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1、享受科学的无穷乐趣Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望（一）科学探究的一般过程（一）科学探究的一般过程 认识问题认识问题认识问题认识问题提出假说提出假说提出假说提出假说设计研究计划设计研究计划设计研究计划设计研究计划修改假说修改假说修改假说修改假说重新设计重新设计重新设计重新设计重复重复重复重复实行研究实行研究实行研究实行研究问题解决问题解决问题解决问题解决结论的推出和评价结论的推出和评价结论的推出和评价结论的推出和评价分析和解释结果分析和解释结果分析和解释结果分析和解释
2、结果记录结果记录结果记录结果记录结果（1）科学探究的一般程序）科学探究的一般程序 材料材料1 1：0808年南方地区出现大雪灾，多条交通要道积雪严年南方地区出现大雪灾，多条交通要道积雪严重，为能缓解交通压力，人们采用重，为能缓解交通压力，人们采用机械除雪，但熔化的机械除雪，但熔化的冰雪到了晚上有可能再次结冰。为此冰雪到了晚上有可能再次结冰。为此,护路工人在路面上护路工人在路面上直接撒上一定量的食盐，使熔化了的冰雪不再结冰，从直接撒上一定量的食盐，使熔化了的冰雪不再结冰，从而缓解交通压力，尤其是降低了夜晚交通事故的发生。而缓解交通压力，尤其是降低了夜晚交通事故的发生。根据上述事例根据上述事例,
3、,结合你所学科学知识结合你所学科学知识, ,请你提出一个科学请你提出一个科学问题。问题。1、为什么撒了食盐后熔化的冰雪不再结冰？、为什么撒了食盐后熔化的冰雪不再结冰？2、水中添加食盐是否会降低水的凝固点？、水中添加食盐是否会降低水的凝固点？你会选择哪个你会选择哪个“问题问题”进行实验研究进行实验研究？进行简单的进行简单的因果推理因果推理，提出可探究的问题，更有利于提出可探究的问题，更有利于建立猜想建立猜想。一、提出科学问题：一、提出科学问题：水中添加食盐是否会降低水的凝固点？水中添加食盐是否会降低水的凝固点？二、建立假设（进行猜想）：二、建立假设（进行猜想）：水中添加食盐可能会降低水的凝固点水
4、中添加食盐可能会降低水的凝固点。三、设计实验方案：三、设计实验方案：一、提出科学问题：一、提出科学问题：要求：要求：1、4位同学一小组，共同设计；位同学一小组，共同设计；2、方案呈现方式可以是文字叙述或画图或表格等形式、方案呈现方式可以是文字叙述或画图或表格等形式3、书写规格的字要大，时间、书写规格的字要大，时间6到到8分钟左右；分钟左右；4、预选一位代表准备对实验设计的解释或陈述。、预选一位代表准备对实验设计的解释或陈述。：三、设计实验方案：三、设计实验方案：评价我们设计的评价我们设计的“实验方案实验方案”确定相关材料及仪器确定相关材料及仪器设计实验步骤设计实验步骤设计实验现象、数据应记录的
5、表格设计实验现象、数据应记录的表格（根据探究目的和实验原理）（根据探究目的和实验原理）（确认实验中的各类变量）（确认实验中的各类变量）回归雪灾：回归雪灾：“水中添加食盐会降低水的凝固点水中添加食盐会降低水的凝固点”这一事这一事实规律的发现，使氯化钠成为融雪剂被广泛使用。但实规律的发现，使氯化钠成为融雪剂被广泛使用。但科科学有时是把学有时是把“双刃剑双刃剑”，大量使用氯化钠这种融雪剂过，大量使用氯化钠这种融雪剂过程中，发现破坏力很大，既损害植被、土壤溶液，又对程中，发现破坏力很大，既损害植被、土壤溶液，又对城市道路、桥梁等以钢筋混凝土为主的市政设施有很大城市道路、桥梁等以钢筋混凝土为主的市政设施
6、有很大的腐蚀和破坏作用。于是专家们对融雪剂有了更多的思的腐蚀和破坏作用。于是专家们对融雪剂有了更多的思考。考。围绕材料信息，继续思考围绕材料信息，继续思考， 引发可引发可探究的新问题探究的新问题实验设计关键点：实验设计关键点：所设计的实验要能够有所设计的实验要能够有明显的现象或数据明显的现象或数据来证明我们的来证明我们的猜想是否正确，而且越明显越好。猜想是否正确，而且越明显越好。设计实验过程中，要做到对设计实验过程中，要做到对干扰变量干扰变量的科学控制、排除的科学控制、排除干扰、准确分析找到要干扰、准确分析找到要研究的量研究的量（自变量）以及带来的（自变量）以及带来的反应变量反应变量（因变量）
