【新教材】教科版1.3跨学科实践：降落伞 学案 及 答案

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【学习目标】
1.进一步理解猜想在科学探究中的重要性，知道猜想必须通过实验来检验。
2.知道长度、时间与面积测量的基本原理，能设计实验的方法。
3.经历长度、时间与面积测量过程，体会物理测量的基本方法，会根据测量对象选择适当的仪器。
重点：积极参与探究过程勇于发表自己的观点，并与他人合作。
难点：体验学生自主探究活动过程，领悟科学研究方法：“控制变量法”。
【自主学习】
一、控制变量法
1.在进行实验探究时，影响探究问题的因素可能有很多，因此设计和进行实验过程中先
，而 ，这种研究问题的方法叫做“控制变量”。
二、科学测量要点
1.合理选择测量仪器
不同的仪器有不同的 和 ，这是选择仪器的重要依据。如果量程太小，就 ，如果量程太大，其相应的分度值一般也会较大，使 。因此要根据测量的实际需要选择合适的测量仪器。
2.正确操作与读数
测量仪器使用前，一般应先把指针调到 ，这个过程叫做 。然后按照仪器的操作规则正确操作，一方面能较准确的测出要测量的物理量，另一方面也不会损坏实验仪器。如果不能调零，要记录 ，进行 。
3.科学处理数据
要采取科学的态度处理数据。不能编凑数据，实事求是；有些量要取多次测量结果的平均值，这样误差小；观察数据的特点和规律，根据数据总结实验结论。
三、测量不规则物体的面积
1.测量不规则物体的面积可以用 ，且格越小测量的准确度越 。
2.操作方法：把物体放在 上，在上面描下它的 ，数一下图形中包含的 ，对不满一格而大于或等于半格的都算 ，小于半格的 ，总的 乘以 ，就是物体的面积。
【合作探究】
一、提出问题：
降落伞在空中滞留时间与什么因素有关？
二、猜想假设：
a.可能与降落伞的伞绳长有关 b.可能与降落伞的形状有关
c.可能与降落伞的面积有关 d.可能与降落伞开始下落高度有关
e.可能与降落伞的总重量有关
三、设计实验、制定计划：
1.选择器材、仪器：
①不同伞绳长、不同面积、不同形状、不同总重量的降落伞；②刻度尺、皮卷尺、③秒表或手表、④天平
2.实验步骤（探究与降落伞面积的关系）：
3.设计记录实验数据的表格:
实验 次数 降落伞 伞绳长l/m 降落伞 的形状 降落伞的 面积s/m2 降落伞的 高度h/m 降落伞 总质量m/kg 降落伞滞留 的时间t/s
1
2
3
四、进行实验、收集证据
实验 次数 降落伞 伞绳长l/m 降落伞 的形状 降落伞的 面积s/m2 降落伞的高度h/m 降落伞 总质量m/kg 降落伞滞留 的时间t/s
1 1 圆形 0.5 3 20 3.67
2 1 圆形 1 3 20 5.82
3 1 圆形 1 3 30 4.91
4 1 正方形 1 3 20 5.81
5 1.5 正方形 1 3 20 5.83
6 1.5 正方形 1 6 20 9.24
五、分析论证
1.比较(1)(2)两组数据可以得到的结论是什么？
2.比较(2)(3)两组数据可以得到的结论是什么？
3.比较(2)(4)两组数据可以得到的结论是什么？
4.比较(4)(5)两组数据可以得到的结论是什么？
5.比较(5)(6)两组数据可以得到的结论是什么？
【归纳整理】
【课堂练习】
1.某实验小组在选择合适的仪器和正确使用仪器的问题上进行了讨论,其中不正确的是( )
A.一定要选择合适量程的仪器
B.仪器的分度值越小越好
C.用刻度尺测量长度时,需多次测量求平均值
D.测量某长方形的面积时,应先用刻度尺测量出它的长和宽
2.周末,小明和妈妈在早餐店吃饭,吃完饭后,小明感觉腹痛。小明吃的早餐是“油条、鸡蛋、豆腐脑”,妈妈吃的早餐是“油条、鸡蛋、胡辣汤”。小明认为腹痛是由豆腐脑引起的,下列说法错误的是( )
A.小明认为腹痛是由豆腐脑引起的,属于科学探究的“猜想环节”
B.小明用到的方法是“控制变量法”
C.小明腹痛一定是由豆腐脑引起的
D.为了确定腹痛是由豆腐脑引起的,需要对豆腐脑的质量进行检测
3.小德学习完测量不规则形状的面积后,在家中用方格纸测量树叶的面积,但先要测量小方格的面积,需要用 (填测量工具)间接测量,测得方格纸上一小格的面积为0.5 cm2,则树叶的面积约为 cm2。
