第5节 科学探究 同步练习

第5节　科学探究

　科学的核心是探究
科学探究是学习科学的一种重要方式。科学探究指科学家们研究自然界的科学规律所进行的科学研究活动。在我们的学习过程中，科学探究则是指通过发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动，获得知识、技能和方法的一种学习方式和学习过程。
例1　下列现象中不属于科学研究范围的是(　　)
A．火山爆发　　　　B．各种传染病
C．植物生长　　　　D．政党选举
　科学探究的基本过程
1．________：在观察、调查、阅读等情境中发现问题，提出符合题意要求的、可通过科学探究解决的问题。
2．________：针对所提出的问题，结合题意，收集相关信息，依据已有的科学知识、经验，通过思考作出假设。
3．________：选择取得证据的途径和方法，决定收集证据的范围和要求，以及所需的相关材料、仪器、设备和技术等，并设计相应的实验方案。
4．________：使用有关设备和材料进行调查、检索、观察、测量和实验；安全操作；记录观察和测量所得的结果。
5．________：分析、处理观察、测量的实验结果，与假设进行比较，得出基本符合证据的结论，当结论与假设不一致时，作出简单的解释，并能提出改进实验方法的具体建议。
6．________：能用语言、文字、图表、模型等方式表述探究的过程和结果，与他人交换意见。
说明　实际的科学探究是十分灵活的，不一定很刻板地按照上面呈现的顺序进行，所经历的步骤也不一定都有完整的六个步骤。
例2　某同学为了探究鱼的呼吸需要氧气，设计了如下图所示的实验，甲金鱼缸中放有水草(水草在光照下能产生氧气)，乙金鱼缸中没放水草，把两个鱼缸均置于有阳光的地方，不换水，每天给予相同的鱼料。请问：

(1)该同学在甲、乙两个金鱼缸中，只设计了一个变量不同，这个变量是__________。这种实验方法称为__________实验。
(2)该同学的实验假说应该是______________________。
(3)如果实验证实了该同学的假说，那么实验最后会产生什么现象？________________________________________________________________________。
　科学探究的基本方法
1．控制变量法：所谓控制变量法，就是在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制，只改变某个变量，而保证其他的变量不变，最终解决所研究的问题。
2．等效替代法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下，将实际的、陌生的、复杂的科学问题和科学过程用等效的、简单的、易于研究的科学问题和科学过程代替来研究和处理的方法。
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叫转换法。
4．观察比较法：在对各种现象、实验进行观察的基础上，和认定的标准(或对象)进行比较，得出结论的方法叫观察比较法。
例3　铺设水泥路时，有时要在水泥里面掺入少量纤维材料。某科学兴趣小组为探究在水泥中掺入纤维材料是否会影响水泥路面的牢固程度，设计好方案，利用图中装置用落锤对样品进行连续撞击直至样品断裂，将数据记录在下表中。
实验 组别 样品厚 度/cm 样品面 积/cm2 __▲__ /cm 掺入纤 维种类 纤维掺 入量/% 撞击 次数
1 4 100 50 无 无 20
2 4 100 50 A纤维 0.1 80
3 4 100 50 B纤维 0.1 90


请回答下列问题。
(1)样品的牢固程度可通过比较样品断裂时所承受的________来判断。
(2)表中“▲”处填写的内容应为________。
(3)为缩短检验上述规格样品的实验时间，需减少撞击次数，可采用的方法是______________________________________。

　对控制变量法的不理解
例4　乒乓球的直径加大后，国际乒联又改变了制作乒乓球的材料，目的是提高乒乓球比赛的观赏性。小柯认为乒乓球材料的改变，是为了减弱乒乓球的弹性。他用材料不同、其他条件相同的乒乓球设计了以下实验验证方案，其中最合理的是(　　)
A．用不同的力将乒乓球掷向地面，比较落地后反弹的高度
B．把乒乓球沿不同方向抛向地面，比较落地后反弹的高度
C．把乒乓球从不同高度静止释放，比较落地后反弹的高度
D．把乒乓球从同一高度静止释放，比较落地后反弹的高度
　对科学探究的步骤不清楚
例5　体育课上掷铅球活动后，同学们对铅球材料进行了讨论，有的同学认为铅球是铁制的，并从实验室借来磁铁吸了一下。“吸一下”这一过程属于科学探究中的(　　)
A．提出问题　　　　B．作出猜想
C．进行实验　　　　D．得出结论

