1.5 科学探究（解析版）

1.5科学探究学习目录学习目录目录TOC\o"1-4"\h\z\u模块一知识网络 1模块二知识掌握 2知识点一、生活中的探究 2知识点二、科学家的探究 2步骤1．发现和提出问题 2步骤2．建立猜想或假设 2步骤3．制订计划与设计实验 2步骤4．获得事实与证据 3步骤5．检验与评价 3步骤6．合作与交流 4模块三巩固提高 7知识重点知识重点模块一知识网络模块二知识掌握知识点一、生活中的探究在探究问题时，我们一般会先假设几种可能的原因，再对每一种原因可能产生的结果进一步探究，直到找到真正的原因，采取相应的措施。知识点二、科学家的探究提出问题→建立猜想和假设→制定计划→获取事实和证据→检测与评价→合作与交流步骤1．发现和提出问题爱因斯坦说：“发现问题有时比解决问题更重要。”发现和提出问题是科学探究的第一步。从日常生活或科学学习中发现有价值的问题，并能清楚地表述所发现的问题。对于一个生活现象随便提出一个问题是很容易的，但要提出一个有价值的科学问题，却非易事。首先要有问题意识，对生活中的科学现象要问为什么，并且能够分析出生活现象中所隐含的科学概念和规律，最后还要用科学语言把问题表述出来。步骤2．建立猜想或假设建立猜想或假设是对探究结果出现的可能性的一种设想，即对背景材料的实验目的的肯定或否定的回答，要以陈述句的形式进行表述。步骤3．制订计划与设计实验在老师指导下或通过小组讨论提出验证假设的活动方案。制订计划是科学探究的中心环节，本环节计划得科学、周密与否，直接影响着探究活动的成败。（1）关于实验材料的数量探究实验中实验材料的数量不能过少，原因是如果数量过少，结果会具有很大的偶然性，不足以说明问题。当然，采用更多的实验材料更好，但会增加实验的难度。因此，应根据具体实验选择合适数量的实验材料。（2）实验变量与控制变量科学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题，而只改变其中的某一个因素，从而研究这个因素对事物的影响；分别对多个因素加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。它是科学探究中重要的思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。实验变量是指实验中由实验者人为操作的因素或条件，即实验中被人为改变的条件；控制变量是指实验中除实验变量外影响实验现象和实验结果的其他所有的因素或条件。（3）对照组与实验组在研究某一实验变量对研究对象的影响时，所进行的除了实验变量不同以外，其他条件或因素都相同的实验，叫作对照实验。一个对照实验中分为实验组和对照组，实验组是指接受实验变量处理的那一组（与假设相一致的组），一般来讲人为改变条件的组作为实验组；未知实验结果的组作为实验组。对照组是不接受变量处理的或常态下的那一组。一般来讲，将保持原有状态的组作为对照组；将已知实验结果的组作为对照组。步骤4．获得事实与证据独立或与他人合作，对观察和测量的结果进行记录，或用调查、查阅资料等方式收集证据，或用图表的形式将收集到的证据表述出来。步骤5．检验与评价对事实或证据进行归纳、比较、分类、概括、加工和整理，判断事实、证据是肯定了假设还是否定了假设，并得出正确结论。若预期结果得到实验证实，说明假设成立，表达实验结论的方式是将假设再复述一次；若预期结果在实验中没有出现，则假设不成立，表达实验结论的方式是对假设做出否定。对探究结果的可靠性进行评价，对探究活动进行反思，发现自己的不足和他人的长处，并提出改进措施。步骤6．