【课后巩固】
知识点1：实验探究：影响降落伞飞行时间的因素
1.降落伞是让人或物体从空中安全降落到地面的一种工具，广泛用于应急救生、空投物资等。物理实验小组对“降落伞在空中滞留时间的影响因素”展开了实验，他们提出如下猜想：
猜想一：降落伞在空中滞留时间与伞面的材料有关；
猜想二：降落伞在空中滞留时间与伞面的面积有关；
猜想三：降落伞在空中滞留时间与伞和重物的总质量有关；
实验 次数 伞面材料 伞面面积/cm2 伞和重物的总质量/g 滞留时间/s
第l次 第2次 第3次 平均值
1 纱布 1200 200 8.6 8.5 8.7 8.6
2 棉布 1200 200 9.3 9.5 9.4 9.4
3 防水布 1200 230 10.7 10.8 10.9 10.8
4 防水布 1500 230 13.1 13.4 13.4 13.3
5 纱布 230
（1）同学们从实验室找来了纱布、棉布、防水布、透明胶带、绳子、天平、空塑料盒（带盖子）、细沙。如图所示，将装有沙子的塑料盒挂在降落伞上，并使它从三楼窗户处自由下落（纱布、棉布、防水布规格均有1200cm2和1500cm2两种）。同学们发现缺少一种测量工具 ，完善实验器材后继续实验，获得以下数据：
（2）在验证猜想一、二时，要控制 不变；
（3）通过表格信息可得出：当降落伞和重物总质量相等、降落伞材料相同时，降落伞的伞面面积越 （选填“大”或“小”），降落伞在空中的滞留时间越长；
（4）通过表格中 次的实验数据还能得出，降落伞在空中的滞留时间与降落伞的材料有关；
（5）针对上述猜想三，同学们发现所收集的数据并不完整，经大家讨论，表格中横线位置应填 ；
（6）实验结束后，小西将装有半盒和满盒细沙的塑料盒，分别从三楼窗户处自由下落，两次下落时间都为1.2s，比带有降落伞的时间明显小。小西分析，降落伞是通过增大 增大降落伞所受的空气阻力，从而增大了降落伞在空中的滞留时间；
（7）以上实验，用到的科学探究方法是 。
2.下面是某小组同学进行降落伞比赛所记录的实验数据，请你帮他们完成实验后的分析与论证。
实验次数 降落伞绳长 降落伞的形状 降落伞的面积 降落伞的高度 降落伞的总质量 降落伞在空中滞留的时间
1 1m 圆形 0.5m2 3m 20g 3.67s
2 1m 圆形 1m2 3m 20g 5.82s
3 1m 圆形 1m2 3m 30g 4.91s
4 1m 正方形 1m2 3m 20g 5.82s
5 1.5m 正方形 1m2 3m 20g 5.82s
6 1.5m 正方形 1m2 6m 20g 9.24s
根据下表数据分析：
(1)比较1、2两组数据可知在其他条件一定的情况下降落伞在空中滞留的时间与降落伞 有关，降落伞 越大，降落伞在空中滞留的时间越长；
(2)比较2、3两组数据可知在其他条件一定的情况下降落伞在空中滞留的时间与降落伞 有关，降落伞 越大，降落伞在空中滞留的时间越短；
(3)比较2、4两组数据可知在其他条件一定的情况下降落伞在空中滞留的时间与降落伞 无关，比较4、5两组数据可知在其他条件一定的情况下降落伞在空中滞留的时间与降落伞 无关；
(4)比较5、6两组数据可知在其他条件一定的情况下降落伞在空中滞留的时间与降落伞 有关，降落伞 越大，降落伞在空中滞留的时间越长；
(5)设计实验时，常用的方法是先考察其中一个因素对研究问题的影响，而保持其他因素不变，这种方法叫 ，这里说的 就是那些影响问题的因素。
知识点2：控制变量法实验的基本方法：控制变量
1.一天，小明用干抹布去擦桌上的水，却很难擦干，妈妈见状拿了另外一块抹布擦，很快就将桌上的水擦干了，他感觉有些奇怪，忙问妈妈是怎么回事。妈妈告诉他说：“我拿的抹布是棉做的，你手里的抹布是涤纶做的。”他不禁想到了一个问题并进行了如下探究。
（1）提出问题： ？
（2）猜想与假设： 。
（3）实验器材：三个相同的烧杯，质量相同的棉布、麻布和涤纶布各一块，足够的水。
（4）进行实验与收集证据：在三个烧杯中分别倒入 的水，分别将三块布放入三个烧杯中让水浸透，然后将三块布取出，从方便和准确的角度看，应观察和比较 ，将现象记录下来。
布料种类 涤纶 麻 棉
杯中所剩水量 最多 较少 最少
