七年级科学实验与观察1

第二节 实验与观察

一、目标导航

[知识与技能]

了解观察和实验的意义，基本了解实验仪器的功能及使用方法，初步学会操作溶解等实验过程，了解人的感觉不一定都是客观的，科学研究必须借助于仪器与工具．

[科学思考]

观察与实验是学习科学的基本方法，如何才能更好地掌握观察与实验的方法?

[解决问题]

养成在问题情境与矛盾中发现问题、提出新问题的能力．

[情感与态度]

通过错觉的例子，养成实事求是的科学作风，养成认真细致的观察态度，树立严谨的科学实验作风．

二、要点扫描

[课标解读]

《实验和观察》属于《科学（7～9）课程标准》中“科学探究”部分的科学探究方法. 学习科学的方法就是利用科学探究，而探究包括了实验与观察科学方法. 实验时需利用一定的工具，学习实验室常用仪器的名称和用途，学习实验的操作、观察和记录方法，明白仪器的作用，使学生掌握科学探究的基本技能.

[内容分析]

本课时在教科书的第7~9页．主要内容是，在人们仅仅依靠于感官去认识自然、研究科学，往往达不到相应的目的，而且感官给人的印象不一定都是正确的，的以必须借助于仪器与工具．

从科学探究的角度来看，本节内容是培养学生对实验的观察能力以及对实验现象进行正确记录的一种科学探究的基本技能．

从知识要求来看，通过本节学习，使学生了解实验室常用仪器的名称和用途，知道借助仪器可以扩大观察范围和进行测量．

从科学态度、情感与价值观来看，通过对实验现象的观察和记录，可以培养学生在实验中实事求是的科学态度和观察能力．

从STS 角度看，通过对显微镜、望远镜的作用介绍，使学生初步认识科学技术对社会发展的影响．

所以，本节课的重点是仪器的认识及基本实验操作技能的训练，难点是客观地、科学地对实验过程的现象进行观察与记录．

[学情认识]

刚刚接触科学实验仪器，要初步认识它们的名称、用途及基本使用方法，必须有实物对照认识，所以本节课最好是进行分组实验，让学生在教师边讲解演示边对照的基础上进行观察、对比，形成在实验中认真操作、仔细观察和科学记录的实验素质.

学生实验时，考虑到学生初次亲身实验，对实验操作很陌生，教师在充分地进行演示的基础上，及时指正学生操作过程中出现的问题.

[学法点拨]

（1）认真操作、仔细观察.

认真操作、仔细观察是对学生实验的基本要求，也是学生形成科学实验操作技能的基础，特别是针对初步接触实验仪器的学生，更应如此.

（2）如实记录实验现象.

实验现象的记录是实验观察结果的体现，实验记录总是想能体现出能反映实验结果的现象，这培养了学生实事求是的科学精神.

[经验介绍]

学习科学必须的科学的方法与严谨的态度，学习科学的基础方法就是观察与实验，通过观察自然现象并做简单的能引起学生兴趣的实验，进一步让学生体会观察与实验在学习科学过程中的作用。

三、教学文档

共1课时

[课前准备]

（1）能体现视错觉的课件；

（2）放大镜、试管架试管和试管夹、停表、天平与砝码、电流表和电压表、显微镜、酒精灯、200ml 的烧杯、玻璃棒、药匙、食盐、水、生鸡蛋、白醋等．

[教学流程]

1. 实验是进行科学研究最重要的环节．请你谈谈做实验应该注意一些什么问题？

在多数学生讨论后进行不断地补充、修正、建构后，教师总结实验操作规则与要求．

【设计意图：学生初次自己动手实验，对于实验操作的规则与要求了解不多，此环节让学生按自己的理解“各抒己见”，通过学生之间不断地“补充”、“修正”、“构建”，拿出了自己觉得必须遵守的实验操作规则与要求，这往往比教师的“硬性”要求效果好得多．但是在这过程中，教师要根据客观需要不断加以引导．】

