资源描述
1.4 尝试科学探究
学情分析 学生接触物理才一个星期，还处在神秘和好奇阶段，在实验探究过程中，主要表现为好奇心和盲动性，对实验操作不会动手又喜欢动手，对实验的观察、分析能力不强。学生初步掌握了长度和时间的测量知识，在学习本节知识时，只要老师引导得法，学生的主要精力是可以集中到对问题探究的过程和方法上来。
教材分析（内含课标要求）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。教材通过一个科学探究案例全面展示了科学探究的基本过程和七个要素，体现把“科学探究作为学习内容和目标”的意图，让学生初步亲身经历科学探究的完整过程，领会科学探究在物理研究和物理课学习中的意义，体验科学探究的乐趣。
教学目标
知识与技能
（1）了解科学探究的一般过程和步骤。
（2）练习熟练准确地测量长度、时间和组装简单器材提高操作技能
过程与方法
（3）经历探究摆的奥秘的过程，让学生初步体验科学猜想与假设、简化研究对象、控制变量等方法在科学探究中的作用和意义。
情感、态度和价值观
（4）通过亲身参与科学探究活动，体验科学探究的乐趣。能实事求是地记录实验数据，并根据实验数据提出自己的见解，有与他人合作和交流的意识和愿望。
（5）能把摆的问题与生活中的摆钟联系起来，逐步养成理论联系实际的学习习惯。
教学重点和难点
重点：通过实验和体验，培养学生科学探究的能力
难点：提出问题、制定计划与设计实验
实验器材
实验器材(分组)：铁架台、细线、铜球（大小各一个）、铝球、刻度尺、秒表
教学方法
实验探究与讲授法
教学策略
本节课是学生第一次接触完整的科学探究活动，教学过程中，可放手让学生去思考、讨论、操作，但不一定由学生独立完成，不要过分追求教学过程的完整性，只要通过教师的积极引导和控制作用，让学生参与和感受科学探究的过程，初步理解探究以及其中的科学方法就行了。本内容安排两课时，第一课时主要学习科学探究的内容和对“提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验”进行探究，第二课时则侧重于实验操作及分析、评估。整个过程要充分体现学生的探究乐趣。
教学过程
教学环节
教 学 内 容
教 案
学 案
设计说明
新
课
引
入
课题引入
展示摆钟
讲解现象
观察
引起学生注意，激发兴趣
学生阅读
完成练案：一、自学成才
巡视
个别点拨
阅读教材1.4，
完成练案一
为新课探究提供知识保证
新
课
探
究
1．提出问题：
摆来回的时间（快慢）由什么决定？
引导学生提出问题，板出学生提出的问题
对多数学生公认的几个问题进行归类
学生提出问题
讨论最有探究价值的问题
提出问题是进行科学探究的第一步，教学过程可能有点乱，教师要正面引导
2．猜想与假设
摆来回摆动的快慢可能与摆锤的轻重、摆的长度、摆动的角度……有关
老师可以通过展示情景（演示），启发学生说出自己的想法，对提出的猜想反馈给学生讨论，板出学生认为比较好的猜想。
学生根据看到的现象和想象进行大胆猜想，并对大家提出的猜想进行讨论
引导学生对所列出的问题作出试探性解释与说明，从而过渡到猜想与假设。
3．进行制定计划与设计实验
引导学生认识实验探究时可以用实验器材来代替物品，以简化研究对象，突出主要因素。
讨论替代钟摆的实验器材
针对性选择好实验器材
引导学生对提出的猜想说出证明的途径和方法
强调设计实验应尽量针对探究目的，指导学生应用控制变量法制定实验计划。
比较、归纳学生的实验方案，共同制定出合理的实验方案
学生根据自己对课本和实验的理解设计实验
同组学生交流方案的可行性，比较他组的实验方案
分组讨论制定实验步骤，设计实验表格
（控制变量→待研究变量→实验次数/顺序→待测数据）
4．进行实验与收集证据
表一
10次
20次
铜球
铝球
表二
10次
20次
20cm
40cm
表三
10次
20次
30°
60°
教师将学生分为三个大组，每组完成一个实验
教师巡视
每组实验抽两组数据板演。
各小组合作完成指定实验，记录数据，并交流分析
培养学生的实验操作技能，及相互协作的团队精神
要求学生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。
5．分析与论证
摆摆动一次的时间只由摆绳的长短来决定，与摆动幅度、摆锤的轻重等无关。摆长越长，摆动越慢。
引导学生讨论，让学生自己发现摆的等时性规律。
学生展示本组的数据，对本组和他组的实验数据进行分析，找出里面的规律
培养学生分析、归纳、总结问题的能力，对过程和结果的语言表达能力。
6．评估
提出问题：探究过程是否恰当？探究得到的结论是否合理？
对实验的方法、过程进行反思讨论
对实验的结果与张师傅的实际进行比较。
养成评估的习惯，培养学生严密的科学思维和理论联系实际的科学态度。
科学探究的七个要素
提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作
引导学生对科学探究过程进行回顾，理清探究的程序。
学生讨论
发言
让学生对科学探究的全过程全面了解，
课堂训练：
练案二、巩固达标
巡视 个别指导
个别题目提示
学生训练
校对答案
巩固达标
反
馈
与
评
价
小结（板书设计）
一、探究摆的奥秘
1．摆动快慢只与摆长有关，与摆重、摆角无关；
