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文档简介
探究实践
科学探究是科学学习的重要方式。科学探究源自问题的发现,经历的过程是:
提出问题→
猜想与假设→
设计研究方案→
获取分析证据→
得出结论→
评价交流。提出问题猜想与假设设计研究方案获取分析证据得出结论评价交流1.提出问题。提出问题是探究的基础,要善于从提供的素材中提出适于研究的问题。(1)提出的问题必须是
科学问题科学问题是指在特定的知识背景下,利用素材提出的关于科学知识和科学实践中需要解决的问题。是有可探究性及问题的结果是可测量、可观察或有客观标准的。科学(2)提出问题的常见格式常见的科学问题有:针对素材信息思考是什么,为什么,怎么样,有关吗,与哪些有关,有什么关系等方面。提出问题一般采用疑问句表达格式,句中一般含有“是否、吗”等疑问词,句末用问号。可以具体表达为:①研究的对象是什么?如:种子萌发的条件是什么?②某一现象与这些因素是否有关?如:种子萌发与光照是否有关?③因变量与哪些因素有关?如:种子萌发与哪些因素有关?④自变量对因变量是否有影响?有何影响?如:光照对种子萌发是否有影响?2.猜想与假设。猜想与假设是探究的方向,要根据“提出的问题”作出尝试性的判断。(1)猜想与假设的要求猜想不是凭空乱想,它需要以一定的根据生活经验或
科学知识为依据,但也不一定是正确的结论,可以是错误的(与事实结论不一致)。猜想的表述要用陈述句型,要以
肯定的语气出现,不能以疑问的语气出现。科学知识肯定(2)猜想与假设的常见格式①指出可能影响的一些具体因素;②对提出问题的肯定或否定;③对结果是否合理的预测;④可以直接在问题上进行修改。3.设计研究方案。设计研究方案是有效性探究的保证。(1)设计研究方案的要求要根据猜想与假设,调动已有的知识与经验,设计出合理和可操作的具体研究方案。一般情况下可以针对提出的问题或建立的猜想或假设直接找出自变量和因变量,再围绕“变量”开展相关的方案设计。(2)一般考虑要素①设计的原理和
科学方法的选择。②明确的步骤和观察目标,最好有设计好的
表格用来记录相关数据、现象和结果。③仪器材料易得,方法合理,
操作简单,现象
明显,误差小。④需要多组实验(或增加样本)、重复实验来得出
普遍的规律,排除
偶然性,增加实验的可靠性和准确性。也可能是为了
求平均值,减小误差。科学方法表格操作简单明显普遍的规律偶然性求平均值4.获取分析证据。收集处理信息和数据是有效性探究的核心。基本要求有:(1)实验操作要规范,注意安全、环保、高效。(2)现象数据记录要真实、要及时。若如果收集的证据不支持假设,则需要重新
提出假设并重新验证。提出假设(3)要把观察到的信息和实验中获得的数据进行整理和分析,归纳出现象里蕴涵的科学规律,要用科学语言记录(如文字、符号、图表、模型、公式等)。实验的数据允许出现误差,要善于寻找数据变化的规律,如果这个数据是由误差引起的,那么这个数据与真实的数据相比
可大可小;如果这个数据与真实数据相比一直偏大或偏小,那么一定是由内在的某个因素变化引起(如:伏安法测小灯泡的电阻实验)。可大可小5.得出结论。实质就是对探究的数据进行描述,对探究现象归纳总结的过程。(1)常用结论格式①结论的回答要与研究的问题相一致,围绕探究的问题下结论,防止答非所问。②要写上前提条件,如:在……相同时。③若自变量和因变量有具体数值的,则一般用定量回答,定量回答的格式为“因变量与自变量成
正比(或
反比)”;定性回答的格式为“自变量越……,因变量越……”正比反比④如温度作为自变量在某个范围内实验时,应注明,如:当……在某个范围内时,……随着……的增大(升高)而……,⑤若数据出现拐点,应表述为……随着……的增大,先……后……,……时候最大(或最小)。⑥不能用实验现象来代替实验结论;当讲到两个相关量“有关”时,应具体写出有怎样的关系。(2)注意事项①要结合学过的知识,用科学语言表达。②可以是对猜想与假设的肯定,也可以是否定。③借乙(如:小白鼠)来研究甲(如:人),结论和假设对象都应该是