2. 展示“试管架、试管、试管夹、停表、天平与砝码、电流表和电压表、显微镜、酒精灯、250ml 的烧杯、玻璃棒、药匙”等仪器，请你根据它们的

形状特征给它们命名、猜测他们的主要用途和注意事项等．

（1） 试管架、试管、试管夹和试管刷（可先让学生上来演示如何使用，指出错误——试管夹如何套试管，为什么？试管的拿法，试管刷顶部毛的用途等）；

（2） 停表；

（3） 天平和砝码（简单介绍，在以后的质量测量里再详细介绍）；

（4） 电流表、电压表（问学生是否可以测家庭电路的电流与电压，注意量程等）；

（5）显微镜（放被放大手指的挂图，发现很多细菌，教育学生要注意卫生）；

（6）酒精灯（叫学生上来点，然后怎么盖灭，可以用手捏灭，由此说明三层火焰的温度）.

功能总结：

试管架――放置试管等的仪器.

试管――少量物质反应时用的容器.

试管夹――夹持试管等.

酒精灯――物质加热的常用热源.

药匙――取少量粉末状（或小颗粒状）的药物.

停表――测量时间的仪器.

天平和砝码――测量物体质量的仪器.

电流表――测量电路中电流的仪器.

电压表――测量电路两端电压的仪器.

显微镜――可观察微小（如细胞等）的物体.

【设计意图：初一学生还是以形象思维为主要部分，所以对于实物的反映总比图片或单纯的语言表达要好．让学生自己去尝试陈述常见实验工具与仪器的名称、功能、及使用注意事项也许比较困难，但是如果教师不断加了引导，特别是从它的结构上加了引导，让学生在无形中形成“结构决定功能”的观念．】

3. 世界上有不会淹死人的海，这就是巴勒斯坦地区的死海．当你跳入死海时，即使你不会游泳，会沉入海底，你可以自由自在地浮在海面上，你甚至还可以很舒服地躺在死海的海面上看书．为什么死海的海水能托住人体，而普通的海水不能托住人体？

【设计意图：以真实生活实例为情境引入问题，让学生以实验的方法去解决这个问题，进一步突出实验在科学探究中的功能．】

为了解决上述问题，我们如何处理呢？

4. “鸡蛋在清水、盐水、白醋中的现象”实验．

（1）在烧杯内装入200ml 左右的清水，小心地将鸡蛋放入盛有清水的烧杯中. 观察：

①鸡蛋在清水中是沉入杯底还是浮在水面上？＿＿＿＿＿＿＿＿ ②鸡蛋在水中的姿势是直立的还是横卧的？＿＿＿＿＿＿＿＿＿

（2）再取4药匙的食盐倒入清水中，用玻璃棒小心地搅拌，让食盐迅速地溶解. 观察：

①鸡蛋在盐水中是沉入杯底还是浮在水面上？＿＿＿＿＿＿＿＿ ②鸡蛋在盐水中的姿势是直立的还是横卧的？＿＿＿＿＿＿＿＿＿

（3）继续向盐水中加入2药匙的食盐，用玻璃棒小心地搅拌，让食盐迅速地溶解. 观察：

①鸡蛋在盐水中是沉入杯底还是浮在水面上？＿＿＿＿＿＿＿＿ ②鸡蛋在盐水中的姿势是直立的还是横卧的？＿＿＿＿＿＿＿＿＿

（4）若鸡蛋仍沉入杯底，则重复上面的步骤，每次向盐水中再加入1药匙的食盐，用玻璃棒小心地搅拌，让食盐迅速地溶解，观察鸡蛋在盐水中的状态. 当鸡蛋刚能直立在盐水中时，记下一共向水中加入的盐的数量为＿＿药匙；当鸡蛋刚好能漂浮在盐水的水面上时，记下一共向水中加入的盐的数量为＿＿药匙.

（5）当鸡蛋能漂浮在盐水的水面上时，继续向盐水中加盐，在盐水的浓度不断增加时，观察鸡蛋露出水面部分的体积的变化：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

（6）将烧杯内的水换成适量的白醋，把鸡蛋放入白醋中，观察并描述鸡蛋在白醋中所发生的现象. ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿.

尝试解释原因＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿.