布块所含水量 最少 较多 最多
（5）分析与论证：抹布的吸水能力与 有关， 的吸水能力最弱。
（6）评估：炎热的夏天，如果人体皮肤被汗浸渍，会让人觉得很不舒服，因此从吸水能力这个角度来说，应尽量采用 类布料来做夏装。
2.意大利科学家伽利略曾经对教堂里的吊灯摆动进行研究，得出摆的等时性。某实验小组的同学们想继续探究这个问题。他们做了如图甲所示的摆，并进行了相应实验。
提出问题：单摆摆动时间与哪些因素有关
猜想：①可能与摆长有关；
②可能与摆球的质量有关；
③可能与摆幅（摆动中摆球离开中心的最大距离）有关。
他们进行了如图乙所示的实验，细绳一端拴一个小球，另一端固定，让小球自由往返摆动，记录的数据如下表。请回答下列问题：
实验序号 小球到固定点的距离（摆长） 小球质量 摆幅 小球往返摆动一次的时间
1 0.7 20 0.05 1.7
2 1.0 20 0.08 2.0
3 1.0 30 0.05 2.0
4 1.0 30 0.08 2.0
5 1.3 20 0.05 2.3
（1）分析实验 （填实验序号），可判断猜想②是否正确；
（2）分析实验1、5，可以得到的结论是 ；
（3）实验过程中为了减小实验误差，请你对实验提出一条改进意见： ；
（4）根据本实验得出的结论，生活中荡秋千时，如果想让秋千荡一次的时间长一点，可以采取的措施是 。
1.小王同学用毫米刻度尺测量一个圆形物体的直径，他用同一把刻度尺测量了4次，测量的数据为2.27cm、2.28cm、2.89cm、2.29cm，其中错误的数据是 ，除去错误的数据后，圆形物体的直径应为 cm。
2.“神舟十七号”载人飞船返回舱着陆时，降落伞都起到了重要作用。科技小组想探究挂有降落伞的物体下降的快慢与降落伞绳长和降落伞面积的关系。他们将同一沙包分别挂在不同的自制降落伞下，使其从同一高度由静止自由落下。
(1)若想探究挂有降落伞的物体下降的快慢与降落伞绳长的关系，应控制降落伞面积不变，改变 。
(2)为探究挂有降落伞的物体下降的快慢与降落伞面积的关系，请你为科技小组设计一个记录实验数据的表格。
(3)除了本实验提出的因素外，还有多种因素会影响降落伞下降的速度，请你提出一可探究的问题： 。
3.小明和小亮在学校的乒乓球台上玩弹玻璃球的游戏，一不小心玻璃球就会滚到台下，他们注意到，球的落地点时远时近。那么，玻璃球的落地点到球台的水平距离会和哪些因素有关呢？小明作出下列猜想：
猜想1：小球的落地点到球台的水平距离可能与小球的质量有关；
猜想2：小球的落地点到球台的水平距离可能与球台的高度有关；
猜想3：小球的落地点到球台的水平距离可能与小球的速度有关。
(1)小明想按图所示，用玻璃球、高度可调的桌子和斜面等完成实验，实验还需要的测量器材是 ；
(2)如图所示，小明让不同质量的小球从相同高度的球台上同一斜面的同一高度滚下（保证小球离开球台面时速度相同），测得小球的落地点到球台的水平距离均相同。这说明猜想1是 （选填“正确”或“错误”）的；
(3)小明让同一玻璃球，从斜面的同一高度滚下，实验完成后得到下列数据：
同一玻璃球，h=0.2m
次数 球台高度 小球的落地点到球台的水平距离
1 0.5 0.63
2 1.0 0.89
3 1.5 1.09
则可验证猜想 ，可得到的结论是： 。
4.载人飞船返回舱落地前的降落伞系统是载人飞船当之无愧的保护神。航天迷小明想研究返回舱开伞后降落伞下降的快慢与哪些因素有关，进行了下列猜想：
猜想1：降落伞下降的快慢与降落伞的面积有关；
猜想2：降落伞下降的快慢与降落伞的总质量有关；
为探究以上影响因素，小明利用卷尺、秒表、细绳、纺织布、剪刀、小塑料袋、细沙等器材，进行模拟降落伞的探究实验，如图甲所示，将纺织布裁剪成0.5m2、1m2、1.5m2的圆形，每个边角系上一根细绳，所有细绳另一端系上一个小塑料袋。在小塑料袋中装一定量的沙子，控制降落伞（如图乙）总质量分别为40g、60g和80g。
请回答下列问题：
(1)为了验证猜想1，小明使用三种不同面积的伞，实验时控制绳长、降落伞的降落高度相同，控制降落伞的总质量均为40g进行实验，发现面积是0.5m2时，下落时间是3.67s；面积是1m2时，下落时间是5.81s；面积是1.5m2时，下落时间是7.91s。可得结论：在降落伞的总质量一定时， ，降落伞下降越慢。该实验是通过比较 来判断降落伞下降的快慢；
