第一章 科学入门教案

内部资料 请勿外泄 主讲人： 朱老师 第一章 科学入门第一节 科学在我们身边 知识要点：一、科学是一门研究各种自然现象，并寻找它们相应答案的学问。科学是一个充满想象力的创造过程，科学是不断发展的。自然现象包括物理现象、化学现象、生命现象和天气现象。从问题开始，仔细观察，就可以进入科学的世界，科学离我们并不遥远，科学就在我们身边。如：牛顿发现万有引力；瓦特发明了蒸汽机。二学习科学的重要方法是：多 观察 、多实验、多思考 。三、科学技术的不断发展改变着世界，它对我们的生活既带来了正面的影响，使人类利用和保护自然的意识和能力不断提高，也带来了负面的影响。运用科学方法和知识，推动社会的进步，使之更好地为人类服务，协调人和自然 的关系，创造更美好的生活。第二节 实验和观察一、实验和观察 1 观测 和 实验是学习科学的基础，实验又是进行科学研究最重要的环节。要进行实验，就要了解一些常用的仪器及其用途和实验室的 安全 规程。2实验室常用仪器： 试 管：是少量试剂的反应容器。试管加热时，要用试管夹（长柄向内，短柄向外，手握长柄），试管内的液体液体体积不能超过试管容积的1/3，试管夹应夹在距离试管口1/3处。加热时试管要倾斜 45 度，试管口不能对着自己和别人（防止液滴飞溅）。并先均匀预热，再在液体集中部位加热。热的试管不能骤冷，以免试管 破裂 。 酒精灯：是常用的加热仪器，实验室的主要热源。使用酒精灯之前，要检查灯芯是否完好（如顶端不平或已经烧焦，要剪去少许）。再检查灯内有无酒精，添加酒精时，酒精量不能超过酒精容积的2/3，绝对禁止向燃着的酒精灯内添加酒精，以免失火。点燃时，绝对禁止拿一个酒精灯到另一个酒精灯上去引火，以免酒精流出引起失火。酒精灯的外焰温度最高，焰心的温度最低，因此应用外焰加热。酒精灯必须用灯帽盖灭，不可用嘴去吹。使用时，不能碰倒酒精灯，万一洒出酒精在桌上燃烧起来，应该立即用湿抹布盖灭。烧杯：能用于较多试剂的反应容器，并能配制、稀释溶液等。加热前应该把烧杯外壁擦干；加热时应放置在石棉网上，使其受热均匀。滴管：用于吸取和滴加少量液体。用过后应立即洗净，再去吸取其他药品；滴加液体时，不得伸入容器内，不得与容器接触（要悬空滴加）。药匙：用来取用少量固体。药品取用量大时用大匙，取用量小时用小匙；使用后应及时用纸擦干净。 停表：用来测量时间，主要是测定 时间间隔 。 天平和砝码：配套使用，测量物体的 质量 。电流表： 测定电流的大小。 电压表： 测定电压的大小。 显微镜：用来观察 细胞 等肉眼无法观察的微观世界的物质及变化。 表面皿：可暂时盛放少量的固体和液体。 玻璃棒：主要用于 搅拌、引流、转移固体药品。二认识自然界的事物要从观察开始。态度：认真 仔细 的观察，目的明确；方法：操作和观察要全面、细致、深刻，并用文字适当地描述；注意：操作要 认真 ，观察各种实验现象，并记录各种实验现象和实验数据三，运用感觉器官的观察直接观察往往不能对事物做出可靠的判断。为了能正确地进行观察，做出准确的判断，我们可以借助 工具和仪器 。借助仪器可以扩大观察范围。如：借助显微镜可以观察微小的物体；借助天文望远镜可以观察遥远的星体等。 四、直接观察：人们直接运用感觉器官进行察看，有时还不能对事物做出可靠的判断。 间接观察：借助一定仪器，通过观察知道具体的数量。定性观察：用文字语言进行相关描述。它是主要凭观察者的直觉、经验，凭观察对象过去和现在的延续状况及最新的信息资料，对观察对象的性质、特点、发展变化规律作出判断的一种方法。 定量观察：用数学语言进行描述。它是依据统计数据，建立数学模型，并用数学模型计算出观察对象的各项指标及其数值的一种方法。第三节 长度和体积的测量一、 测量是指将一个待测的量和一个公认的标准量 进行比较的过程。长度公认的标准量：1米 质量公认的标准量：1千克 时间公认的标准量：1秒二、长度的测量。 