合作与交流采用口头或书面的形式将探究过程和结果与他人交流和讨论，既要敢于发表自己的观点，又要善于倾听别人的意见和建议。（2023•杭州二模）入冬之后，温州各处的银杏树叶逐渐变黄，吸引大量游客。小明在欣赏美景时提出很多问题，其中不属于科学问题的是（）A．入冬之后银杏叶为什么会变黄 B．入冬之后银杏为什么会落叶 C．不同地点的银杏叶变黄时间为何不同 D．哪个季节的银杏叶更有观赏价值【解答】解：A.秋天气温降低，很多树的树叶出现变黄现象，入冬之后银杏叶为什么会变黄，有科学研究价值，属于科学问题；B.想知道入冬之后银杏会落叶的原因，有科学研究价值，属于科学问题；C.不同地点的银杏叶变黄时间为何不同，有科学研究价值，属于科学问题；D.哪个季节的银杏叶更有观赏价值，与审美有关，没有科学研究价值，不属于科学问题。故选：D。（2023春•慈溪市期末）为研究水体酸碱度对石蛙卵孵化率是否有影响，某科学小组取同一卵块上大小及发育程度相近的石蛙卵600枚，平均分成六等份，进行了如下实验：组别水槽内液体温度酸碱度（用pH表示）其他孵化条件孵化率（%）11000毫升20℃左右5.0每2天更换一次水，换水时要保护好蛙卵；保证定时通入氧气；放在阳光充足的地方；其他条件均相同且适宜。221000毫升20℃左右5.2231000毫升20℃左右5.6541000毫升20℃左右6.07851000毫升20℃左右6.89961000毫升28℃左右6.887​（注：表中的pH数值越小，表明水体酸性越强）请分析以上实验，回答问题：（1）探究中每组都用了100枚卵，而不是只用少数几枚，目的是。（2）从实验结果可以看出，水温为20℃左右时石蛙卵孵化的最适pH为。（3）该探究中前5组可以形成对照，能得出的结论是。【解答】解：（1）探究中每组用了100枚卵，而不是只用少数几枚，目的是排除偶然因素的影响，减少实验误差。（2）表中的1～5组是以水体的酸碱度为变量的对照实验，根据表中数据可知，水体的酸碱度会影响石蛙的孵化率，从实验结果可以看出，pH为6.8时石蛙的孵化率最高。（3）表中的1～5组是以水体的酸碱度为变量的对照实验，根据表中数据可知，水体的酸碱度会影响石蛙的孵化率，且水体的酸性越弱，孵化率越高。故答案为：（1）排除偶然因素的影响，减少实验误差；（2）6.8；（3）水体酸碱度对石蛙卵孵化率有影响，且水体的酸性越弱，孵化率越高。（2023•温州三模）小明发现不同季节的植物叶片颜色深浅不同，春天绿色浅，到了夏天变为深绿色。为探究叶片绿色深浅的影响因素，小科利用甜橙盆栽分4组开展了10天的实验，具体如图所示。（1）小明的实验方案所基于的假设是。（2）小红认为，叶片绿色深浅还可能与温度有关，为了探究叶片变成深绿色的最佳温度（适合生长温度在15℃﹣35℃之间），请帮助她设计实验步骤。备选器材：甜橙盆栽若干、可设定温度的大棚温室、色度计（精确测颜色的深浅）、计时器等其他常用器材。【解答】解：1.由于设置的4个实验组是分别在不同日照长度的条件下，因此该实验的自变量是日照长度，探究的问题是日照长度对叶片绿色深浅的影响，实验假设是日照长短能影响叶片绿色的深浅。2.为探究叶片绿色深浅是否与温度有关，需要设置不同温度下的实验组，因此再增加8个实验组，将4个实验组的温度控制在15°C条件下，另外4个实验组温度控制在35°C条件下，其他设置同现在的第1组、第2组、第3组和第4组，10天后观察并用色度计比较各实验组的叶色深浅情况。具体操作步骤如下：第一步：取生长状况一致的甜橙盆栽若干平均分成12个组，每组至少有3盆，将4个实验组的温度控制在15°C条件下，编号第1，第2，第3和第4四个实验组，另取4个实验组的温度控制在25°C条件下，编号第5，第6，第7和第8四个实验组，另外4个实验组温度控制在35°C条件下，编号第9，第10，第11和第12四个实验组。