然后移动手持放大镜在物体和人眼之间来回移动,直至图像大而清楚。
方法二:放大镜尽量靠近眼睛。放大镜不动,移动物体,直至图像大而清楚。
一、用心观察
1、科学发现往往源于用心的观察与研究。只有具备有准备的头脑,科学发现才有可能降临。
1895年,德国物理学家伦琴(Wilhelm Conrad R ntgen)偶尔发现放在阴极射线管附近用黑纸包裹得很严实的照相底片发生了严重的感光现象,于是想到可能有种神秘的光穿过了黑纸。当时伦琴要求他的妻子用手捂住照相底片。当显影后,夫妻俩在底片上看见了手指骨头和结婚戒指的影象。 通过进一步仔细的观察和研究,他发现了伦琴射线(X 射线)。
2、观察往往要借助于仪器和工具来帮助我们做出准确的判断。
人的感觉器官对事物的判断具有局限性----错觉
3、更多情况下,科学观察是经过精密计划或研究后进行的。
二、拓展观察力
感官观察的范围有很多局限,科学仪器极大地拓展了人类的观察力。
(1)直接观察和间接观察的区别
直接观察是指我们直接用眼睛等感觉器官去观察;间接观察是指我们借助仪器和工具进行观察。
(2)定量观察和定性观察的区别
定量观察一般是具体到测量数值,用数据对观察的对象进行描述,比较精确;
定性观察仅仅涉及性质,用文字对观察的对象进行描述。
观察可分三步进行,即一看、二找、三定。一看,就是首先要学会看现象。二找,就是在反复观察大量的物理现象的基础上找规律,也就是找观察到的现象的共同点,这是观察物理现象的结果。三定,就是确定条件。因为任何规律的成立都是有条件的,所以在总结规律时,一定要考虑它在什么条件下成立。
三、观察结果的记录与整理
任何一个观察活动,都要及时记录与整理观察到的现象与数据。
1、记录要求:客观、有效、规范
2、记录内容:现象、数据
3、记录方法:文字描述、表格记录、图形记录
1.测量的概念:把待测的量与公认的标准进行比较的过程。
如图所示,比较a和b哪个较长 先目测,再用刻度尺测量,通过测量我们会发现仅凭感觉判断一个物体的大小、长短,有时并不准确,所以要对物体的某些情况进行定量的描述,必须用仪器来测量。
测量是把待测的量与公认的标准进行比较的过程。要测量物体的长度,要先规定长度的标准一长度单位,然后用合适的工具进行测量。
2.长度的单位:
在国际单位制中,长度的单位是米,符号m。比米大的单位有千米(km),比米小的单位有分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、纳米(nm)。
换算关系
1km=1000m=10000dm 1m=10dm=100cm=1000mm 1dm=0.1m=10m
1cm=0.01m=10m 1mm=0.001m=10m 1μm=10mm=10m
1nm=10μm=10mm=10m 1mm=1000μm 1μm=1000nm
3.①长度测量的工具:刻度尺,刻度尺包括直尺、卷尺等。
②刻度尺的使用:
选:根据实际需要选择刻度尺。
观:观察零刻度线、量程和分度值。
放:用刻度尺测长度时,尺要沿着所测直线(紧贴物体且不歪斜)。不利用磨损的零刻度线。
看:读数时,视线要与尺面垂直。
读:在精确测量时,要估读到最小刻度的下一位。
记:记录的数值=准确值+估计值+单位。
4.长度测量的特殊方法
积累法:指测量微小质量或长度时,因此测量工具的限制而采取的一种方法。
例如:测一张纸的厚度,用普通刻度尺无法直接测量,采用测n(如n=100)张纸的厚度除以n(100)的方法。
化曲为直法:指用棉线顺着曲线摆放,标记好起点、终点后,再将线拉直测量的方法。
例如:地图上测北京到上海的距离,可以先用棉线顺着地图上的曲线摆放,然后在棉线上做好标记,最后拉直用刻度尺来测量棉线长度。
组合法:利用两个三角板和一个直尺测量硬币直径的方法。
例如:测一个硬币的直径,如图
滚轮法:指测量操场长度,或曲线长度时用已知周长的轮子沿线滚动的测量方法。
例如:测量操场的长度,用滚轮绕操场一圈,数出转的圈数,利用公式:πD×N 即3.14×直径×圈数
仪器法:利用科技仪器,直接测出长度。
例如:潜水艇在水下航行时,常用声呐来测量潜水艇与障碍物的距离。
5.测量的误差与错误:所谓误差,是在正确测量的前提下,所测得的数值和真实值之间的差异,由于人的眼睛不能估得非常准,所以存在误差是不可避免的。 而错误是由于不遵守测量仪器的使用规则,或读取、记录测量结果时粗心等原因造成的。想要减小误差,则需对使用的测量仪器要求应该高些,测量仪器的刻度力求更精准。
体积的概念:物体占有空间的大小。
体积的单位:
固体体积常用单位是立方米,用“m”表示。较小的单位有立方分米“dm”、立方厘米“cm”。液体体积常用单位是升“L”和毫升“mL”。