甲(人)
。④探究的结果、结论和推论也是比较容易混淆的。结果应该是通过实验直接可以观察到的
现象,是比较直观的。结论是结合实验结果得出针对猜想假设的相关判断性描述。推论则是在相关结论的基础上推断相关事物的可能性。甲(人)
现象6.评价交流。结合科学探索和科学实践的过程和方法,尝试用已有的科学知识和较为准确的语言表达自己的探究成果,能客观评价自己或别人设计的方案和探究过程中的某些不足,并能提出合理的改进方案。主要考虑以下几个方面:(1)有无
对照实验,是否控制好变量。(若没有控制好变量,要具体写明哪个变量没控制好,不要笼统地说没有控制变量)(2)实验次数或样本是否过少,有无进行
重复实验。(3)操作的规范性,误差的原因及大小。(4)是否安全环保,是否经济简便。(5)值得完善的地方或合理化建议。对照实验重复【易错概念辨析】人体胰岛素分泌不足会导致糖尿病。糖尿病的传统治疗方法是口服降糖药或注射胰岛素。我国科学家积极探索治疗糖尿病的新方法,将一种能分泌胰岛素的人工胰岛β细胞成功移植到糖尿病模型鼠中,研究组进行了A、B、C三组实验,结果如图。下列说法正确的打“√”,错误的打“×”。1.本实验的猜想是移植人工胰岛β细胞于治疗小鼠糖尿病有效果。
(
√
)2.为了节省材料,每组只需使用一只小鼠进行实验。
(
✕
)3.为了控制变量各组实验中使用的患病小鼠的数量、大小及生长发育状况等必须保持相同。
(
√
)4.本实验结果说明移植人工胰岛β细胞效果非常好,可以替代口服降糖药或注射胰岛素来治疗糖尿病。
(
✕
)5.通过控制饮食减缓升血糖速度也是治疗糖尿病的关键。研究组下一步研究的问题可以是“糖尿病患者喜欢吃什么样的食物?”
(
✕
)√✕√✕✕
例1小明发现某植物园在阴雨天时会用红光和蓝光对植物进行照射,他认为阴雨天分别用这两种单色光照射植物都会促进光合作用,于是设计实验进行研究。(1)植物光合作用强弱可以用释放氧气的速度进行比较,也可以用
吸收二氧化碳的速度(或单位时间、单位叶面积所积累的干物质量)
进行比较。吸收二氧化碳的速度(或单位时间、单位叶面积所积累的干物质量)
(2)请利用下列器材帮助小明设计实验步骤:
①将新鲜的金鱼藻分成3份(质量相等且生长状况相似)。②在3个大烧杯中分别倒入等量的清水,将金鱼藻放入并用漏斗倒扣住,量筒内充满清水。将3个实验装置放在阴雨天环境中进行实验。③在相同距离处,2组实验装置分别用功率相同的红、蓝单色LED灯照射,另1组实验装置不作处理,相同时间后记录量筒中收集的气体的体积。④重复做三次,求平均值。①将新鲜的金鱼藻分成3份(质量相等且生长状况相似)。②在3个大烧杯中分别倒入等量的清水,将金鱼藻放入并用漏斗倒扣住,量筒内充满清水。将3个实验装置放在阴雨天环境中进行实验。③在相同距离处,2组实验装置分别用功率相同的红、蓝单色LED灯照射,另1组实验装置不作处理,相同时间后记录量筒中收集的气体的体积。④重复做三次,求平均值实验器材:500毫升的烧杯、漏斗、50毫升的量筒各若干;新鲜金鱼藻(水生植物)若干;清水;功率相同的红光灯、蓝光灯各一只;天平;刻度尺;计时器。跟踪训练1植物种子的萌发受许多因素的影响。研究人员在人工气候培养室(温度、湿度等可调控)的适宜条件下进行了某品种玉米种子的萌发研究。各组种子7天后的萌发率数据如下表所示:土壤含水量(%)
萌发率(%)
温度(℃)
2015102510096742092846615443610104005000(1)根据上表数据你能得出哪些结论?