第二步：将第1，第5，第9组的日照控制在早上4：30——晚上19：30的15h时长内日照，将第2、第6和第10组的日照控制在早上6：00——晚上18：00的12h时长内日照，将第3，第7和第11组的日照日照控制在早上7：30——晚上14：30的9h时长内日照，将第4，第8和第12组的日照日照控制在早上9：00——晚上15：00的6h时长内日照，其他的条件都相同且适宜的条件下培养10天。第三步：10天后观察并用色度计比较各实验组的叶色深浅情况。故答案为：1.日照长短能影响叶片绿色的深浅；2.第一步：取生长状况一致的甜橙盆栽若干平均分成12个组，每组至少有3盆，将4个实验组的温度控制在15°C条件下，编号第1，第2，第3和第4四个实验组，另取4个实验组的温度控制在25°C条件下，编号第5，第6，第7和第8四个实验组，另外4个实验组温度控制在35°C条件下，编号第9，第10，第11和第12四个实验组。第二步：将第1，第5，第9组的日照控制在早上4：30——晚上19：30的15h时长内日照，将第2、第6和第10组的日照控制在早上6：00——晚上18：00的12h时长内日照，将第3，第7和第11组的日照日照控制在早上7：30——晚上14：30的9h时长内日照，将第4，第8和第12组的日照日照控制在早上9：00——晚上15：00的6h时长内日照，其他的条件都相同且适宜的条件下培养10天。第三步：10天后观察并用色度计比较各实验组的叶色深浅情况。（2023春•金东区期末）豆芽是我们常见的营养丰富的蔬菜之一，生产和运输均须避光。如果暴露在光下，过一段时间就会变绿。妈妈指着菜蓝子问小金，这是为什么呢？小金回答说，因为豆芽合成叶绿素需要光。为验证自己的假设，小金设计了如下的实验方案：①选取生长状况相同的豆芽，均分并标记为A、B两组，分别置于光照和黑暗的条件下，并适时洒清水以保持湿润。②一段时间后，观察并记录A、B两组豆芽的颜色。​请你回答有关问题。（1）小金设计的验证实验基于的假设是：；（2）该验证实验的单一变量是；（3）实验的预期结果是：。【解答】解：（1）作出假设是对提出问题的肯定或否定回答，该验证实验的假设是豆芽合成叶绿素需要（或不需要）光。（2）本实验探究豆芽合成叶绿素需要光吗？实验的单一变量是光，其它的实验条件保持相同。（3）根据”豆芽如果暴露在光下，过一段时间就会变绿“的情况，实验的预期结果是：A组豆芽变绿色，B组豆芽不变绿色。故答案为：（1）豆芽合成叶绿素需要（或不需要）光；（2）光；（3）A组豆芽变绿色，B组豆芽不变绿色。模块三巩固提高（2022秋•乐清市校级期末）某组同学在探究光对蚯蚓影响的实验时，拟定了以下实验计划，不正确的是（）A．提出问题：光会影响蚯蚓的分布吗？ B．作出假设：光会影响蚯蚓的分布 C．设置变量：设置黑暗潮湿和明亮干燥两种环境 D．实验对象：10条大小相似的健康蚯蚓【解答】解：A、B根据探究光对蚯蚓影响的实验，提出问题：光会影响蚯蚓的分布吗？作出假设：假设是对问题肯定或否定的解答，根据她提出的问题作出假设：光会影响蚯蚓的分布。AB正确。C、设置变量时有两个变量，有无光和潮湿与干燥，因此不能得出结论：光对蚯蚓分布有影响，蚯蚓喜欢阴暗的环境。C错误。D、如果采集的蚯蚓实验中多选用蚯蚓的数量，尽可能排除其他因素的干扰，但数量也不易太多，太多了会增加实验操作难度。D正确。故选：C。（2022秋•江北区期末）小科用金属框拉出一个肥皂泡，她认为肥皂泡的形成和变化可能与金属框的形状有关，于是她做了几个不同形状的金属框，逐一进行实验，仔细观察肥皂泡的形成过程和形状的变化情况。