换算关系
1m=10dm=10cm 1L=1dm=10mL 1mL=1cm
测量工具(1)刻度尺 (2)量筒、量杯
不同类型物体体积的测量
(1)规则物体的体积测量
对一个长方体,用刻度尺测长方体的长a、宽b、高c,由长方体的体积公式V=a×b×c可得。
(2)液体体积的测量
A:测量工具(量筒和量杯)
①共同点:均无“0”刻度线
②刻度特点:量筒上的刻度均匀,量杯上的刻度上密下疏。
③使用方法:
a、选正确:根据实际需要选择合适测量范围和最小刻度的量筒或量杯。
b、放正确:测量前量筒必须平放在水平桌面上。
c、读正确:读数时,视线要与凹形液面中央最低处相平;量筒读数不需要估读;
d、记正确:读数的后面,必须加上合适的单位
B:俯视和仰视给实验所带来的问题
量筒的使用:测量前,量筒应放在水平桌面上。读数时,视线要与凹液面中央最低处相平。
①读数时 俯视:偏大 仰视:偏小
②量取液体时 俯视:偏小 仰视:偏大
注意:量筒读数要注意最小刻度! 羊小虎大:仰视读数偏小,俯视读数偏大
(3)形状不规则固体体积测量:(等效替代间接测量)
排水法:排开水的体积即为固体体积,排水法测小石块体积的步骤:
①测出量筒中适量水的体积V;
②用细线拴住小石块缓缓加入量筒水中,并完全浸没,测出水面的刻度值(即水和石块的总体积)V;
③V—V即为石块的体积。
1、对于可以沉到水底的物体(如石块)可采用悬挂法 (如图AB)
2、对于漂在水面的物体(如石蜡) 采用针压法、捆绑法、埋砂法(如图CD)
温度的概念:表示物体的冷热程度。
摄氏温度:
物理量的表示符号是“t”,单位是摄氏度,单位符号是℃。
摄氏温度的规定:在标准大气压下,把冰水混合物的温度定为0,水沸腾时的温度定为100,0和100之间分成100等份,每一等份就表示1摄氏度。
人正常的体温正常温度是37℃,读作37摄氏度。-2.5℃读作零下2.5摄氏度或负2.5摄氏度。
华氏度:是指用来计量温度的单位。符号℉。包括中国在内的世界上绝大多数国家都使用摄氏度。换算关系是0℃=(0×1.8+32)℉=32℉(拓展)
测量工具
(1)工具:温度计(常用水银温度计和酒精温度计)
(2)认识液体温度计
①温度计的构造:下有玻璃泡,里盛水银、煤油、酒精等液体;内有粗细均匀的细玻璃管,在外面的玻璃管上均匀地刻有刻度。
②原理:利用液体的热胀冷缩原理进行工作。
温度计的使用注意事项:估,选,放,读,取(选、放、看、读、记)
如图甲,测量液体温度时ABC都是错误的,必须要与D一样。
体温计
实验室常用温度计 体温计 寒暑表
用途 测物体温度 测人的体温 测室温
测量范围 -20℃ - 110℃左右,范围大 35℃ - 42℃ -30℃ - 50℃
准确程度 1℃ 0.1℃ 1℃
构造 内径细而均匀的玻璃管,下端是玻璃泡。 玻璃泡与玻璃管之间有一段特别细的弯曲的玻璃管使水银在测量后不易回落,保持示数。 表上刻度通常分华氏度和摄氏度两种,液柱管内为真空,且液柱管的内径小。
使用方法 使用时不能甩,测物体时不能离开物体读数 使用前需要甩,可离开人体读数 使用时不能甩,测物体时不能离开物体读数
所用液体 水银、煤油(红) 水银 酒精(红)
体温计与常用温度计的区别
(1)体温计:一种结构特殊的温度计,它与普通温度计的构造不同,体温计存储水银的玻璃泡上方有一段非常细的缩口。测量体温时,水银膨胀能通过缩口上升到玻璃管里,而温度下降、水银体积收缩时水银柱却会在缩口处断开,不能缩回。故体温计可以离开人体读数,但读数完毕后,若不拿住体温计的上部用力向下甩,升上去的水银就不能自动退回到玻璃泡中(普通温度计不能用力甩,也不需要甩)。
(2)体温计与常用温度计的区别
注意:我们在使用体温计后,再次使用前要使劲甩体温计,使水银回到玻璃泡,否则测小于等于体温计示数的体温时,体温计示数不变,测大于体温计示数的体温时,体温计示数为真实值。
一、生活中的探究
科学探究是获得科学知识的一种基本方法。它是一个不断发现问题,通过多种途径寻求证据,运用创造性思维来解决问题,并通过评价与交流达成共识的过程。在探究问题时,我们一般会先假设几种可能的原因,再对每种原因可能产生的结果做进一步探究,直至找到真正的原因,采取相应的措施。
我们在学习科学知识、进行探究时,
一是要用自己的眼睛去观察,从中发现和提出问题;
二是根据提出的问题,依据自己已有的科学知识和经验,通过思考,建立猜想和假设;
三是要善于动手,通过观察、实验等多种途径收集证据,对假设进行检验;
四是要对探究的过程与结论进行评价,并与他人进行交流和讨论。
