新沪科版《1.3站在巨人的肩膀上》讲解与例题

《志鸿全优设计》2013新沪科版《1.3站在巨人的肩膀上》讲解与例题
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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )。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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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