就“小科认为肥皂泡的形成和变化可能与金属框的形状有关”这一环节而言，属于科学探究中的（）A．提出问题 B．作出假设 C．收集证据 D．得出结论【解答】解：科学探究的基本环节：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与搜集数据、分析与论证、评估、交流与合作.，“小科认为肥皂泡的形成和变化可能与金属框的形状有关”这一环节而言，属于科学探究中的作出假设。故选：B。（2022秋•镇海区期末）今年暑假，我国首个科学实验舱在海南文昌发射成功，“问天号路上问天之路。小科注意到火箭发射时周围有浓浓的白“烟”，他猜测这是水蒸发后形成的，而同伴则认为是发射时产生了某种物质。两位同学提出的观点属于科学探究中的（）A．提出问题 B．建立猜想和假设 C．设计实验方案 D．获取事实与证据【解答】解：小科注意到火箭发射时周围有浓浓的白“烟”，他猜测这是水蒸发后形成的，而同伴则认为是发射时产生了某种物质。两位同学提出的观点属于科学探究中的建立猜想和假设。故选：B。（2022秋•婺城区期末）表格所列出的是小科同学探究蚂蚁食性的过程，其中属于“建立假设和猜想”步骤的选项是（）步骤探究过程A发现一群蚂蚁正在往洞里搬运食物，心想蚂蚁爱吃哪些食物呢B根据已有知识和生活经验，推测蚂蚁喜欢吃甜食C在一个培养皿的两端分别放上少许盐和少许糖，放进蚂蚁进行探究D通过几次重复实验，得出蚂蚁爱吃甜的食物【解答】解：A、由表内步骤A可知，发现一群蚂蚁正在往洞里搬食物，心想蚂蚁爱吃哪些食物？这是探究过程中的发现问题、提出问题，故A错误。B、由步骤B可知，根据已有知识和生活经验，推测蚂蚁喜欢吃甜食是探究过程中的作出假设，故B正确。C、由步骤C可知，在一个培养皿的两端分别放上少许盐和少许糖，放进蚂蚁进行探究，这是按照探究方案进行探究，故C错误。D、由步骤D可知，通过几次反复实验，得出蚂蚁爱吃甜的食物这是得到结果，再分析所得的结果与假设是否相符，从而得出结论，故D错误。故选：B。（2023春•海曙区期末）不同物体吸收太阳辐射能力不同，小明认为它可能与物体的颜色有关，于是，他将几个完全相同的物体涂上不同颜色放在太阳底下，测出相同时间内物体升高的温度，就“小明认为它可能与物体的颜色有关”这一环节而言，属于科学探究中的（）A．猜想假设 B．提出问题 C．进行实验 D．分析论证【解答】解：对于不同物体吸收太阳辐射能力的影响因素，小明认为可能与颜色有关，是对影响因素的判断，属于科学探究的第二环节猜想与假设。故选：A。（2022秋•乐清市校级期末）春暖花开、燕雁北飞，秋寒叶落、燕雁南归。人们通常认为候鸟的迁徙与气温变化有关。据加拿大洛文教授14年的观察记录，有一种候鸟黄脚鹬，每年长途跋涉1.6万公里来往于北美洲的加拿大和南美洲之间，总是固定于5月26～29日在加拿大首次产蛋。根据上述现象，洛文教授认为气温不是引起候鸟迁徙的原因。他在1924年9月捕获了若干只某种候鸟，分两组进行实验，实验的过程与结果如表。所捕候鸟的处理3个月后放飞的所捕候鸟情况第一组置于日照时间逐渐缩短的自然环境中留在原地第二组置于日光灯下，用灯光模拟日照，并一天天延长光照时间多数往相同方向飞（1）根据洛文教授的实验设计，你认为他的猜想是。（2）若洛文教授根据此实验就对候鸟迁徙的原因下结论，这种做法是否合理，并说明理由。。【解答】解：（1）根据表格中洛文教授的实验设计可知，一组候鸟置于日照时间逐渐缩短的自然环境中；另一组候鸟置于日光灯下，用灯光模拟日照，并一天天延长光照时间；两组候鸟形成对照实验，唯一的变量是日照时间的长短，所以他的猜想是日照时间的长短变化是引起候鸟迁徙的原因。