例6　李刚家里买了一个新的保温瓶，他想研究保温瓶的保温性能与所装开水的关系，他进行了猜测，为验证它，在相同温度的环境中，他设计了一个这样的实验：①先在保温瓶中装入初温为t℃的开水，取水的体积为保温瓶容积的1/3，盖上木塞，每隔半小时测一次水的温度，共测3次；②第二次在保温瓶中装入初温仍为t℃的开水，其体积是保温瓶容积的2/3，盖上木塞，每隔半小时测一次水的温度，共测3次；③第三次在保温瓶内装满初温为t℃的开水，重复前次做法。
从三次的实验记录中，可以得出保温瓶的保温性能与所装入开水多少的关系。你从实验可知，他所改变的量是开水的________。由于影响保温瓶的保温性能的因素除了开水的质量外，保温瓶的型号，开水的________，环境的温度，观察的________都会影响其保温性能，因此，这些因素应加以控制，应观察的量是经过相同的时间间隔开水的________。

1．下列关于科学探究的叙述不正确的是(　　)
A．在科学探究中，各个探究步骤的顺序是绝对不能改变的
B．科学探究通常开始于观察
C．在科学探究中，一般设计对照实验
D．在科学探究中，要坚持实事求是的科学态度
2．某校有一科学兴趣小组对池塘的水质进行调查。他们来到池塘边，发现池塘水呈绿色。下列是他们在调查过程中的四个步骤，其中属于建立假设的是(　　)
A．池塘水为什么会呈绿色
B．有人说是池塘水里含有绿藻
C．取回水样，取一滴池塘水在干净的载玻片上，放在显微镜下观察
D．结果发现，原来是池塘水中含有大量的绿藻
3．为探究“磁铁受热时磁性如何变化”，小明进行了如下实验：将条形磁铁的一端固定在铁架台上，另一端吸着一些大头针，用酒精灯加热磁铁一段时间，大头针纷纷落下。通过实验可以得出(　　)
A．加热可以使磁铁的磁性减弱
B．加热不影响磁铁的磁性
C．加热可以使磁铁的磁性增强
D．大头针落下是由于磁铁受热膨胀
4．某兴趣小组为探究“不同浓度的重金属污染液对小麦种子萌发是否有影响”，进行了如下实验。
【方法和步骤】
①采集重金属污染液500mL，用蒸馏水将其逐级稀释10、102、103、104倍，获得4种不同浓度的重金属污染液。
②取4只相同培养皿，分别编号为甲、乙、丙、丁，垫上纱布，加入等体积的不同浓度的重金属污染液，浸润纱布。
③挑选籽粒饱满、大小相似的小麦种子200粒。随机均分成4组，分别均匀放入上述4只培养皿的纱布上。
④将4只培养皿置于25℃恒温培养箱内，每天补充等量、相应浓度的重金属污染液。
【统计和分析】
一段时间后，统计各组小麦种子的__________，进行比较。
【预测结果】
如果重金属污染液对小麦种子的萌发有抑制作用，实验结果应是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【反思与评价】
(1)在步骤③中，每只培养皿中均匀放置50粒小麦种子，而不是1粒的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)实验方案存在缺陷，还需要增加一个实验，以作比较，得出结论。你的设计是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

参考答案
【要点详解】知识点1：例1　D　知识点2：提出问题
建立假设　设计研究方案　收集事实证据　检验假设　交流　例2　(1)水草　对照　(2)鱼的呼吸需要氧气　(3)甲缸中的鱼存活，乙缸中的鱼死亡　知识点3：例3　(1)撞击次数　(2)落锤高度　(3)增加落锤高度(或选择质量大的落锤)
【易错点拨】例4　D　例5　C
【综合应用】例6　质量　初温　时间长短　温度
【巩固提升】1.A　2.B　3.A　4.萌发率　随着重金属污染液浓度的升高，种子萌发率降低　(1)防止实验出现偶然性　(2)设计5号培养皿，用等量的蒸馏水培养小麦种子，观察种子的萌发率