2．摆长越长，摆钟摆动越慢。
二、科学探究过程
（同上）
点名学生归纳回答
注意对学生的评价（激励）
发言
补充交流
养成对学习的反思意识
课堂5分钟测评：
练案三、检测评价
巡视
校对答案
训练
同桌批改
对教学效果进行评价
课后作业
课本P22作业
练案四（量力而行）
布置作业
教学反思
通过本节课的学习，使学生知道科学探究的基本环节，认识到科学探究既是学习内容，更是学习物理的重要方法。学生在学习过程中，能够积极参与到探究活动中，情趣高昂，思维活跃，使学生享受到了物理学习与探究的乐趣。由于是第一次完整的科学探究，学生的认识和得到的结果常常不尽人意，更有个别同学在学习过程中偏离了原本的学习目的，教师要严厉制止。 因教材提供的案例太庞大，摆钟现在也少见，建议先探究一个环节较少的个案，给学生一个认识和深化的过程。
附：练案（学生练习应用，内含5分钟测评）
一、自学成才 (这节课有些什么内容呢？我们先探究一下吧)
1．物理学的发展得益于科学探究.科学探究的主要环节有_____________、________________、___________________、进行试验与收集证据、________________、评估、__________________。
2．__________是科学探究的第一步，爱因斯坦说过，__________有时比解决问题更重要。
3．牛顿说过，没有大胆的________，就做不出伟大的发现，在科学探究中，猜想不是胡猜乱想，这是以自己的________和_______为基础作出的一种_________解释。
4．计划应针对____________，实验应注意选择____________。
5．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______________和___________记录下来。
6．实验数据只是一堆原始材料，必须通过_______、_________，才能形成结论。
二、巩固达标 (这节课学得差不多了，赶快巩固一下吧)
1．在进行科学探究的过程中，下列做法中错误的是 （ ）
A．不断地发现并提出问题 B．任何试验资料都要保密不宜交流
C．制定尽可能详细的实验计划 D．大胆地猜想和假设
2．小强和小林用同样长的摆线分别系着体积相同的铜球和铝球（铜球比铝球重），他们要研究摆动快慢与摆球的重量是否有关，则 （ ）
A．两球开始摆动的角度一样，看相同时间内两个装置摆动的次数
B．铜球开始摆动的角度大些，看相同时间内两个装置摆动的次数
C．铜球开始摆动的角度小些，看相同时间内两个装置摆动的次数
D．以上说法都不正确
3．小慧看见张师傅将摆钟下面的螺母拧几下，摆钟走时就准了，小慧和同学讨论后提出了下面几个问题：
问题一：摆动的快慢可能跟摆球的轻重有关
问题二：摆动的快慢可能跟摆的长短有关
问题三：摆动的快慢可能跟摆角的大小重有关
（1）为了探究第一个问题，他们选择的器材和工具是①____________________、②________________________________、③_________________________
（2）为了探究第二个问题，他们选择的器材和工具是①____________________、②________________________________、③_____________________
（3）为了探究第三个问题，他们选择的器材和工具是①____________________、②________________________________、③_____________________
4、在进行上述探究实验时：
（1）为了探究第一个问题，他们在实验过程中，必须保持两次线的长度和摆球起始偏离的角度都相同，这样才能探究得出摆动的快慢是否与摆球的轻重有关。
（2）为了探究第二个问题，他们在实验过程中，必须_____________________
___________________________.这样才能探究得出摆动的快慢是否与摆的长度有关。
（3）为了探究第三个问题，他们在实验过程中，必须______________________
_________________________.这样才能探究得出摆动的快慢是否与偏角的大小有关。
三、检测评价 (快下课了，我掌握了多少呢？5分钟内见分晓)
1．(25分) 小明的摆钟走快了，于是他请来修钟表的张师傅进行了调试，只见张师傅只将摆锤下面的螺母拧了几下，摆钟走时就校准了，张师傅调的是 （ ）
A．摆的角度 B．摆的长度 C．摆锤的质量 D．以上都不是
2．(25分) 科学家不仅给后人留下了丰富的科学知识，更重要的是给我们创建了科学的探究方法，科学探究的第一步通常应该是 （ ）
A．制定试验计划 B．猜想与假设
C．发现并提出问题 D．进行实验和收集证据
3、(50分) 小黄、小惠和小东在玩荡秋千时，感到秋千往返摆动时间有规律。于是对“哪些因素决定秋千往返摆动的时间”提出下列猜想，小黄猜想：可能与秋千的长度决定；小惠猜想：可能由人与秋千坐垫的总质量决定；小东猜想：可能由秋千摆动的幅度（摆动中人离开中心的最大距离）决定。于是进行了如下实验，一细绳一端拴一小球，一端固定，让小球自由往返摆动，并记录数据如下表。
实验
序号