1国际公认的长度主单位是 米 ，单位符号是 m 。l千米（km）= 1000 米（m）1米（m）=10分米（dm）=100厘米（cm）= 1000 毫米（mm）=106微米（m）=109纳米（nm）2、单位换算：0.084千米 = 0.08410 000分米 =840 分米 数字不变，只是单位之间的换算练习：1.3105Km=_cm 1.8105nm=_cm 50米=_千米 50毫米=_纳米 500微米=_厘米 160毫米= _米 7.05米=_厘米 8848米= 千米 3测量长度使用的基本工具是 刻度尺 。正确使用刻度尺的方法： （1）了解刻度尺的构造。 测量前： 三看：（1）零刻度线是否磨损 （2）最小刻度值：读出每一大格数值和单位，分析每一 小格 所表示的长度和单位，即为最小刻度值。 （3）量程：所能测量的最大 长度。 （2）测量时： *放正确：零刻度线对准被测物体的一端，刻度尺的刻度线 紧靠被测量的物体（垂直于被测物体）。 思考：刻度尺放斜了造成的测量结果是什么?（读数 不准 ） 零刻度线磨损了怎么办? 答案：（找一清晰的刻度线作为零刻度线，如图所示，但读数时要注意）（放法不正确，放斜了，读数不准确） *看正确：眼睛的视线要与尺面 垂直 。 思考：视线偏左读数 偏大，视线偏右读数 偏小 。 （看正确：中间看法正确） *读正确：先读被测物体长度的 准确值 值，即读到最小刻度值，再估读最小刻度的下一位，即 估计值 。数值后面注明所用的 单位 （否则数值没有意义）。 *记正确：记录的数值准确值估计值单位 例如：某同学记录的测量数据为： 9.45厘米，（1毫米：最小刻度值，倒数第2位） 可以看出他使用的刻度尺为毫米刻度尺，（从数据的倒数第2位可以看出），准确值为：9.4厘米，估计值（数据倒数第1位）为：0.05厘米 知道：测量所能达到的准确程度是由刻度尺的 最小刻度值决定的。卷尺、皮尺的用途。指距、步长可以测量物体长度，声纳、雷达、激光也可以用来测距。 （3）长度的特殊测量法。 *积累取平均值法：利用积少成多，测多求少的方法来间接地测量。如：测量一张纸的 厚度 、一枚邮票的质量、细铁丝的 直径 等。 *滚轮法：测花坛长度时，可先测出一个轮子的周长。当轮子沿着曲线从一端滚到另一端时，记下轮子滚动的圈数。 长度=周长圈数。如：测量操场的 周 长。 *化曲为直法：测量一段较短曲线的长，可用一根没有弹性或弹性不大的柔软棉线一端放在曲线的一端处，逐步沿着曲线放置，让它与曲线 重合 ，在棉线上做出终点记号。用 刻度尺 量出两点间的距离，即为曲线的长度。如：测量地图上两点间的距离。 *组合法：用直尺和三角尺测量 乒乓球的直径 。常识记忆：某男生的身高为1.72米；课桌长度：0.7米；指甲的宽度约为：0.8厘米，1元硬币的直径约：2厘米；某同学投铅球其成绩是：8.5米 伸开双臂的最大长度可达：15分米（1.5米，一般人都可以达到1米）三、体积的测量。1体积是指物体占有的 空间 大小。固体体积国际的单位是 立方米 （m3）。 2液体体积常用的单位有升（L）和毫升（ml）。它们之间的换算关系是：1米3 1000 分米3 106 厘米3 109 毫米31升=1分米3 1毫升 = 1 厘米3 1升 l分米3 1000 毫升 1000 厘米3 练习：20毫升=_厘米3 10厘米3 =_分米3 100厘米3 =_ 米3 250毫升= _米3 2.5米3=_ 升 18.9升=_毫升 250毫升=_ 米33.规则物体体积的测量，如正方 体、 长方 体体积的测量，是建立在长度测量的基础上，可以直接测量，利用公式求得。如果是测量液体体积，可用 量筒 或 量杯 直接测量。（常识记忆）一个标准集装箱的体积为：32.69立方米（米3）；一听可乐约为350毫升（ml）；一大瓶鲁花花生油约为5升（L）；教室一桶饮用水的体积约为：18.9升；一瓶生理盐水的约为：500毫升（ml）；一间教室的空间约为：250立方米 量筒（量杯）的使用： 1）放平稳：把量筒和量杯放在 水平 桌面上。 