(2)在验证猜想2时，小明使用面积为1m2的伞，总质量为40g时，下落时间为t1；使用1.5m2的伞，总质量为80g时，下落时间为t2。经过比较，发现t1>t2，由此可以验证猜想2正确。你认为这一过程所得的结论是否可信？ （选填“可信”或“不可信”），理由是 ；
(3)除本实验提出的因素外，还有多种因素会影响降落伞下降的速度，请你提出一个可探究的问题： 。
5.做完“装满水的杯子里还能装多少回形针”的实验，下列感悟不合理的是（　　）
A．猜想和实验的结果往往差别很大，所以实验很重要
B．进行实验探究是学习物理的重要手段
C．实验探究是科学家的事，与初中生无关
D．本实验的探究过程比得到放入的回形针的数量这个结果更有意义
6.月考的成绩公布了，小明的物理考了70分，同桌小聪考了85分。小明心想：小聪的物理学习为什么比我好呢？是他比我更聪明吗？还是比我更努力呢？还是方法更科学呢？为了弄清这个问题，此后的一段时间里小明开始认真观察起小聪的学习过程来。这其实就是一个科学探究。“小聪的物理学习为什么比我好呢”相当于 环节；“是他比我更聪明吗？还是比我更努力呢？还是方法更科学呢”相当于 环节，当影响因素大于或等于两个时，需用到 法，每次只研究其中一个影响因素，而保持其他因素不变；“此后的一段时间里小明开始认真观察起小聪的学习过程来”相当于 环节。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
【自主学习】
一、控制变量法
1.保持其他因素不变；只改变其中一个因素，观察这个因素对事物的影响
二、科学测量要点
1.量程；分度值；无法测量物体；测量的准确度降低
2.零刻度线；调零；零点误差；修正
三、测量不规则物体的面积
1.方格法；高
2.方格纸；轮廓；整格数；一格；舍去；格数；每一小格的面积
【合作探究】
三、设计实验、制定计划：
保持降落伞的伞绳长、形状、开始下落高度、总重量相同，改变降落伞的面积，让降落伞从同一高度自由下落，用秒表记录每次降落伞在空中的滞留时间，重复多次实验
五、分析论证：
1.在降落伞的伞绳长、形状、高度、总质量相同时，降落伞的面积越大，在空中滞留的时间越长
2.在降落伞的伞绳长、形状、面积、高度相同时，降落伞的总质量越大，在空中滞留的时间越短
3.在降落伞的伞绳长、面积、高度、总质量相同时，降落伞的形状不影响其在空中滞留的时间
4.在降落伞的形状、面积、高度、总质量相同时，降落伞的伞绳长不影响其在空中滞留的时间
5.在降落伞的伞绳长、形状、面积、总质量相同时，降落伞开始下落的高度越高，在空中滞留的时间越长
【课堂练习】
1.B 2.C
3.刻度尺；（根据实际图形方格数计算，此处假设为 28）28
【课后巩固】
基础练习
知识点 1：实验探究：影响降落伞飞行时间的因素
1.（1）秒表
（2）伞和重物的总质量
（3）大
（4）1、2
（5）1500
（6）受力面积
（7）控制变量法
2.（1）面积；面积
（2）总质量；总质量
（3）形状；伞绳长
（4）下落高度；下落高度
（5）控制变量法；变量
知识点 2：控制变量法实验的基本方法：控制变量
1.（1）抹布的吸水能力与布料种类有关吗
（2）抹布的吸水能力与布料种类有关
（4）相同质量；杯中所剩水量
（5）布料种类；涤纶
（6）棉
2.（1）2、3、4
（2）在摆球质量和摆幅相同时，摆长越长，单摆摆动一次的时间越长
（3）多次测量取平均值
（4）增加秋千绳的长度
能力提升
1.2.89cm；2.28
2.（1）降落伞绳长
（3）挂有降落伞的物体下降的快慢与降落伞的总质量有关吗
3.（1）刻度尺、秒表
（2）错误
（3）2；在小球质量和离开球台面时的速度相同时，球台高度越高，小球的落地点到球台的水平距离越远
4.（1）降落伞的面积越大；下落时间
（2）不可信；没有控制降落伞的面积相同
（3）降落伞下降的快慢与降落高度有关吗
5.C
6.提出问题；猜想与假设；控制变量；进行实验与收集证据
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