土壤含水量为20%时,在5~25℃之间,温度越高,该品种玉米种子的萌发率越高;当土壤含水量在10%~20%之间,温度为25℃时,土壤含水量越高,该品种玉米种子的萌发率越高;当温度为5℃时,土壤含水量在10%~20%之间,该品种玉米种子的萌发率为0;当温度为25℃,土壤含水量为20%时,该品种玉米种子的萌发率最高(写出2条结论即可)土壤含水量为20%时,在5~25℃之间,温度越高,该品种玉米种子的萌发率越高;当土壤含水量在10%~20%之间,温度为25℃时,土壤含水量越高,该品种玉米种子的萌发率越高;当温度为5℃时,土壤含水量在10%~20%之间,该品种玉米种子的萌发率为0;当温度为25℃,土壤含水量为20%时,该品种玉米种子的萌发率最高(2)除了土壤含水量与温度之外,影响玉米种子萌发的环境因素还有
空气(氧气)
。(3)设计实验探究:土壤含水量为15%时,该玉米种子在25~30℃温度区间内种子的萌发率与温度之间的关系。(写出简要的实验思路)
选取形状大小、饱满程度相似的玉米种子若干颗,在25~30℃区间内均匀分成若干组(如26℃、27℃、28℃、29℃、30℃五组),土壤含水量为15%,土壤疏松且疏松程度相同,其他条件相同且适宜,进行萌发,统计该种子7天后的萌发率。空气(氧气)
选取形状大小、饱满程度相似的玉米种子若干颗,在25~30℃区间内均匀分成若干组(如26℃、27℃、28℃、29℃、30℃五组),土壤含水量为15%,土壤疏松且疏松程度相同,其他条件相同且适宜,进行萌发,统计该种子7天后的萌发率例2某学习小组开展“太阳能电池性能”的探究。查阅资料得知:太阳能电池的电压和短路电流是衡量其性能的重要参数(太阳能电池短路时电流较小,不会损坏)。该小组对“影响太阳能电池短路电流大小的因素”进行探究。[提出猜想]太阳能电池的短路电流可能与光照面积、光照角度和光照强度有关。[实验过程]①按甲图连接好电路,用光源照射太阳能电池(图乙);
甲
乙②控制光照强度相等,使光线垂直照射太阳能电池,测量不同光照面积时的短路电流,记录数据;③控制光照强度和光照面积相等,改变光线与电池的夹角,测量不同光照角度时的短路电流,记录数据;④利用测得的数据绘制曲线图。资料补充:太阳能电池的电压与光照面积、光照角度和光照强度基本无关,视作不变。(1)分析上述数据可得出:在光照强度和光照角度等相同时,光照面积越大,太阳能电池的短路电流越
大。(2)若想探究光照强度是否会影响太阳能电池的短路电流,该如何改变光照强度?
改变光源的功率或改变光源到太阳能电池的距离(答一种即可)。大改变光源的功率或改变光源到太阳能电池的距离(3)反思交流:太阳能电池的电压和短路电流为什么是衡量太阳能电池性能的重要参数?从能量转化快慢的角度,结合探究结果和资料进行说明:
根据P=UI,太阳能电池电压保持不变时,短路电流越大,太阳能电池功率越大,光能转化为电能的速度就越快,太阳能电池的性能就越好。根据P=UI,太阳能电池电压保持不变时,短路电流越大,太阳能电池功率越大,光能转化为电能的速度就越快,太阳能电池的性能就越好跟踪训练2波尔多液是由胆矾(CuSO4·5H2O)、生石灰(CaO)分别与水按一定质量比混合而成的杀菌剂。其主要是利用Cu2+起杀菌作用。但农业应用中,对幼苗一般不建议使用。为什么?小金进行了多项实验,其中一项实验如下:①挑选均匀一致、色泽明亮的饱满莴苣种子,用体积分数20%的乙醇消毒,蒸馏水洗净,然后用滤纸吸干水分;②在铺有一层脱脂棉的培养皿中预先分别加入不同浓度的硫酸铜溶液。每个皿中均匀放置50粒种子,于25℃恒温箱内培养。每天喷适量蒸馏水,保证种子的正常发育;③每天观察记录种子发芽情况,第14天时测定萌发幼苗的根长、芽长,所得实验数据如下表所示。CuSO4溶液浓度(毫克/升)根长(厘米)芽长(厘米)01.022.43500.812.221000.522.131500.491.962000.321.54
(2)该实验的研究目的是
探究硫酸铜溶液浓度对莴苣幼苗的芽及根生长的影响(探究不同浓度的硫酸铜溶液对莴苣幼苗的芽及根生长的影响)
。铁能与硫酸铜发生反应(或
探究硫酸铜溶液浓度对莴苣幼苗的芽及根生长的影响(探究不同浓度的硫酸铜溶液对莴苣幼苗的芽及根生长的影响)
(3)实验中,小金为什么要对种子进行消毒?