结论：人在死海中不会下沉的原因可能是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿.

【设计意图：此实验有对比实验的思想，特别是有一定的控制变量的思想，考虑到学生刚刚接触到实验，对于实验的设计方案等一无所知，所以实验方案基本上由教师准备好．但是在引导学生自己完成实验的过程中，要让学生明白每一个实验操作步骤的相应功能．】

我们在上述过程中是以文字的形式表达了实验的现象与结果，我们还可以用列表法或图像法记录实验现象（这部分内容可在课外完成）．

5. （课件展示）分析下面例子. ，比例它们的大小（长短）．

图1－13

让学生逐一分析上述对比图形，总结错觉的形成．（具体分析见相关链接2）

【设计意图：观察有直接观察和间接观察，由于直接观察仅仅依赖于人的感官的功能，往往不能达到客观、科学观察的要求，所以引入错觉这一直接观察的极端的例子更能说明这个问题，这也有助于学生学习兴趣的提高．】

6. 两个人一组，观察自己的指纹，让学生把指纹印在泥印上（或用放大镜观察），然后用实物投影仪让大家一起比较，讨论最后得出结论，每个人的指纹都是不一样的？利用这一点，现代科技中有哪些应用？并尝试解决下列问题．

（1）你能提出什么新问题吗？

（2）对提出的这些新问题尝试解释.

（3）寻求证据，支持验证自己的假设.

（4）得出结论.

指纹的功能：007的指纹锁，银行用指纹确定身份，超市保管钱物的箱子，还可以利用指纹破案等.

许多科学实验的结果往往需要得到一些具体的数值，所以，在实验中常常要用一些测量工具来对物体进行测量.

【设计意图：此环节有探究的意味，但由于受教科书及教学时间本身的限制，仅把科学探究的思想作一渗透，为本章第七节学习科学探究做准备。此环节体现观察的功能（特别是要求借助于仪器的观察）．】

7. 展示高科技的图片，谈谈感受．

图1－14 图1－15 图1－16

图1－17 图1－18

总结：在科学研究中我们还常借助各种仪器来扩大观察的范围.

【设计意图：各种工具和仪器在实验与观察中的作用在此得以体现．】

8．板书

一、实验室里的仪器

二、仪器的作用

9．课外探究：

（1）向澄清的石灰水中吹气1-2分钟有什么现象？再继续吹又有什么现象？

（2）将冰倒入玻璃杯中，几分钟后观察烧杯外壁，有什么现象？

（3）把鱼骨头放入食醋中，观察到了什么现象？过了一段时间后，骨头有什么变化？

四、学业诊断

例：图1－19中A 和B 长度比较，哪个长？

右下图中当中圆的大小比较，哪个大？

分析：这是典型的视错觉得的例子，如果通过

移位比较后能够得到正确的答案.

五、精彩存盘

1. 在科学研究中，我们可以借助仪器扩大观 图1－19

察范围. 要观察微小的物体，可以用＿＿＿＿；要看到遥远的星体，可以用＿＿＿＿.

2. 下列说法中正确的是（ ）

A ．在科学研究中，实验和观察是两回事，它们互不相干

B ．观察就是用眼睛看，而不能用其他的仪器

C ．电流表是测电流的，电压表是测电压的

D ．在熄灭酒精灯时，可以用嘴吹

3. 你看图1－20中的三人是否一样大？你

用刻度尺去测量一下．结果说明单凭我们的感官

是＿＿＿＿（“能”或“不能”）对事物做出可靠

的判断的. 在进行科学实验时，有时还需要得到一

些具体的数值，就要用＿＿＿＿来对物体进行测

量． 图1－20

4. 在做“观察鸡蛋的沉浮”实验中：

（1）除了鸡蛋、食盐、清水、药匙、烧杯外，还要用到＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿.

（2）为了加快食盐在水中的溶解，应该使用＿＿＿＿＿搅拌，在搅拌过程中应尽量避免＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿.

（3）生鸡蛋（新鲜的）放在清水中，看到的现象是＿＿＿＿＿；在烧杯中溶解较多的食盐后，生鸡蛋会＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿.