2）观察量程和最小刻度值。量筒和量杯都没有0刻度线；量筒刻度均匀，量杯下疏上密。 3）读正确：读数时，视线要垂直于筒壁并与 凹形液面中央最低 处相平。 俯视时，读数偏 大 ；仰视时，读数偏 小 。 * 对于不规则物体体积的测量，如小石块，则可利用量筒和量杯间接测量：实验步骤：1.在量筒中倒入适量的水，记作 2.把小石块用细线系着慢慢放入烧杯中小石块和水的高度记作 3、小石块的体积为*四、面积的测量。 规则物体的面积测量与规则物体体积的测量一样，是建立在长度测量的基础上。 不规则物体的面积测量有割补法、方格法（如用小方格测量树叶的面积，方格越小，测出的值得越接近真实值）等。 *方格法测量不规则物体的面积： 1）测出每一方格的长和宽，并利用长和宽求出每一方格的面积。 2）数出不规则物体所占的方格数：占半格以上的算1格，不到半格的舍去。 3）面积每一方格的面积总的方格数。面积的单位换算：练习：_ _ 62000_ 五、误差与错误在实际测量时，受所用仪器和测量方法的限制，测量值和真实值之间总会有差别，这就是误差。而错误是由于测量方法不正确或操作不规范引起的,和误差是不同的。误差是不可避免的，减小误差的方法就是多次测量求平均值；而错误是可以避免的。第四节 温度的测量 一温度1、温度来表示物体的冷热程度 。温度的常用单位是 摄氏度 ，符号是。摄氏温度的规定冰水混合物的温度为 0 ，一个标准大气压下沸水的温度为 100 。在O和100之间分成100小格，则每一小格为 1 。Eg:正常人体的温度为 ，-8读作 ，零下19摄氏度记为 .25读作： Eg: 2通常我们认为冷的物体温度 低 ，热的物体温度 高 。但是光凭感觉来判断物体的温度高低容易发生错误，不能客观地反映实际物体温度的高低（人们感觉不冷不热的温度为左右），这时需要借助 温度计 来测量。3、当科学家用科学方法推算出宇宙中温度下限大约是-273时，这个温度也叫绝对零度。由于在地球上科学家们发现-273是温度的下限，就提出以绝对零度为起点的温度标记方法，叫热力学温度。这种温度的单位叫开尔文，符号是K。这种表示方法的每一度与摄氏温度的每一度是相同的。我们可以把摄氏温度用热力学温度来表示：例如：0相当于273K只要将摄氏温度数值加上273在数值上等于热力学温度，关系式可写成：Tt273K。 二、温度计1、温度计是根据 液体热胀冷缩 的原理制成的。上面有刻度，内径很细，但粗细均匀。下有一个玻璃泡，装有液体。常用的液体温度计有水银温度计、酒精温度计、煤油温度计等。2、在使用液体温度计时，要注意以下几点： 1）测量前，选择合适的温度计。切勿超过它的 量程 。要观察温度计的分度值，以便用它测量可以准确读出温度值。 2）测量时，手握在温度计的上方。温度计的玻璃泡要与被测物体充分 接触 ，但不能碰到容器壁。温度计的玻璃泡浸人被测液体后，不能立即读数，待液柱 稳定 后（液面不再下降或上升）再读数。 3）读数时，不能将温度计从被测液体中取出。视线应与温度计内液面 相平 。 4）记录时，数据后面要写上 单位 ，并要注意是否漏写了负号。 三、体温计1、体温计。测量范围从 35 42。玻璃泡容积大而内径很细（可以精确0.1），当温度有微小变化时，水银柱的高度发生显著变化。由于管径中间有一段特别细的弯曲，体温计离开人体后，细管中的水银会断开，所以它能离开人体读数。使用体温计后，要将体温计用力甩几下。（体温计的最小刻度一般是0.1） 2随着科技的不断发展，更先进的测温仪器和方法也不断出现。如电子温度计、金属温度计、色带温度计、光测温度计（在SARS期间发挥巨大的作用）、辐射温度计、卫星的遥感测温、光谱分析等。第五节 质量的测量 1一切物体都是由 物质 组成的。物体所含物质的多少叫 质量 。