第34课时 科学探究
科学探究是一种重要的学习方式，是《科学课程标准》的重要内容，更是近年来课改实验区中考的热点。这类题型取自教材而活于教材、高于教材，通过提出问题、猜想与假设、设计实验、收集数据、解释与评价等几个过程把学习知识、应用知识、探索发现、科学方法、科学观念等有机组合起来，从而体现试题对创新思维能力的要求。解答各环节问题时要注意如下问题。
1．提出问题
问题是科学探究的起点，是连接探究活动各个要素的纽带。有了问题，才会试图去建立假设、制订方案、收集证据、验证假设。此类试题要求同学们根据题目中提供的科学实验、日常现象或一段文字资料等发散思维，提出一些有思考或研究价值的问题。此类问题往往具有很大程度的开放性。
2．猜想与假设
针对所提出问题，展开联想和想象做出可检验的猜想或假设，以使我们的探究具有初步的方向，避免盲目性，为制订探究计划、设计探究方案奠定基础。提出猜想通常用以下几种方法：(1)根据生活经验或直觉思维提出猜想。(2)根据事物的因果关系提出猜想。(3)通过类比提出猜想。(4)通过合理推理提出猜想。
3．设计实验
针对探究目的和条件，设计合理的实验方案，或对具体方案的合理性进行评价。设计实验时，首先要明确实验目的，一般就是要验证你提出的猜想；然后针对目的选择合适的研究方法，如控制变量法、转化法、数据归纳法、等效替代法等。有了方法和基本思路，就可以根据需要列出实验器材，设计实验步骤、进行实验、记录数据等。
4．进行实验与收集证据
本环节是使用基本仪器进行安全操作，观察、测量、记录数据，获取多种信息，通过处理信息来为最终得出探究的结论找到实事、实例与证据。这一环节中要注意以下几点：(1)通过观察和实验收集数据。(2)通过背景资料、公共资源收集信息。(3)尝试评估有关信息的科学性。(4)会阅读简单仪器的说明书，能按书面说明正确操作。(5)会使用简单的实验仪器，能正确记录实验数据。(6)具有安全操作的意识。
5．得出结论
将证据与科学知识建立联系，得出基本符合证据的解释和初步结论。
6．反思与评价
能用语言、文字、图表、模型等方式表达探究的过程和结果；能对探究过程进行初步的评价。
【例1】 在对蜜蜂色觉的研究中，弗里施怀疑“蜜蜂是色盲”这一说法，他认为蜜蜂能分辨花卉的不同颜色。这一步骤属于实验法研究的 ( )
A．提出问题 B．作出假设
C．实施计划 D．得出结论
考查要求：本题是考查科学探究的基本环节，关键是平时注意多搜集相关的资料，多积累相关的知识，即可正确解答。
解题指导：作出假设是指对可能的结论作出的假设或猜想；在对蜜蜂色觉的研究中，弗里施怀疑“蜜蜂是色盲”这一说法，他认为蜜蜂能分辨花卉的不同颜色。这一步骤属于实验法研究的作出假设。答案选B。
【例2】 思想实验是科学研究中的一种重要方法，它是将实验条件、过程在思维中以理想化的方式表现出来，如为了研究轻重不同的物体在真空中的下落快慢，科学家曾做过下面的思想实验：
将大小相同的金、铅、木三个实心小球，分别同时放入三种密度不同的介质中(ρ介质1＞ρ介质2＞ρ介质3)，观察比较三个小球下落的快慢，如图所示。
试回答下列问题：
(1)“下落的快慢”可以通过比较三个实心小球在同种介质的同一高度，由静止同时释放，下落到相同位置时所需的__________得出。
(2)在上述实验中，三个小球下落快慢的差异由大到小的介质依次是__________。
(3)进一步推理可得，当三个小球在真空时，它们下落快慢的差异将__________。
考查要求：本题通过对轻重不同的三个物体下落快慢的研究，考查科学探究的能力。
自由落体虽然是高中物理的知识，但本题考查的方法却是初中科学经常用到的方法——控制变量法，所以我们也有能力对这一问题进行研究，学习科学最重要的是思想、方法。
解题指导：(1)运用控制变量法，使三个体积相同、材料不同的实心小球在同一介质的相同高度处，同时释放，比较下落到相同位置时所用的时间，可以判断三个小球下落的快慢；
(2)三个小球在不同介质的相同高度下落到相同位置时，比较小球之间相对距离的大小，即可比较出小球在不同介质中下落快慢的差异；介质1中小球之间距离大，说明小球下落快慢的差异大；介质3中小球之间距离小，说明小球下落快慢的差异小；因此三个小球下落快慢的差异由大到小的介质依次是介质1、介质2、介质3；(3)比较介质1、介质2、介质3发现，三种介质密度为：ρ介质1＞ρ介质2＞ρ介质3，密度越小，小球下落快慢的差异越小，当真空时，小球下落快慢的差异将消失，即为零。
答案：(1)时间 (2)介质1、介质2、介质3 (3)为零。