参考答案：

1．显微镜 望远镜

2．C

3．不能 仪器

4．（1）玻璃棒 食醋（白醋）等 （2）玻璃棒 与烧杯内壁或底部接触 （3）下沉于底部 会上浮且竖立

六、资料链接

1. 中国的火箭事业

起步于20世纪50年代，40多年来，中国运载火箭技术研究院从仿制入手，在成功研制战略导弹的基础上，研制了长征一号、长征二号、长征三号3个系列8种运载火箭．火箭近地轨道运载能力从300千克到11000千克，最大可达13600千克，同步转移轨道运载能力从1500千克到5000千克．从1970年4月至1999年11月，中国运载火箭技术研究院研制的长征系列运载火箭已进行了59次发射，成功地将50颗国内外卫星送入轨道. 除了满足国内用户的需要外，自20世纪80年代后期，已进入国际发射服务市场，先后为用户发射了24颗卫星，包括长征二号丙级火箭5次发射，成功地将2颗铱星拟星、8颗铱星送入预定轨道，取得了显著的社会效益和经济效益．长征系列运载火箭的技术性能和可行性指标已达到国际先进水平，今后还将不断提高和完善，更好地为和平利用空间事业做出应有的贡献．

长征火箭进入世界先进行列的重要标志，可以用5、4、3、2、1这样一组数字来概括：1984年长征三号运载火箭成功发射通信卫星，标志我国火箭技术已经跨入世界先进行列．据当时国外公开报道的资料看，我国成为世界上第五个具有独立研制和发射地球同步通信卫星能力的国家．发射1. 45吨重的通信卫星，从运载能力上讲居世界第四位．掌握并使用低温高能推进剂（液氢液氧）居世界第三位．解决发动机高空二次启动技术居世界第二位．发射商业卫星费用低廉居世界第一位．

（引自《科学教师教学指导手册（七年级上）》）

2. 错觉是怎么回事？

错觉是指人们对外界事物的不正确的感觉或知觉．最常见的是视觉方面的错觉．产生错觉的原因，除来自客观刺激本身特点的影响外，还有观察者生理上和心理上的原因．其机制现在尚未完全弄清．来自生理方面的原因是与我们感觉器官的机构和特性有关；来自心理方面的原因是和我们生存的条件以及生活的经验有关．

下面举一些典型的视错觉图．

图1－21

图（1）垂直线与水平线的错觉：对垂直线估计过高，好像长于水平线． 图（2）a 、两条等长的横线，看上去上面的显得短些．b 、两段弧形全等，看起来下边的显得宽些短些．

图（3）a 、b 、平行的线段受交叉线条的影响，仿佛改变了方向，不平行了．

图（4）a 、中心的两圆相等受背景的影响显得一大一小．b 、两圆相等看上去大小不一．c 、大圆内的小圆和正方形受背景影响看起来引起变形． 人们在实际生活中，是经常处于在不断地纠正错误中来感知和适应客观

世界的．对外界刺激（信息）的特征的辨别能力，是我们认识世界和习得知识的重要手段．同时，对于错误的反映要不断进行校正．这一点在生活、工作和学习中很重要．例如，丧失听觉的人久而久之，其言语会变得不易听懂，这就是因为自己听不到自己发出的声音（语言）而得不到反馈和校正，甚而导致语言的丧失．因此对来自感官的错误反映的不断纠正可以提高我们的认识水平．外界事物形形色色，千变万化，而其间的联系又是错综复杂的，而人在头脑中对外界事物的反映只是有条件地近似地把握着外界事物，人对事物的认识带有个人的局限性．但辩证唯物主义认为客观事物是可知的，人对客观世界的认识是无止境的．就错觉（对客观事物的知觉）而言，除去“杯弓蛇影”、“草木皆兵”以及“风摇花影动，疑是玉人来”等等这些和主观情境相关联的不算外，诸如基于我们生理基础的那些现象所造成的错觉也不在少数．例如，在我们的视觉中，当物体的图像落在网膜的盲点部分，我们就会产生“视而不见”的错觉。（见上图）再如，看电影时银幕上人物的动作是跳动的而图像（画面）又是明暗交替的，但我们看起来，人物的动作是连续的，同时也没有明暗变化．这是利用了眼睛视觉存留的特性．电影画面每秒钟以24个的速度变换，这样“跳动”的画面就被看成连续动作（察觉不出动作的不连续性），同时因眼睛能在一定时间内保持住作用于它的光效应，人们看到的不是一系列闪动的图画，而是稳定的画面．

