初中第一章 走进物理世界4 尝试科学探究教学课件ppt

设计说明

本节的主要目标是让学生初步尝试进行物理问题的科学探究。教材设计了一个科学探究的案例，让学生初步亲身经历科学探究的完整过程，从中领悟到科学探究的几个基本要素，体验科学探究的乐趣。

本节课就是一个完整的科学探究活动。可放手让学生去思考、操作、讨论。实验中，不要太过要求严密（例如，规定怎样测量线长、摆动次数、实验顺序和总结报告的格式等）。

教学目标

【知识与技能】

1.通过探究摆的奥秘，说出科学探究的全过程和一般步骤。

2.通过探究摆的奥秘，掌握科学探究的一个基本方法——控制变量法。

【过程与方法】

经历科学探究，获得对科学探究过程的一般性认识，领悟科学探究的几个重要环节，在科学探究过程中挖掘学生的探究能力。

【情感、态度与价值观】

通过亲身参与科学探究活动，养成对科学的热爱，增强探究科学的欲望，乐于参与到科学探究活动中去，能实事求是的记录实验数据，并能根据实验数据提出自己的独特见解，有与他人合作和进行交流的愿望。

重点难点

教学重点

培养学生科学探究的能力。

教学难点

提出问题、设计实验与制订计划。

教学方法

科学探究法、讲授法。

教具、学具

铁架台、细线、小球、刻度尺、停表。

授课时数

1课时

教学过程

导入新课

小慧家的摆钟走快了，请邻居张师傅帮忙。只见张师傅将摆钟下面的螺母拧了几下，摆钟走时就准了, 张师傅拧钟摆下面的螺母对摆动的快慢会产生什么影响呢？这个摆钟来来回回摆动，摆动一次所需的时间由什么决定呢？今天我们就来研究一下。

讲授新课

一、探究摆的奥秘

展示摆钟实物，让学生观察摆钟的外部构造。

1.提出问题：

（1）张师傅拧摆钟下面的螺母究竟调节了摆钟的什么？改变了摆钟走时的准确性？

（2）钟摆来回摆动的时间是由什么决定的？

师总结：提出问题是进行科学探究的第一步，伟大的科学家爱因斯坦说过，提出问题有时比解决问题更重要。同学们要仔细观察平日周围的事物，善于思考，善于提出问题。

2.猜想与假设：

学生猜想：（1）摆动的快慢（摆来回摆动一次的时间）可能与摆锤的轻重有关。

（2）摆动的快慢可能与偏离的角度大小有关。

（3）摆钟所处的地理位置。

师总结：牛顿说，没有大胆的猜想，就作不出伟大的发现。在科学探究中，猜想不是胡猜乱想，它是以自己的经验和知识为基础作出的一种试探性的解释。

3.设计实验与制定计划：

设计方案：设计实验应针对探究目的，选择探究的器材，在此，对具体的实物进行了简化，用细线悬挂小球代替，用停表测量摆动的时间。

实验方法：在实验探究过程中，要想探究一个变量，必须控制其他的变量不变，这种研究问题的方法叫做控制变量法。

实验器材：铁架台、细线、小球、刻度尺、停表。

实验设计：

（1）验证摆动快慢是否与摆球的轻重有关。使用两个摆装置，在其他条件相同的情况下（如细线长，偏离角度），改变小球的质量，验证两组摆摆动的快慢是否一致。

（2）验证摆动快慢与摆线长短的关系，同样保持其他条件相同，使线的长短不同。

（3）验证摆动快慢与摆角大小的关系，同样保持其他条件相同，使小球摆动的幅度不同。

4.进行实验与收集证据

（1）实验表格：下面请分组讨论制定实验步骤，设计实验数据表格。（若学生初次探究设计表格有一定困难，可由教师示范表格设计方法：控制变量→待研究变量（纵向列表）→实验次数/顺序（横向列表）→待测数据）

（2）教师强调：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。

5.分析与论证：

师：实验数据只是一堆原始材料，必须通过分析、论证，才能形成结论。好比建造房子，一堆砖块、黄沙、水泥等材料要经过设计、施工、装饰，才能变成宏伟的建筑。下面请根据实验数据对比分析，得出你的实验结论。

生：（1）摆球摆动的快慢（来回摆动一次的时间）与摆重无关。

（2）摆球摆动的快慢与摆动的角度无关。

（3）摆球摆动的快慢与摆长有关，摆长越大，摆球摆动越慢；摆长越短，摆球摆动越快。

6.评估：

师：探究过程是否恰当？探究得到的结论是否合理？探究过程中是否出现新的问题等，都需要再进行充分的考虑。

生：如果我们再多做几次，总结出的结论可能会更可靠。

生：我们测的摆动时间还真准确呢。

生：我认为结论是可靠的，刚才看见张师傅把螺母往下拧，估计起了增加摆长的作用，使摆动变慢，原来走快的钟就准了，张师傅的做法和我们实验的结论一致。

生：我认为可以忽略空气阻力的影响，钟的快慢可能跟它所处的地点有关。

7.例题讲解：

小玲、小红和小丽在操场上玩荡秋千，小丽把小玲、小红分别轻轻推了一下，细心的小丽发现，她俩往返摆动一次的时间几乎一样，那么，秋千往返摆动一次的时间与哪些因素有关呢？三人对此问题进行研究，提出了以下猜想：