7、。（因变量）。 设计实验制定计划设计实验制定计划设计探究方案要把握以下几点：设计探究方案要把握以下几点：1 1、根据研究的问题或猜想明确探究的目的。、根据研究的问题或猜想明确探究的目的。2 2、明确探究中：、明确探究中： 显示什么，怎样显示显示什么，怎样显示( (因变量因变量) )； 控制什么，怎样控制控制什么，怎样控制( (无关变量无关变量) )； 改变什么，怎样改变改变什么，怎样改变( (自变量自变量) )。3 3、根据显示、控制、改变的需要选取实验器材、根据显示、控制、改变的需要选取实验器材对设计实验的评价对设计实验的评价1 1、实验过程是否与探究目的相符、实验过程是否与探究目的相符2
8、2、自变量（要改变的量）设置是否合理，、自变量（要改变的量）设置是否合理， 无关变量（控制的变量）是否控制到位，无关变量（控制的变量）是否控制到位， 应变量（要显示的变量）效果是否明显。应变量（要显示的变量）效果是否明显。3 3、观察和测量是否精确、观察和测量是否精确4 4、探究实验获得的证据是否可靠（是否排除偶然、探究实验获得的证据是否可靠（是否排除偶然性）性）5 5、操作的可行性、安全性、简约性、操作的可行性、安全性、简约性对设计实验评价要把握以下几点：对设计实验评价要把握以下几点：材料材料2 2：草履虫是单细胞原生动物的代表草履虫是单细胞原生动物的代表,它喜欢生活在它喜欢生活在稻田、水沟
9、或水不大流动的池塘中，以细菌和单细胞藻稻田、水沟或水不大流动的池塘中，以细菌和单细胞藻类为食。类为食。 1、某研究性学习小组在草履虫的采集和培养过程中，、某研究性学习小组在草履虫的采集和培养过程中，又有了很多新的发现，进行探究又有了很多新的发现，进行探究(培养皿中各加入培养皿中各加入40只生只生长良好的草履虫长良好的草履虫),记录下表数据记录下表数据:通过分析，你认为他们想探究的问题是：通过分析，你认为他们想探究的问题是：实验实验次数次数水质水质温度温度/pHpH2 2天后培养皿中存天后培养皿中存活的草履虫数量活的草履虫数量清洁的河水清洁的河水25257 73838清洁的河水清洁的河水1010
10、7 71717蒸馏水蒸馏水25257 75 5温度对草履虫的生存影响？温度对草履虫的生存影响？水质对草履虫的生存影响？水质对草履虫的生存影响？清洁的河水清洁的河水25255 5 清洁的河水清洁的河水25259 9改变改变观察观察控制控制控制控制pH值对草履虫的生存影响？值对草履虫的生存影响？2.2.研究小组发现家用洗洁精是池塘水体污染源之一，进入河水的研究小组发现家用洗洁精是池塘水体污染源之一，进入河水的洗洁精洗洁精是否会对草履虫的生存造成影响呢？是否会对草履虫的生存造成影响呢？提出假设：不同浓度的洗洁精对草履虫的生存不会产生影响。提出假设：不同浓度的洗洁精对草履虫的生存不会产生影响。设计实验
11、设计实验( (请补充完整）请补充完整） 第一步、取第一步、取5 5个培养皿，分别标记为个培养皿，分别标记为1 1到到5 5号。号。 第二步、第二步、 第三步、在第三步、在1 15 5号培养皿中加入等体积的上述洗洁精溶液。号培养皿中加入等体积的上述洗洁精溶液。 第四步、第四步、 第五步、第五步、小华说本实验的设计还可以完善，你认为呢？小华说本实验的设计还可以完善，你认为呢？培养皿编号培养皿编号1 12 23 34 45 56 6洗洁精浓度洗洁精浓度50%50% 35%35%28%28%15%15%5%5%清洁的河水清洁的河水存活的草履虫数量存活的草履虫数量/ /只只0 0101014142222