（2）对照实验设计应遵循可重复性原则：在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度，保证实验结果的可靠性。若洛文教授根据此实验就对候鸟的迁徙原因下结论，这种做法是不合理的，原因是只进对一种候鸟进行研究，不具有普遍意义，实验结论不准确。故答案为：（1）日照时间的长短变化是引起候鸟迁徙的原因；（2）不合理；因为只对一种候鸟进行了研究，不具有普遍意义。（2023•椒江区一模）黑白瓶法是一种通过测定水中溶解氧气含量的变化，反映水体有机物生成量的研究方法。某小组采用黑白瓶法测定某湖泊不同深度的水中24小时内的溶氧量变化（不考虑温度的影响）。实验步骤：①采水：选取若干透光的白瓶、不透光的黑瓶分成6组，分别采集6个不同深度的水样，装满水后将瓶盖盖好，同时在相应的深度取等体积的水进行初始溶氧量的测定。②挂瓶：将这些瓶分别悬挂在原采水深度处，放置24小时。③测氧：测定各水深处白瓶和黑瓶内水中的溶氧量。④计算：将测出的溶氧量减去初始溶氧量，算出每个水深处各个黑、白瓶中溶氧量的变化值，并计算其平均值，结果如下表：水深（m）瓶内水中溶氧量变化值（g/m3•24h）白瓶黑瓶1+7﹣22+5﹣23+2﹣240﹣25﹣2﹣25.7（水底）﹣3﹣3回答下列问题：（1）水深1至3米处的白瓶中溶氧量的变化由决定（填生理过程）。（2）由于操作者不小心，有一个l米处的白瓶掉到水底，一昼夜后其瓶中的溶氧量变化偏小，其原因是。（3）根据表中数据分析，该湖泊生态系统的垂直结构中，生产者分布的范围是。【解答】解：（1）绿色植物利用光能，通过叶绿体，把二氧化碳和水转化成贮存着能量的有机物（主要是淀粉），并且释放出氧气的过程，就是绿色植物的光合作用。水深1至3米处的白瓶中溶氧量的变化由绿色植物的光合作用决定。（2）由于操作者不小心，有一个l米处的白瓶掉到水底，一昼夜后其瓶中的溶氧量变化偏小，其原因是水越深光线越弱，光合作用的强度越弱，产生的氧气越少。（3）根据表中数据分析，水深1至3米处水中24小时内的溶氧量在增加，在此范围内的绿色植物光合作用的强度强于呼吸作用的强度。所以该湖泊生态系统的垂直结构中，生产者分布的范围是水深1至3米处。故答案为：（1）绿色植物的光合作用（2）水越深光线越弱，光合作用的强度越弱，产生的氧气越少（3）水深1至3米处（2023春•嘉兴期末）“生根粉”能促进植物根部细胞分化，加速根系生长发育，在植物扦插、移栽中被广泛应用。小嘉同学在月季扦插实践中想要使用生根粉，但又无法确定精准的生根粉浓度和浸泡时间，为此设计如下实验：①配制浓度0.1mg/mL、0.2mg/mL、0.3mg/mL的生根粉水溶液，每种浓度的生根粉水溶液分装在3个容器内，作实验组备用；②选取长势相近的月季枝条，随机分配至各组，每组8条，分别在清水及不同浓度的生根粉水溶液中浸泡2h、4h、6h和8h；③培养28天后，测量各组枝条的生根数，统计平均值，结果如下表。（单位：条）生根粉浓度/浸泡时间清水0.1mg/mL0.2mg/mL0.3mg/mL2h1.03.54.76.84h1.09.310.113.76h1.09.514.311.38h1.03.36.03.0（1）本实验探究的是对月季扦插生根数的影响。（2）实验中每一组选取的月季枝条长势相近，目的是。（3）根据实验数据分析，月季扦插中最适合的生根粉浓度和浸泡时间分别是。【解答】解：（1）提出问题是探究实验前提和基础，小嘉同学在月季扦插实践中要使用生根粉，但无法确定精确的生根粉浓度和浸泡时间，所以本实验是探究不同生根粉浓度和浸泡时间处理对月季插条生根数的影响。（2）对照实验是指有一个因