【例3】 为研究普通成年人健步走的推荐速度及步频，小科查阅到如下资料：
【资料1】PA(体力活动)指南建议：为健康效益，成年人要确保每周5天、每天一次至少30分钟的中等强度运动。
【资料2】能量代谢当量(MET)是一种表示运动强度的重要指标，定义1kg体重在1min内消耗3.5mL氧气的运动强度为1MET。3～6MET为中等运动强度。
【资料3】成年人在不同步行速度下，步频的统计数据及相应的能量代谢当量如下表：
步行速度
v(km/h)
步频f(1/min)
能量代谢当量(MET)
男
女
男
女
3.8
95.71
97.46
2.93
2.91
4.8
113.06
115.68
4.02
3.96
5.6
119.61
123.01
4.58
4.58
6.4
126.01
131.00
5.46
5.50
根据上述资料，进行如下研究：
(1)一步走过的距离称为步幅，单位时间内走的步数称为步频。步行速度v与步频f、步幅L之间的关系式是v＝__________。
(2)分析【资料3】中的数据可以发现：相同条件下，能量代谢当量随着__________的增大而增大。
(3)小科的妈妈在30min内健步行走3600步，__________(填“能”或“不能”)达到中等运动强度。(假设小科妈妈步行时的能量代谢当量与【资料3】中相应的数据一致，下同)
(4)小科的妈妈体重50kg，当她以6.4km/h的速度步行3.2km，共消耗了__________mL氧气。
考查要求：本题通过走路这一健身运动考查科学探究的能力。题目中有许多没有接触过的概念、信息，需要有一定的数据分析处理能力，有一定的难度。
解题指导：(1)步频越快、步幅越大，速度越快，所以v＝fL。从单位看，频率的单位是1/s，步幅单位是m，所以v＝fL。
(2)分析【资料3】中的数据可以发现：相同条件下，能量代谢当量随着步行速度的增大而增大。
(3)小科的妈妈在30min内健步行走3600步，步频为120/min，大于115.68/min，查表，能达到中等运动强度。
(4)小科的妈妈以6.4km/h的速度步行3.2km，时间30分钟。查表，速度6.4km/h的女性能量代谢当量为5.50 MET，共消耗氧气体积为：5.50×3.5mL/(kg·min)×50 kg×30min＝28875 mL，约为2.9×104 mL。
答案：(1)fL (2)步行速度 (3)能 (4)28875 mL或 2.9×104 mL
课件18张PPT。第34课时 科学探究科学探究是一种重要的学习方式，是《科学课程标准》的重要内容，更是近年来课改实验区中考的热点。这类题型取自教材而活于教材、高于教材，通过提出问题、猜想与假设、设计实验、收集数据、解释与评价等几个过程把学习知识、应用知识、探索发现、科学方法、科学观念等有机组合起来，从而体现试题对创新思维能力的要求。解答各环节问题时要注意如下问题。1．提出问题
问题是科学探究的起点，是连接探究活动各个要素的纽带。有了问题，才会试图去建立假设、制订方案、收集证据、验证假设。此类试题要求同学们根据题目中提供的科学实验、日常现象或一段文字资料等发散思维，提出一些有思考或研究价值的问题。此类问题往往具有很大程度的开放性。2．猜想与假设
针对所提出问题，展开联想和想象做出可检验的猜想或假设，以使我们的探究具有初步的方向，避免盲目性，为制订探究计划、设计探究方案奠定基础。提出猜想通常用以下几种方法：(1)根据生活经验或直觉思维提出猜想。(2)根据事物的因果关系提出猜想。(3)通过类比提出猜想。(4)通过合理推理提出猜想。3．设计实验
针对探究目的和条件，设计合理的实验方案，或对具体方案的合理性进行评价。设计实验时，首先要明确实验目的，一般就是要验证你提出的猜想；然后针对目的选择合适的研究方法，如控制变量法、转化法、数据归纳法、等效替代法等。有了方法和基本思路，就可以根据需要列出实验器材，设计实验步骤、进行实验、记录数据等。4．进行实验与收集证据
本环节是使用基本仪器进行安全操作，观察、测量、记录数据，获取多种信息，通过处理信息来为最终得出探究的结论找到实事、实例与证据。这一环节中要注意以下几点：(1)通过观察和实验收集数据。(2)通过背景资料、公共资源收集信息。(3)尝试评估有关信息的科学性。(4)会阅读简单仪器的说明书，能按书面说明正确操作。(5)会使用简单的实验仪器，能正确记录实验数据。(6)具有安全操作的意识。5．得出结论
将证据与科学知识建立联系，得出基本符合证据的解释和初步结论。
6．反思与评价