小球到固定点距离（摆长）L/m
小球质量m/g
摆动幅度s/m
小球往返摆动20次的时间t/s
小球往返摆动一次的时间t0/s
1
0.7
20
0.05
33.2
1.7
2
1.0
20
0.08
39.7
2.0
3
1.0
30
0.05
39.8
2.0
4
1.0
30
0.08
39.7
2.0
5
1.3
20
0.05
45.3
2.3
请回答下列问题：
(1)要完成上述实验，除上面给出器材外，还必需的实验器材是：天平、______________、____________。
(2)从本次实验可以得到的结论时：小球往返摆动一次的时间由_______________决定；
(3)实验发现，小球只能摆动一段时间。你认为造成小球停下来的原因可能是___
______________________________________________________；
(4)摆钟是利用本实验的原理制成的。某一摆钟变慢了，要跳准它，应将摆钟的摆长调__________(选填“长”或“短”)。
四、拓展提高（课上完了，感觉不错，发展一下）
1．这学期开始设了《物理》课程，小明很喜欢，要进入科学的世界，下列的做法和认识不正确的是 （ ）
A．从探究身边的问题着手
B．留心观察，认真思考
C．书本上的知识肯定是正确的
D．认真学习前人积累的科学知识
2．小玲、小红和小丽在操场上玩荡秋千。小丽把小红、小玲分别轻轻推一下，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？
三人对此问题进行了研究，提出如下猜想：
猜想1：秋千往返摆动一次所用的时间可能与人的质量有关。
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、细线、秒表、小球，依照物理学习中的科学方法，按右图进行实验，得到下表中数据。
实验序号
小球质量m/g
从O点到小球中心的距离L/m
小球摆动距中心最大距离S/m
小球往返摆动10次所用时间t/s
小球往返摆动1次所用时间t0/s
1
20
0．8
0．10
18．0
1．80
2
20
1．0
0．14
20．0
2．00
3
20
1．2
0．10
22．0
2．20
4
30
1．0
0．14
20．0
2．00
5
30
1．0
0．10
20．0
2．00
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___________两组实验进行对比分析。
（2）为验证猜想2，应选用序号为___________两组实验进行对比分析。
（3）为验证猜想3，应选用序号为___________两组实验进行对比分析。
（4）实验结论：小球往返一次所用的时间与_________________________有关，
与_______________________________________无关。
3．大家都有过玩弹弓的经历，它能把“纸弹”弹出去，弹弓弹射的距离究竟与哪些因素有关？
(1)你的猜想是________________________________．（本题(2)中的猜想除外）
(2)评估交流
一个同学猜想“弹弓弹射的距离与纸弹的质量大小有关”并进行了如下实验：
①用弹弓斜向上弹出质量较小纸弹，测出弹射距离S1．
②用弹弓斜向上弹出质量较大纸弹，测出弹射距离S2．
③用弹弓斜向上弹出质量最小纸弹，测出弹射距离S3．
④比较S1、S2、S3的大小就能得出弹弓弹射的距离是否与纸弹质量大小有关．
请你对该同学的实验方案进行评估：_______________________________
_______________________________________________________________。
(练案参考答案)
一、1．提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、分析与论证、交流与合作
2．提出问题 提出问题 3．猜想 经验 知识 试探性
4．探究目的 器材 5．现象 数据 6．分析 论证
二、1．B 2．A
3． (1)①同样长的两根细线 ②两个大小一样的铜球和铝球 ③一把米尺和一个计时器。 (2)①两根长度不相同的细线 ②两个大小一样的铜球 ③一把米尺和一个计时器。 (3)①同样长的两根细线 ②两个大小一样的铜球 ③一把米尺和一个计时器。
4．(2) 保持两个摆球的大小和轻重相同，偏角大小也相同
(3) 保持两个摆球的大小和轻重相同，细线长度也相同
三、1．B 2．C
3．(1) 刻度尺（米尺） 计时器（秒表） (2) 小球到固定点的距离（摆长）
(3) 受到摩擦阻力（受到空气阻力） (4) 短
四、1．C
2．(1)2、4 (2)1、3 (3)4、5 (4)摆长（细线长度） 小球质量 最大偏角。
3．(1)橡皮筋的多少、粗细、弹性形变的程度。//纸弹的体积。//用力的大小。//弹射的角度。…… (2)这位同学没有控制其它变量相同，如保持弹射角度一致（虽然都强调“斜向上”，但不准确）//橡皮筋形变相同//弹弓相同//用力大小相同，可能得不出正确结论。
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