猜想1：秋千往返摆动一次所用的时间可能与人的轻重有关。

猜想2：秋千往返摆动一次所用的时间可能与秋千的绳长有关。

猜想3：秋千往返摆动一次所用的时间可能与秋千摆动时离开中心线的最大距离有关。

为了验证上述猜想，她们来到实验室，找来刻度尺、停表、细线、小球，依照物理学习中的科学方法，按图进行实验，得到下表中的数据。

请你通过分析回答下列问题：

(1)为验证猜想1，应选用序号为________的两组实验进行对比分析；

(2)为验证猜想2，应选用序号为________的两组实验进行对比分析；

(3)为验证猜想3，应选用序号为________的两组实验进行对比分析；

(4)实验结论：小球往返摆动一次所用的时间与__________________有关，与___________________无关。

二、科学探究的过程

学生自学课本，教师总结

教师强调：各探究要素的说明

(1)提出问题：通过生活实例、自然现象或实验现象的观察，使学生发现并提出要研究的课题。

(2)猜想与假设：通过集体思考、相互讨论等方式去猜测问题的可能的原因和答案或提出科学假说。

(3)设计实验与制订计划：为了检验猜想是否正确，去设计整个的验证过程，在物理学中主要是通过检验的形式，因此需要设计实验的全过程。

(4)进行实验与收集证据：按照制订的方案去进行实验操作，并对实验现象、数据进行观察与记录；也可以搜集日常生活中有关实例或查阅有关资料，为检验猜想与假设的正确与否准备充分的事实材料。

(5)分析与论证：通过分析实验现象及有关实例，检验猜想与假设的正确与否，并对猜想与假设进行修正、发展，或对大量的实例证据进行分析比较、归纳，最后得出一定的科学结论。

(6)评估：让学生对上述的探究过程进行反思、评价，找到成功与不足之处，为今后的探究提供经验。

(7)交流与合作：让学生写出简单的探究报告，并相互交流，以便能取长补短，改进探究的成果，进行推广与应用。

课堂小结

1.研究摆的奥秘时需采用控制变量法，例如探究摆摆动的快慢与摆线的长度是否有关，要控制摆的质量和摆角不变。

2.科学探究的基本过程是：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。

当堂达标

1．到商店购买乒乓球时，小明同学总要将几只乒乓球从选定的位置放手，观察乒乓球反弹的高度，选择反弹较高的乒乓球。小明的行为类似于科学探究中的(    )

A．提出问题

B．猜想与假设

C．进行实验与收集证据

D．分析与论证

答案：C

2.若某钟摆摆长一定时，用一个50 g的小球作摆球，摆动一次需用时3 s，则将摆球的质量改为150 g时，摆动一次所用的时间为(    )

A．1 s

B．2 s

C．3 s

D．4 s

答案：C

3.体育课掷铅球活动后，同学们对“铅球”的制作材料进行讨论，有同学认为“铅球”是铁制的，并从实验室借来磁铁吸一下，“吸一下”这一过程属于科学探究中的（    ）

A.提问

B.猜想

C.实验

D.得出结论

答案：C

4.下列测量时间的工具中，利用了“摆的等时性原理”的是(    )

A.机械表

B.沙漏

C.摆钟

D.停表

答案：C

5.关于物理实验，下列说法正确的是（    ）

A.不必自己动手去实验，只要看别人如何做，记住结果就行了

B.实验得到的数据跟老师的不相符时，可参照老师的进行修改

C.有时要进行多次测量求平均值，是为了减小误差

D.有时保持某个物理量不变，改变了另一个物理量的数值，进行多次实验是为了寻找物理量与保持不变的物理量之间的关系

答案：C

6. 小刚同学正在游乐场观察一位小朋友荡秋千，他注意到：小朋友在来回摆动时，每一次摆动的时间似乎相等。他请教了物理老师，知道摆来回摆动一次的时间叫做周期，于是他猜想秋千摆动的周期可能与绳长有关，在老师的指导下设计如图所示的单摆（即细绳下系一个小螺母）进行探究。

实验步骤如下：①他利用刻度尺在细线上做出标记，将螺母斜拉到任意高度后，静止释放，记录螺母来回摆动10次的时间，然后再计算出螺母摆动1次的时间（周期）； ②改变细线长度，重复上述操作（共进行了三次实验）。

（1）分析实验方案，此实验设计中有处设计存在缺陷，请指出，你认为应如何改正：　                               　。

（2）根据修改后的实验方案，请设计实验数据记录表格。

（3）该实验除了上述的猜想，请你再提出一个有价值的实验猜想：　            　。

答案：（1）将螺母斜拉到任意高度后，静止释放；将螺母拉到相同的角度后，静止释放；（2）如表；（3）秋千摆动的周期可能与小朋友的质量有关。

板书设计

一、探究摆的奥秘

摆动的快慢只与摆长有关，与摆重、摆角无关。

摆长越大，摆球摆动越慢；摆长越短，摆球摆动越快。

二、科学探究的七大环节

教学反思