12、3434用清洁的河水分别配置不同浓度的洗洁精溶液。用清洁的河水分别配置不同浓度的洗洁精溶液。在在5 5个培养皿中各加入个培养皿中各加入4040只生长状态良好的草履虫。只生长状态良好的草履虫。将培养皿放入将培养皿放入2525O OC C的保温箱中，培养一段时间后，借的保温箱中，培养一段时间后，借助显微镜进行观察，助显微镜进行观察， 。记录存活的草履虫数量。记录存活的草履虫数量。练一练练一练3 3 下表说明夏季某湖泊随水深不同，水温和水中下表说明夏季某湖泊随水深不同，水温和水中溶解氧的变化情况。收集这些数据是为了研究某些问题。下列溶解氧的变化情况。收集这些数据是为了研究某些问题。下列问题中，不属于
13、该项研究的是（问题中，不属于该项研究的是（ ） A A浮游植物主要在近水面处生长的原因是什么？浮游植物主要在近水面处生长的原因是什么？B B湖泊中的溶解氧主要来自空气中的氧气吗？湖泊中的溶解氧主要来自空气中的氧气吗？C C鱼有时游到湖面甚至将嘴伸出湖面进行呼吸的原因是什么？鱼有时游到湖面甚至将嘴伸出湖面进行呼吸的原因是什么？D D水温和溶解氧与阳光射入湖面的深度之间的关系是什么？水温和溶解氧与阳光射入湖面的深度之间的关系是什么？ 水深水深/ /米米 水面水面 13579111315171921水温水温/ 232221201510655444溶解氧溶解氧/ /毫毫克（克（100100毫毫升）升）
14、-1-1 121211964333222 19901990年年1010月月，由由美美国国科科学学家家首首次次提提出出的的以以破破译译人人类类遗遗传传和和生生老老病病死死之之谜谜的的“人人类类基基因因组组计计划划”启启动动。经经过过美美、法法、英英、日日、德德、中中六六国国科科学学家家的的共共同同努努力力，于于20012001年年2 2月月1212日日公公布布了了人人类类基基因因图图谱谱。六六国国科科学学家家对对人人类类的的2222条条常常染染色色体体和和2 2条条性性染染色色体体上上的的基基因因进进行行测测定定，发发现现人人类类染染色色体体上上的的基基因因大大约约有有3 3万万3.53.5万万
15、个个。并并在在第第2222条条染染色色体体上上定定位位679679个个基基因因，这这些些基基因因主主要要与与人人类类的的先先天天性性心心脏脏病病、免免疫疫功功能能低低下下和和多多种种恶恶性性肿肿瘤瘤等等有有关关；还还有有第第2222号号染染色色体体上上发发现现约约有有160160个个基基因因与与鼠鼠的的基基因因具具有有相相似似的的结结构构根据以上材料，结合所学的遗传等方面的知识，回答下列问题：根据以上材料，结合所学的遗传等方面的知识，回答下列问题：（1 1）“人人类类基基因因组组计计划划”之之所所以以对对细细胞胞内内的的染染色色体体进进行行研研究究，是因为是因为 ；（2 2）“人人类类基基因因
16、组组计计划划”之之所所以以将将基基因因作作为为研研究究的的单单位位，是是因因为为 ；（3 3）你认为）你认为“人类基因组计划人类基因组计划”有何意义？有何意义？ 解解析析: : 能对图表、新闻事件等题给的背景进行分析、得出结论是科学探究的重要内容，能帮助进行知识建构，加深对科学与技术之间的理解，同时也告诉我们不要死抱书本，要广泛获取知识，要大胆想像，有利于培养科学素养。答案：答案：（1）染色体是遗传物质，（2） 基因是DNA分子上控制生物性状的片段，（3）了解、治疗遗传病；了解生命起源、进化和亲缘关系，破解生命之谜。 1919世纪末，科学家瑞利通过如下两种实验方法制得氮世纪末，科学家瑞利通过如
17、下两种实验方法制得氮气，从而导致了科学上某项重大发现。请你参与他的科学气，从而导致了科学上某项重大发现。请你参与他的科学发现过程，填写如下空格。发现过程，填写如下空格。 实验一：从空气分离出氮气：实验一：从空气分离出氮气： 实实验验二二：用用亚亚硝硝酸酸钠钠（NaNONaNO2 2）和和氯氯化化铵铵（NHNH4 4ClCl）反反应应制制取取氮氮气气，同同时时还还生生成成氯氯化化钠钠和和一一种种常常见见的的溶溶剂剂测测得得由由此此得得到到的的氮氮气气密度为密度为1.25081.2508克克/ /升。该反应的化学方程式为：升。该反应的化学方程式为： 。讨论：瑞利教授经过多次严密的实验，发现了两种方
