第一章 科学入门

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第一章 科学入门

一、科学在我们身边
    作为科学的入门，本节内容从自然界的一些奇妙现象入手，通过对这些自然现象的疑问，引发学生的探究兴趣，从而理解科学的本质——科学是一门研究各种自然现象，并寻找相应答案的学科。
    观察、实验、思考是科学探究的重要方法。
    科学技术的不断发展改变着世界，但是我们要辩证地来看待这个问题。它对我们的生活既带来了正面的影响，也带来了负面的影响，从而理解学习科学知识的重要性，并使之更好地为人类服务。

二、实验和观察
    观察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操作规程。
    试管：是少量试剂的反应容器，可以加热，用途十分广泛。试管加热时要用试管夹（长
柄向内，短柄向外，手握长柄）。给试管内的液体加热时，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。，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。
    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。
    酒精灯：是常用的加热仪器，实验室的主要热源。使用时用它的外焰加热。
    烧杯：能用于较多试剂的反应容器，并能配制、稀释溶液等。
    表面皿：可暂时盛放少量的固体和液体。
    药匙：用来取用少量固体。
    玻璃棒：主要用于搅拌、引流、转移固体药品。
认识自然界的事物要从观察开始。首先要有正确的观察态度，不能为了观察而观察，要明确观察目的，全面、细致地观察实验现象，通过比较、分析，正确地描述、记录实验现象。
由于人体感官具有局限性，所以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，扩大观察的范围和进行数据的测量。

三、长度和体积的测量
    测量和观察是我们进行科学探究的基本技能。所谓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。根据不同的测量要求，测量对象，我们应能选用合适的测量工具和测量方法，尽可能使用国际公认的主单位——即公认的标准量。

     1、长度的测量。
     国际公认的长度主单位是米，单位符号是m。了解一些常用的长度单位，并掌握它们之间的换算关系。
     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）
    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是本节的重点和难点。
    （1）了解刻度尺的构造。
    观察：零刻度线
          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。
          量程：所能测量的最大范围。
    （2）使用刻度尺时要做到：
     *放正确：零刻度线对准被测物体的一端，刻度尺紧靠被测量
             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?（读数偏大）          
零刻度线磨损了怎么办?
            （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）
     *看正确：眼睛的视线要与尺面垂直。
       思考：视线偏左和偏右时，读数会怎样?
            （视线偏左读数偏大，视线偏右读数偏小）
     *读正确：先读被测物体长度的准确值，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——没有单位的数值是没有意义的。
     *记正确：记录的数值＝准确值＋估计值＋单位
    了解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。根据实际测量的要求和测量对象，会选择合适的测量工具和测量方法。了解卷尺、皮尺的用途。知道指距、步长可以粗略测量物体长度，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：测较长曲线的长度时，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。长度二周长X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，让它与曲线完全重合，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物体直径。

    2、体积的测量。
    体积是指物体占有的空间大小。固体体积常用的单位是立方米（m3），还有较小的体
积单位，如立方分米（dm3），立方厘米（cm3），立方毫米（mm3）等。
    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立方米＝103立方分米＝106立方厘米＝109立方毫米
    1升＝l立方分米＝1000毫升＝1000立方厘米
    我们有时还会听到“cc”，lcc＝lcm3
    对于一些规则物体体积的测量，如立方体、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。
    在使用量筒和量杯时应注意：
    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。
    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。
 

3、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。

四、温度的测量
    物体的冷热程度用温度来表示。温度的常用单位是摄氏度，单位符号是℃。人为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l℃。
    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，这时需要借助温度计。
    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。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。
   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。
    体温计是一类特殊的温度计。测量范围从35℃~42℃。玻璃泡容积大而内径很细。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，所以它离开人体后还能表示人体的温度。使用体温计后，要将体温计用力甩几下，才能把水银甩回到玻璃泡中。
    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。

五、质量的测量
    在日常生活中，我们要哟接触到大量的物体，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，其质量就越大。
质量具有以下属性：不随物体的形状、状态、温度、位置的变化而变化。
    国际上质量的主单位是千克，单位符号是kg。常用的单位还有吨，符号t；克，符号g；毫克，符号mg。
    它们之间的换算是：
    1吨＝1000千克    I千克＝1000克＝106毫克
    常用的质量单位和中国传统质量单位的换算关系是：
    1千克＝1公斤    1斤＝500克    1两＝50克
    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。
    了解托盘天平的基本构造：
    分度盘  指针  托盘  横梁  横梁标尺  游码  珐码  底座  平衡螺母
   
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，使指针对准分度盘中央刻度线，或指针在中央刻度线左右小范围等幅摆动。
    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）调；指针偏右，平衡螺母向左（里）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
    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。
    不可把潮湿的物品或化学药品直接放在天平托盘上（可在两个盘中都垫上大小质量相等的两张纸或两个玻璃器皿）。
    （4）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。
    思考：如果物体和砝码放置的位置反了，这时怎样求得物体的实际质量？
         将上述公式变为左盘砝码质量＝右盘物体质量＋游码指示的质量值求解。

六、时间的测量
    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。
    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。
    时间的基本换算关系是：
    I天=24小时    l小时＝60分钟＝3600秒
    时间通常包含两层含义：时刻和时间间隔。
    时刻指的是时间的一个点，如10：00；时间间隔指的是一段时间，如课间休息10分钟。

    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：转一圈15分钟）和秒（大盘：转一圈30秒），并将它们相加。它的准确值为0.1秒。

七、科学探究
    理解科学的本质，它的核心是探究。
    知道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
能完成简单的科学探究方案设计和过程实施。

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