此外我们知道在颜色知觉中，每一种颜色都有它相应的互补色（互补色如用混色轮混合时，会成为灰色－－白色，只有亮度而无彩色）．红和绿是一对互补色，黄和蓝也是一对互补色，其他颜色也都各有其相应的互补色．黑和白也有互补关系。．如果互补色两者同时呈现在一个画面上时，会显得分外鲜明．如果在周围充满一种颜色刺激时，无刺激的" 空档" 处便会产生互补色的感觉，从而产生所谓的“无中生有”的错觉．最常见的事实是在蓝色的天幕上出现的月亮（无色）会显黄色．汽车司机夜间行车时都有这样的经验，走在高压水银灯照明（蓝紫色光源）的道路上，自己的车灯（白炽灯）灯光显橙黄色；而走在钠灯照明（黄色光源）的道路上，自己的车灯显蓝色．这个例子说明感觉和知觉都会受背景的条件影响而有所改变。这种差异也不能不算作错觉。以上是生理性的现象造成的错觉．

在图片上由于明暗和阴影的影响，使我们得到凸出或凹入的知觉．同一张图片中的物体明亮部分在上方，阴影部分在下方，看上去这个物体是凸出的．把这张图片上下倒置过来，便会得到凹进去的知觉．这是我们长时间的生活经验造成的，在生活中光源（阳光）总是位于上方，这就自然形成凸出来的物体的明亮部分位于该物的上方，阴影在下方．凹下去的东西相反，这已是无例外的现象了．所以把同一张图片倒置就会得到相反的图像知觉．在没有更多参照物的条件下，两个物体中的一个在运动时，我们往往会把它们中任何一个看成运动的．例如，“云遮月”的时候，可以把月亮看成在云后移动，也可以把云看成在月亮前移动．如在暗室中用幻灯在面对被试者的幕

布上呈现一个方框子，在框子中央有一个小方形，向左右移动框子时，被试者则感到方形在移动．这是因为人们一般的经验是，运动的对象总是在较大的静止的环境中移动，而且这种联系相当巩固，所以会产生这种错觉．我们都有这样的经验，乘火车时在列车里通过车窗看临近火车开动时，总是觉得自己所在的列车在开动。这是因为当乘车时，由于车的运行形成外物移动的知觉，这个经验牢固地印在脑海里，因而在列车里对临近列车的移动总是不假思索地认为是自己所在的列车在开动．但是，由于缺乏振动的感觉与推动的感觉，便会很快地意识到自己所乘的列车并未向前移动．

在有些情况下，我们得到的知觉与事实不相符合，那是因为这种知觉是在特定的条件影响下形成的，并非错觉。如将筷子斜插在有水的水杯里，看上去筷子变得不直了，在水中的部分向下错开了．这是因为插入水中的部分进入与空气不同的介质，而产生的折射现象所引起的．把筷子看成曲折的是正常的、合理的现象．又如海市蜃楼、汽车上凸面的倒车镜以及哈哈镜，这些幻影或所产生变形的图像，都不能看成是错觉．

我们对错觉的了解使我们在观察上能摆脱它而不致将错觉认为是正确的．错觉在艺术上、技术上以及军事上都有积极作用．如电影摄制中用移动布景的方法造成交通工具的运行，又如汽车、飞机以至宇宙航行等等供训练驾驶员的模拟装置，军事上的各种伪装以及按形体的服装的设计，花色的匹配等等和错觉有一定的关系．

总之，错觉产生的原因既有生理因素，也有心理因素．我们要防止因错觉而造成认识上的错误，但也可利用错觉为我们服务．