物体的质量是由物体本身决定的。所含的物质越多，其质量就 大 。2质量具有以下属性：不随物体的 温度 、 状态 、 形状 、空间位置的变化而变化。3国际上质量的主单位是 千克 ，单位符号是kg。 1吨 1000 千克， I千克 1000 克106毫克。 一个鸡蛋的质量约为50g，一个苹果的质量150g，成人：50-60kg，大象：6t（吨）；一只公鸡：2kg 一个铅球的质量约为：4千克（kg）=4X1000g=4000g 4测量质量的常用工具有电子秤、杆秤、磅秤等。（弹簧秤不是测量质量的工具）实验室中常用托盘天平来测量质量。5托盘天平的基本构造：分度盘、 指针 、托盘、横梁、横梁标尺、 游码 、砝码、底座、 平衡 螺母。（注意不要写错字） 6使用托盘天平时要注意以下事项： （1）放平：将托盘天平放在 水平 桌面上。 （2）调平：将 游码 拨至“0”刻度线处。调节平衡螺母，使指针对准分度盘 零 刻度线，或指针在中央刻度线左右小范围等幅摆动。（判断天平是否调平的依据） 思考：当指针偏转时，应如何调节平衡螺母？ 指针偏左，平衡螺母向 右 （外或右）调；指针偏右，平衡螺母向 左 （里或左）调。（3）称量：左盘物体质量右盘砝码码总质量游码指示的质量值（游码以左端刻度线为准，注意每一小格代表多少g）加砝码时，先估测，用镊子由大加到小，并调节游码直至天平平衡。用已经调平的天平测量物体时，如果称量过程中，指针偏左，说明左盘重，此时要向右盘加砝码或是向右移游码）如果是指针偏右，则要减砝码。 （4）注意：不可把潮湿的物品或化学药品直接放在天平 左盘 上（可在两个盘中都垫上大小质量 相同 的两张纸或两个玻璃器皿）。 （5）整理器材：用 镊子 将砝码放回砝码盒中， 游码 移回“0”刻度线处。（向左移动） 思考：有位同学粗心错将物体放在右盘，砝码放在左盘，问，此时物体的质量如何求算？ 将上述公式变为 右盘物体质量左盘砝码质量游码指示的质量值求解。 *若砝码磨损了，测量结果比真实值偏大，如果砝码生锈了，则测量值将比真实值偏小第六节 时间的测量 1在自然界中，任何具有 周期性 的运动都能用来测量时间。古时，人们常用日晷、燃香、沙漏等方法来计时。现在人们常用 钟 、表 等先进的仪器来测量时间。 2时间的主单位是 秒 ，单位符号是s 。常用的单位还有分、时、天、月、年。 I天= 24 小时 l小时 60 分钟 3600 秒。1天=24X3600秒=86400秒 练习：1、4小时29分+17小时41分=（ ）小时（ ）分 2分54秒+3分17秒=（ ）分（ ）秒 5时20分+57分=（ ）时（ ）分2、电影海底世界片长58分钟，如果上午10时25分开始放映，几时几分放映结束？3、计算时间停靠站到达时刻开车时刻里程（km）上海.18:000蚌埠22: 2622:34484济南03:1303:21966北京08: 00.14633时间通常包含两层含义：时刻和时间间隔。 时刻，是指时间的一个点，如10：00；时间间隔，是指一段时间，如课间休息10分钟。 4实验室中常用来计时的工具是停表 ，有机械停表和电子停表。电子停表的准确值可以达到0.01秒。机械停表在读数时，要分别读出分（小盘：分针，转一圈15分钟）和秒（大盘：秒针转一圈30秒），并将它们相加。它的准确值为0.1秒。第七节 科学探究一理解科学的本质，它的核心是探究。二科学探究的基本过程：提出问题建立猜测和假设制定计划获取事实和证据检验与评价合作与交流三能完成简单的科学探究方案设计和过程实施。四、案例分析：1、提出科学问题 “提出问题”是科学探究过程中的第一个环节，在观察、调查、阅读等情境中发现问题，在对自然现象产生好奇心的同时产生质问，并尝试提出可以通过科学探究来解决的问题，这是科学探究的第一步。爱因斯坦认为：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”如：摆钟是人们生活中常用的，有时走时并不准确。