杀灭种子表面的微生物,排除实验干扰(杀灭细菌,排除实验干扰)
。(4)根据上述实验数据,可以得出的结论是
硫酸铜溶液对莴苣幼苗的芽及根的生长有抑制作用,且随着硫酸铜溶液浓度的增加,对莴苣幼苗的芽及根的生长的抑制作用越明显(硫酸铜溶液浓度越大,对莴苣幼苗的芽及根的生长的抑制作用越明显)
。(5)专家要求农业生产中不得过量使用波尔多液,从保护环境考虑,主要目的是减少
土壤的重金属污染;水体污染污染。杀灭种子表面的微生物,排除实验干扰(杀灭细菌,排除实验干扰)
硫酸铜溶液对莴苣幼苗的芽及根的生长有抑制作用,且随着硫酸铜溶液浓度的增加,对莴苣幼苗的芽及根的生长的抑制作用越明显(硫酸铜溶液浓度越大,对莴苣幼苗的芽及根的生长的抑制作用越明显)
土壤的重金属污染;水体污染
【得出结论】根据实验现象,可得出的结论是:
同种液体,液面上升的高度与细管的半径成反比。同种液体,液面上升的高度与细管的半径成反比
5h
建立假设实验方案细管中液面上升的高度与液体种类有关
将两根半径相同的细玻璃管立于两种不同种类的液体中,比较液面上升高度。将两根半径相同的细玻璃管立于两种不同种类的液体中,比较液面上升高度。跟踪训练3据史料记载,欧姆曾用如图电路来研究电流的影响因素。该电路的温差电源中,铜与铋的两个接触面分别放在冰水混合物和沸水中,AB两端存在电压,其电压大小由温度差决定。欧姆将粗细均匀的铁丝两端插入水银中,接通电路。当电路中有电流通过时,小磁针会发生偏转,转动金属丝上端手柄,扭转金属丝,使小磁针回到原位置,记录手柄转过角度。他用粗细相同、长度不同的铁丝多次重复上述实验,部分数据如表所示。已知手柄转过角度与电流大小成正比,粗细相同的铁丝电阻阻值与其长度成正比。实验组别1234铁丝长度(英寸)24610手柄转过角度(度)305281.5259224(1)在实验中要始终保持温差电源电压不变则必须控制“温差电源”的
温度差不变。(2)小明查阅资料发现:除铁丝外,欧姆还考虑了电路中水银、铜丝等导体的电阻R',才得出正确的电流与电阻关系。结合表中数据,判断R'的阻值大约相当于本实验中多少长度铁丝的阻值?
B
。A.
30英寸B.
20英寸C.15英寸D.
10英寸温度差B
(3)欧姆用粗细相同的金丝、铅丝代替铁丝重复上述实验,发现当手柄转过角度相同时,金丝的长度比铅丝长。据此推测,若金丝和铅丝的长度与粗细都相同,
铅丝电阻更大。铅丝
天花和牛痘的故事是科学探究中一次成功的案例。(1)18世纪前,天花是一种发病率和死亡率都很高的传染病,但医生琴纳发现,养牛场的挤奶女工中没有人患天花。后来挤奶女工告诉他,她们挤奶时也会被感染牛痘(牛天花),但很快就痊愈了,以后她们就不会再得天花了。于是琴纳产生了一个想法(如图),这属于科学探究的
作出假设环节。作出假设(2)1796年5月的一天,琴纳从一位挤奶女工的手上取出微量牛痘脓浆,接种到一个小男孩的手臂上。不久,种痘的地方长出痘疱,接着痘疱结痂脱落。一个多月后,琴纳在这个小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。这个实验结果可以得出的初步结论
牛痘能使人对天花产生免疫。牛痘能使人对天花产生免疫(3)琴纳证实了牛痘能使人对天花产生免疫,这一发现最终使人类彻底打败了天花瘟神,这表明
C
(选填字母)。①科研成功不能凭借偶然性发现;②实践是认识的来源;③实践是认识的目的和归宿;④科学实验是人类试验性的认识活动。A.
①②B.
①④C.②③D.
③④C
(4)琴纳的假设被证实了,人类从此获得了抵御天花的有效办法--接种牛痘。不过从今天的医学研究来看,你认为琴纳的研究存在什么问题?