二、科学家的探究
(一)科学家的探究
(1)科学家们为探究科学真谛做出了艰辛的努力。下面是科学史上一位科学家( 琴纳医生)一次成功的探究活动--天花和牛痘的科学实验。
故事中的内容 体现探究方法
10世纪时中国人已发明了往人的鼻孔里吹痘痂粉的方法预防天花,但这种方法并不安全,有时会致人死亡。已经得过天花的人不会再次感染天花 提出问题
或许得过一次天花,人体就会对天花产生免疫力 提出猜想和假设
从牛身上采集牛痘脓浆,接种到人的身上,观察变化 制订探究方案
琴纳从一位挤奶女工的手上取出微量牛痘脓浆,接种到一个8岁男孩的手臂上。不久,种痘的地方长出痘疱,接着痘疱结痂脱落。一个多月后,琴纳在这个男孩手臂上再接种人类的天花痘浆,竟没有出现任何天花病症 获取事实与证据
牛痘接种到人的身上,可以产生对天花的免疫力 解释、检验与评价
人类从此获得了抵御天花的有效办法--种牛痘 表达与交流
(二)探究活动的基本要素、学习行为与达成目标
基本要素 学习行为 达成目标
提出问题 在观察、调查、阅读等情景中发现问题,尝试提出可以通过科学探究来解决的问题 能从已有知识和经验出发提出问题,并用自己的语言描述所提出的问题;能对提出的问题进行简单分析,初步判断是否适合于探究;知道科学探究始于问题
建立猜想 收集相关信息,将已有科学知识和问题相联系,尝试提出可检验的猜想和假设和假设 能提出猜想和简单的假设,并陈述理由;了解猜想和假设在科学探究中的重要作用
制订探究方案 制订取得信息的途径与方法,决定收集证据的范围和要求所需的相关材料、设备和技术等,并制订相应的实施方案 能针对探究目的和条件,设计探究的思路,选择合适的方法(观察、实验、调查、访问、资料查询等),制订探究方案
获取事实与证据 使用有关设备和材料进行调查、检索、实验、观察、测量;安全规范地操作;记录观察与测量的结果 能从多种信息源中选择有关信息;能进行一系列观察、比较和测量;能对获得的事实、数据进行分析和处理,能注意错误和误差;了解科学探究需要事实与证据
解释、检验与评价 分析、处理观察和测量得到的结果,与猜想和假设进行比较,做出解释;收集更多证据支持解释 ,检查解释、过程和方法是否存在问题,必要时提出改进措施 能将事实与科学知识建立联系,能注意与预想结果不一致的现象,尝试做出合理的解释;评价数据的可靠性,知道实验中的误差是不可避免的,并注意减小实验误差; 能从多种渠道获得信息资料,并与自已的探究进行比较,能提出改进探究方法的具体建议;认识科学解释需要基于经验事实、运用科学知识和科学推理
表达与交流 规范书写探究报告,并以适当的形式进行讨论与交流 能用语言、文字 、图表等方式表述探究的过程和结果,会书写简单的探究报告;善于与同伴合作,能倾听和尊重他人提出的不同观点和评价,并交换意见
在实际探究的过程中不一定非得这六个环节都有,有可能是六个环节中的几个环节。
(3)值得我们学习的科学精神。
作为科学家,他们能够将事物归纳为最基本的简单而重要的法则,并通过这些基本法则去了解许多其他事物。一名优秀的科学家具备的素质:首先,必须要有好奇心,对于自然的好奇,对于普遍事物的好奇;其次,优秀的科学家必须要有恒心,他们在研究实验过程中不断努力,锲而不舍;最后,优秀的科学家一般都有很强的自信心,相信自已的判断。
三、科学探究方法
科学探究方法是连接知识和能力的纽带。“掌握一种科学探究方法胜过解答十个问题。”常见科学探究方法:
(1)控制变量法:在研究由多个因素(变量)影响的问题时,每次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,然后对其他因素分别研究,最后综合得出结论的研究方法。
(2)等效替代法:在科学实验中有许多物理特征、过程和物理量,要想直接观察和测量很困难,这时往往把所需观测的变量换成其他间接的可观察或测量的变量进行研究的研究方法。
(3)转换法:对于不易研究或不好直接研究的科学问题,通过研究其表现出来的现象、效应、作用效果,间接研究问题的方法。
(4)类比法:由一类事物所具有的某种属性,可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法。
(5)科学推理法:根据已知现象和规律,通过想象和推理对未知的现象做出科学地推理和预见的研究方法。
(6)模型法:通过引入模型(能方便我们解释那些难以直接观察到的事物的内部构造、变化以及事物之间的关系的符号、公式、表格、实物等),将问题实际化。
浙教版科学七年级上册《科学入门》知识梳理
科学并不神秘
走进科学实验室
科学观察
长度的测量
体积的测量
温度的测量
科学探究