18、法测得的讨论：瑞利教授经过多次严密的实验，发现了两种方法测得的氮气密度均有微小的差异，试分析其原因：氮气密度均有微小的差异，试分析其原因： 。 实验步骤实验步骤 解释或结论解释或结论 （1 1）将清新洁净的空气通过）将清新洁净的空气通过NaOHNaOH溶液，溶液，再通过浓硫酸。再通过浓硫酸。 通通 过过 浓浓 硫硫 酸酸 的的 目目 的的 是是 为为 了了 除除 去去 空空 气气 中中 的的 。 （2 2）将气体通过能与氧气反应的物质）将气体通过能与氧气反应的物质（瑞利提醒你：反应不能生成新气体）（瑞利提醒你：反应不能生成新气体） 请写出能用于除尽氧气的物质名称：请写出能用于除尽氧气的物质名称
19、： （3 3）收集气体，并测定其密度。）收集气体，并测定其密度。 密度为：密度为：1.25721.2572克克/ /升升 解解析析: : 用科学史料作为跨学科综合试题的载体，是试题编制的一种创新。答案：答案：实验一：（1）水蒸气，（2）磷等；实验二：NaNO2+NH4Cl=N2+NaCl+2H2O；前一种方法中制得的氮气中含有稀有气体。科学探究的常见题型科学探究的常见题型开开 放放 型型: : 如条件开放型（对实验条件不完全限制），如条件开放型（对实验条件不完全限制）， 操作方法开放型（对操作方法不完全限制），操作方法开放型（对操作方法不完全限制）， 目标开放型（即对实验中可能产生的结果多方目
20、标开放型（即对实验中可能产生的结果多方 位地进行估侧）。位地进行估侧）。 实验设计型实验设计型: :如实验方案或方法的设计、实验原理的设计、如实验方案或方法的设计、实验原理的设计、 实验装置的设计与实验操作步骤的设计等。实验装置的设计与实验操作步骤的设计等。 故障分析型故障分析型: :如实验故障的判断、原因分析以及排除故障的如实验故障的判断、原因分析以及排除故障的 方法与手段方法与手段 实验报告分析型实验报告分析型: :如给学生一份不完整的实验报告，真实地如给学生一份不完整的实验报告，真实地 再现实验过程，综合考查学生对实验原理的再现实验过程，综合考查学生对实验原理的 理解、仪器的使用、分析误
21、差的能力理解、仪器的使用、分析误差的能力 评价分析型评价分析型: : 如实验方案的评价，实验操作步骤的评价与如实验方案的评价，实验操作步骤的评价与 判断，实验数据的整理与加工，问题解决过程判断，实验数据的整理与加工，问题解决过程 的分析与判断等的分析与判断等 （0808杭州）土壤中含有植物生长所必需的各种无杭州）土壤中含有植物生长所必需的各种无机盐，该同学为了验证镁是甲种植物正常生长所必机盐，该同学为了验证镁是甲种植物正常生长所必需的元素，设计了如下实验：选择两盆生长状况相需的元素，设计了如下实验：选择两盆生长状况相 似的甲种植物，在一盆甲种植物的土壤中浇灌蒸馏似的甲种植物，在一盆甲种植物的土
22、壤中浇灌蒸馏水，在另一盆甲种植物的土壤中浇灌等量的含镁离水，在另一盆甲种植物的土壤中浇灌等量的含镁离子的蒸馏水，保持其它实验条件相同，观察比较两子的蒸馏水，保持其它实验条件相同，观察比较两盆植物的生长情况，如图所示。你认为这样的实验盆植物的生长情况，如图所示。你认为这样的实验设计合理吗设计合理吗? ? ；理由是；理由是 。考查对探究实验设计的评价。考查对探究实验设计的评价。 (08(08厦门厦门) )如图如图1717所示，把小球从所示，把小球从O O点沿水平滑杆拉到点沿水平滑杆拉到A A点放点放开后小球在开后小球在D D点两侧来回振动。对小球振动的快慢，小星提出了点两侧来回振动。对小球振动的快
23、慢，小星提出了如下猜想：如下猜想： A A小球振动的快慢与它被拉离小球振动的快慢与它被拉离O O点的距离点的距离x x有关：有关： B B小球振动的快慢与它的质量小球振动的快慢与它的质量m m有关。有关。（1 1）现有固定支架、弹簧、质量不同的小球、天平、刻度尺等）现有固定支架、弹簧、质量不同的小球、天平、刻度尺等器材。为完成本实验，还需要的器材是器材。为完成本实验，还需要的器材是 。（2 2）小星实验探究的部分数据记录如下：）小星实验探究的部分数据记录如下：表格中的实验数据是验证猜想表格中的实验数据是验证猜想 时时记录的。（选填记录的。（选填“A”“A”或或“B”“B”）（3 3）分析表格中