没有重复试验。没有重复试验
1.王老师在课堂上发现一位同学精神不振、脸色绯红,伴有咳嗽,她估计该同学可能发烧了。上述信息中,老师的“估计”属于科学探究中的哪一环节(B
)A.提出问题B.建立假设C.设计实验D.收集事实证据B2.在科学实验时,为了减小误差或寻找普遍规律,经常需要进行反复多次实验。①“测量物体的长度”时,多次测量;②“研究杠杆的平衡条件”时,改变动力(臂)和阻力(臂),多次测量;③“研究串、并联电路的电流特点”时,换用不同定值电阻,多次测量;④“用电压表和电流表测导体的电阻”时,多次测量电阻两端电压和通过电阻的电流值。在上述实验中寻找普遍规律的有(
C
)A.
①②B.
①③C.②③D.
②④C3.科学应基于证据与逻辑得出结论。关于下列四个实验的有关证据和结论的说法正确的是(
D
)
A.
①中生成黄色沉淀是结论,硝酸铅与碘化钾发生了化学反应是证据B.
②中根据生成物不能被磁铁吸引的证据,得出金属都能与非金属反应的结论C.
③中得出某血管是小动脉的结论,基于的证据是观察到血管中的血液是鲜红色的D.
④中观察到橡皮塞向上跳起,瓶口出现白雾,得出气体对外做功内能减小的结论答案:D4.医学上,头发密度是指头发覆盖区域内单位面积头发的数量。某科研人员为研究头发密度,选择76位不同年龄和性别的健康志愿者,将头发覆盖区划分为顶部、枕部和左右两侧四个等面积的区域,分别在这四个区域内随机取相同面积进行测量。实验相关数据记录如下表。表一:不同年龄段头发密度年龄段(岁)人数(人)头发密度(根/厘米2)18~2924142~15030~3918136~14540~4917129~13750~6017125~132表二:不同部位头发密度单位头发密度(根/厘米2)顶部167枕部156左侧119右侧118(1)测量头发密度时,把志愿者的头发剪短,然后用皮肤镜轻压测量部位,再拍照取样,并用电脑打开照片,如图所示。推测皮肤镜在该实验中的作用是
将测量部位放大,控制测量区域面积相同。将测量部位放大,控制测量区域面积相同(2)分析表一实验数据,可得出的结论是
头发密度总体上随年龄的增大而减少。(3)表二是某位志愿者不同部位的头发密度,分析该志愿者可能处于哪个年龄段?并说明你的分析过程:
30~39岁;对表二中的4组数据求平均值,结果为140根/厘米2,并与表一中数据对照。头发密度总体上随年龄的增大而减少30~39岁;对表二中的4组数据求平均值,结果为140根/厘米2,并与表一中数据对照5.七年级同学开展“被子植物的一生”项目化学习活动,他们在学校实践基地种植了一些豆类植物,小明和小红注意到一些种在水渠附近的豆类植物比其他豆类植物高很多,小明认为植株高度的差异是由遗传造成的。小红认为这是因为长在水渠附近的豆类植物比其他豆类植物获得了更多的水分。(1)针对上述情况,通过实验为两位同学的观点提供证据,实验材料可选用来自高矮不同的豆类植物种子。请你设计实验方案并写出实验步骤:
①各取200颗两种不同类型的种子,将其各平均分为4组,分别记为A、B和C、D组;②将其放置在相同温度且温暖、土壤肥沃的环境中,A、C两组每天浇注50毫升(适量)的水,B、D两组每天浇注30毫升(适量)的水;③每隔三天,待种子萌发后,测量A、B、C、D四组植物的高度,并分别算出平均株高;④比较A、B(或C、D)组两组的平均株高,若A(或C组)平均株高高于B(或D)组,则说明植物生长高度受水量影响;比较A、C(或B、D)两组的平均株高,若A(或C)组平均株高等于B(或D)组,则说明植物生长高度受遗传因素影响。①各取200颗两种不同类型的种子,将其各平均分为4组,分别记为A、B和C、D组;②将其放置在相同温度且温暖、土壤肥沃的环境中,A、C两组每天浇注50毫升(适量)的水,B、D两组每天浇注30毫升(适量)的水;③每隔三天,待种子萌发后,测量A、B、C、D四组植物的高度,并分别算出平均株高;④比较A、B(或C、D)组两组的平均株高,若A(或C组)平均株高高于B(或D)组,则说明植物生长高度受水量影响;比较A、C(或B、D)两组的平均株高,若A(或C)组平均株高等于B(或D)组,则说明植物生长高度受遗传因素影响(2)小明选用植物种子进行实验,而小红认为选用植物幼苗进行实验比选用植物种子好,你认为那位同学的选材更合理?说明理由:①我选择植物种子,种子萌发成幼苗,其
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