我们可以由此现象提出一些质疑，为什么有时走不会准？并由此向更深一层提出，它的原理是什么？走时的慢与快与什么因素有关等问题。 2、建立猜想和假设收集相关信息，将已有的科学知识和问题相联系，尝试提出可检验的猜想和假设。牛顿说过，没有大胆的猜测，就作不出伟大的发现，但猜想和假设要以自己的知识和经验为基础作为试探性解释，而不是胡乱猜想，正确的猜想和假设是科学的，是有一定的理论依据的 。 如，对摆钟问题进行猜想。我们观察到摆钟每摆动一次，指针就走动一次，由此我们可以猜想，摆钟的走时快慢可能它的摆动有关。进一步观察，摆线的长短、摆锤的轻重，摆动的幅度，在地球上的位置等因素都有可能影响摆每摆动一次的时间(周期)，再影响摆钟的走时快慢。 3、制定计划、设计实验 针对自己的猜想制订实验的计划，并设计实验来验证，设计计划要周密细致，实验要切实可行，并对实际物体进行简化，即建立模型，选取适当的器材，合理的步骤，科学的方法。 如，针对摆钟提出的问题进行设计，用小球代替摆锤，用细线代替摆杆，将线上端固定。探究钟摆每摆动一次的时间与摆锤轻重的关系，可用同样大小的铜球和塑料球，但让细线的长度不同，分别让两球摆动幅度相同，用秒表测出球摆动10次(或20次)的时间，再计算出每摆动一次所用的时间。探究钟摆每摆动一次的时间与线长的关系，可取同一个球，但改变线的长度，分别用秒表测出摆动10次(或20次)的时间。探究钟摆每摆动一次的时间与摆动幅度的关系，可取同一个球，用同样长度的线，让一个摆幅度大，一个摆幅度小，分别用秒表测出摆动10次(或20次)的时间。 4、获取事实与证据 只有进行实验，才能验证猜想是否正确，只有收集证据才能得出结论及对结论有力的证明，所以实验时要认真细致的操作，并注意观察现象，记录观察的结果。 如，进行摆钟的实验时，要选好开始计时点，还要细心观察并数准摆球摆动的次数，让摆球摆动时不要有其它因素干扰，通常为了减小实验的误差，还要测量多次求平均值。如李明与王平进行摆钟实验时，所测数据如下表： 5、检验与评价 分析和处理通过观察、测量得到的实验结果，与猜想和假设进行比较，将证据与科学知识建立联系，得出基本符合证据的解释；在已有大量数据时，要想更容易了解概括并找出规律，对数据分析处理及处理方法显得十分重要。 如，对上述李明与王平的实验数据分析，由表1可知，摆球的摆动周期与球的轻重无关；由表2可知，摆的周期与摆球的线长有关，并且线越长周期越大，分析数据时，利用简单表格、图形、统计等方法可以使结果更简单明了。 6、合作与交流 完成对一事物的探究后，要对探究进行评价总结，评价探究设计实验是否科学合理，得出的结论是否符合实验，测量工作使用是否恰当。讨论误差的原因出现在哪里，减小误差可以采用哪些措施等。在整个探究过程中，往往还需要相互合作与交流，能倾听和尊重其它同学的观点和评论，并注意交流内容的条理性，形式生动性提出并比较不同的科学解释，一方面接受他人的重复验证，证明或证伪，另一方面可以在他人的意见的基础上进一步完善自身的构思方法和探究结果。 综上所述，科学探究，大致有如下过程： 摆钟是人们生活中常用的，有时走时并不准确。我们可以由此现象提出一些质疑，为什么有时走不会准？并由此向更深一层提出，它的原理是什么？走时的慢与快与什么因素有关等问题。五、一起探究 一天晚上，小明在房间里看书，突然台灯熄灭了，让我们一起来探究台灯熄灭的原因。1）、提出问题：台灯熄灭的原因是什么？ 2）、建立假设：可能是停电了，可能是家庭里的保险丝断了；可能是台灯内部某个部位出现断路：插头、开关、灯泡中某一个部位出了故障。 3）、收集数据： 观察其它家庭灯泡正常发光，排除停电的可能；打开其它室内灯泡，灯是亮的排除保险丝断了的可能；换用一个灯泡正常发光，说明问题出在台灯灯泡上。4）、检验假设： 台灯里灯丝烧断。