24、的数据，可得出结论：）分析表格中的数据，可得出结论： 。 考查对器材的选择，对结论的科学描述考查对器材的选择，对结论的科学描述 某医院要安装一种呼唤电铃，病人在病床只要一按开关，某医院要安装一种呼唤电铃，病人在病床只要一按开关，值班室的一个电铃就响了，同时电铃旁的指示灯亮了，医护人值班室的一个电铃就响了，同时电铃旁的指示灯亮了，医护人员从指示灯可知道是第几病床的病人在呼唤，设计出这个电路员从指示灯可知道是第几病床的病人在呼唤，设计出这个电路图，所给器材有：电池组、电铃各一个，指示灯、开关和导线图，所给器材有：电池组、电铃各一个，指示灯、开关和导线若干。（画出四个病床的电路即可）若干。（画出四个
25、病床的电路即可） 解解析析: : 按要求分析这个电路的构成、各部分的连接方式，由此设计出电路图。某位病人按下开关，值班室显示这个病床的指示灯就亮了，但其他病床的指示灯并不亮，由此可知每盏指示灯亮的时候，这个电铃都要响，说明电铃应在干路上。答案：答案：如图148所示。 二氧化硫（二氧化硫（SOSO2 2 ）在通常情况下是一种无色、）在通常情况下是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，它能与氢氧化钠溶液有刺激性气味的有毒气体，它能与氢氧化钠溶液反应生成盐和水。现有某一实验小组的同学欲利反应生成盐和水。现有某一实验小组的同学欲利用下列装置和药品制取二氧化硫，并对二氧化硫用下列装置和药品制取二氧化硫，并对
26、二氧化硫与水在通常情况下能否发生化学反应进行实验探与水在通常情况下能否发生化学反应进行实验探究。设计的探究过程如下，请你回答其中的有关究。设计的探究过程如下，请你回答其中的有关问题。问题。 （1 1）假假设设：二二氧氧化化硫硫与与水水在在通通常常情情况况下下能能发发生生化化学学反反应应，生成物是一种酸。生成物是一种酸。（2 2）设设计计方方案案：先先验验证证水水能能否否使使蓝蓝色色石石蕊蕊试试纸纸变变色色；再再验验证证二二氧氧化化硫硫气气体体能能否否使使干干燥燥的的蓝蓝色色石石蕊蕊试试纸纸变变色色；最最后后验证二氧化硫气体能否使湿润的蓝色石蕊试纸变红。验证二氧化硫气体能否使湿润的蓝色石蕊试纸变
27、红。（3 3）查查阅阅资资料料：你你认认为为该该研研究究小小组组需需要要查查阅阅的的资资料料内内容容应应包包括括 （填填写写编编号号）二二氧氧化化硫硫易易溶溶于于水水；酸酸能能使使湿湿润润的的蓝蓝色色石石蕊蕊试试纸纸变变红红；二二氧氧化化硫硫能能被被浓浓硫硫酸干燥酸干燥（4 4）实验：）实验：实实验验过过程程中中，装装置置C C内内石石蕊蕊试试纸纸的的颜颜色色始始终终没没有有变变化化，这这说明说明 。装装置置D D中中胶胶头头滴滴管管中中的的蒸蒸馏馏水水在在二二氧氧化化硫硫气气体体生生成成之之前前滴滴到到蓝蓝色色石石蕊蕊试试纸纸上上，未未见见试试纸纸颜颜色色发发生生变变化化，当当有有二二氧氧化
28、化硫硫气气体体通通过过时时发发现现湿湿润润的的蓝蓝色色石石蕊蕊试试纸纸变变红红，此此现现象象说说明明 。装装置置E E的的作作用用是是 ，写写出出发发生反应的化学方程式生反应的化学方程式 。（5 5）结论：原假设）结论：原假设 （填（填“成立成立”、“不成立不成立”） 解析：解析：本题模仿科学家进行科学探究的基本过程，以研究课题的形式对二氧化硫能否与水反应生成酸进行了探究。回答本题时，需要先提出一个假设，然后设计实验方案、收集资料和证据、最后才能得出结论。根据题中的实验现象，C中的试纸不变色，D中的试纸变红，可以说明SO2 与H2O 发生了反应生成了H2SO3 。答案：（3） （4）二氧化硫不能使干燥的蓝色石蕊试纸变色。水不能使蓝色石蕊试纸变色。二氧化硫溶于水后生成酸，酸使蓝色石蕊试纸变成红色。吸收二氧化硫气体，避免污染空气；SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O （5）成立