能用语言、文字、图表、模型等方式表达探究的过程和结果；能对探究过程进行初步的评价。【例1】 在对蜜蜂色觉的研究中，弗里施怀疑“蜜蜂是色盲”这一说法，他认为蜜蜂能分辨花卉的不同颜色。这一步骤属于实验法研究的 ( )
A．提出问题 B．作出假设
C．实施计划 D．得出结论考查要求：本题是考查科学探究的基本环节，关键是平时注意多搜集相关的资料，多积累相关的知识，即可正确解答。
解题指导：作出假设是指对可能的结论作出的假设或猜想；在对蜜蜂色觉的研究中，弗里施怀疑“蜜蜂是色盲”这一说法，他认为蜜蜂能分辨花卉的不同颜色。这一步骤属于实验法研究的作出假设。答案选B。【例2】 思想实验是科学研究中的一种重要方法，它是将实验条件、过程在思维中以理想化的方式表现出来，如为了研究轻重不同的物体在真空中的下落快慢，科学家曾做过下面的思想实验：
将大小相同的金、铅、木三个实心小球，分别同时放入三种密度不同的介质中(ρ介质1＞ρ介质2＞ρ介质3)，观察比较三个小球下落的快慢，如图所示。试回答下列问题：
(1)“下落的快慢”可以通过比较三个实心小球在同种介质的同一高度，由静止同时释放，下落到相同位置时所需的__________得出。
(2)在上述实验中，三个小球下落快慢的差异由大到小的介质依次是__________。
(3)进一步推理可得，当三个小球在真空时，它们下落快慢的差异将__________。
考查要求：本题通过对轻重不同的三个物体下落快慢的研究，考查科学探究的能力。
自由落体虽然是高中物理的知识，但本题考查的方法却是初中科学经常用到的方法——控制变量法，所以我们也有能力对这一问题进行研究，学习科学最重要的是思想、方法。
解题指导：(1)运用控制变量法，使三个体积相同、材料不同的实心小球在同一介质的相同高度处，同时释放，比较下落到相同位置时所用的时间，可以判断三个小球下落的快慢；(2)三个小球在不同介质的相同高度下
落到相同位置时，比较小球之间相对距离的大小，即可比较出小球在不同介质中下落快慢的差异；介质1中小球之间距离大，说明小球下落快慢的差异大；介质3中小球之间距离小，说明小球下落快慢的差异小；因此三个小球下落快慢的差异由大到小的介质依次是介质1、介质2、介质3；(3)比较介质1、介质2、介质3发现，三种介质密度为：ρ介质1＞ρ介质2＞ρ介质3，密度越小，小球下落快慢的差异越小，当真空时，小球下落快慢的差异将消失，即为零。
答案：(1)时间 (2)介质1、介质2、介质3 (3)为零。【例3】 为研究普通成年人健步走的推荐速度及步频，小科查阅到如下资料：
【资料1】PA(体力活动)指南建议：为健康效益，成年人要确保每周5天、每天一次至少30分钟的中等强度运动。
【资料2】能量代谢当量(MET)是一种表示运动强度的重要指标，定义1kg体重在1min内消耗3.5mL氧气的运动强度为1MET。3～6MET为中等运动强度。【资料3】成年人在不同步行速度下，步频的统计数据及相应的能量代谢当量如下表：
根据上述资料，进行如下研究：
(1)一步走过的距离称为步幅，单位时间内走的步数称为步频。步行速度v与步频f、步幅L之间的关系式是v＝__________。
(2)分析【资料3】中的数据可以发现：相同条件下，能量代谢当量随着__________的增大而增大。
(3)小科的妈妈在30min内健步行走3600步，__________(填“能”或“不能”)达到中等运动强度。(假设小科妈妈步行时的能量代谢当量与【资料3】中相应的数据一致，下同)
(4)小科的妈妈体重50kg，当她以6.4km/h的速度步行3.2km，共消耗了__________mL氧气。考查要求：本题通过走路这一健身运动考查科学探究的能力。题目中有许多没有接触过的概念、信息，需要有一定的数据分析处理能力，有一定的难度。
解题指导：(1)步频越快、步幅越大，速度越快，所以v＝fL。从单位看，频率的单位是1/s，步幅单位是m，所以v＝fL。
(2)分析【资料3】中的数据可以发现：相同条件下，能量代谢当量随着步行速度的增大而增大。(3)小科的妈妈在30min内健步行走3600步，步频为120/min，大于115.68/min，查表，能达到中等运动强度。
(4)小科的妈妈以6.4km/h的速度步行3.2km，时间30分钟。查表，速度6.4km/h的女性能量代谢当量为5.50 MET，共消耗氧气体积为：5.50×3.5mL/(kg·min)×50 kg×30min＝28875 mL，约为2.9×104 mL。
答案：(1)fL (2)步行速度 (3)能 (4)28875 mL或 2.9×104 mL。
