范文一:科学思维导图
水的组成:海洋水占96.53%,地下水淡水中冰川水占最多
水的循环
:水循环中海陆间大循环使海洋和陆地的水得以转化
水的电解:水电解生成了和,两者体积比为2:1
燃烧并产生淡蓝色火焰 可以使带火星的木条复燃
水分子的构成:一个水分子由一个氧原子和两个氢原子构成
水的浮力:①F 浮=G-F拉②F 浮= G(漂浮时)③F 浮=ρ液gV 排
物体沉浮的条件:F 浮 地球上的水 溶液:溶质+溶剂=溶液 (均一,稳定) 悬浊液:固体小颗粒悬浮在液体里面(泥水) 乳浊液:小液滴悬浮于水中(牛奶) 物质的溶解:(1)溶解度:一定的温度下100g 溶剂里达到饱和状态 (2)饱和溶液:一定的溶剂里不能再继续溶解某物质的溶液 质量分数:溶质的质量/溶液的质量 物质的分离:1. 冷却热饱和溶液 2. 蒸发溶剂 3. 沉淀法 4. 蒸馏法 大气层的分层:对流层、平流层、中间层、暖层、外层 具有强烈的对流运动。集中了地球4/3的大气质量和几乎全部的水汽 气温:温度计一般放在一个白色的百叶箱中 大气压强:大气向各个方向的物体都会产生压强。单位,帕。 (马德堡半球实验、覆杯实验) 大气压的数值约为1.01×10的5次。 一般情况下,气压越大,沸点越高。气压越小,沸点越低 流速越大,压强越小。 天气与气候 风从高压区吹向低压区 风和降水:风是空气的水平运动。 气候:某一地区长时间内的天气特征。 天气:短时间内的天气特征。 季风:夏季盛行东南风,冬季盛行西北风。 世界上季风分布很广,其中以亚洲季风最强盛。 寒潮:大范围的强烈冷空气活动。 台风:一种破坏力很大的灾害性天气,台风中心为台风眼,那里风平浪静。 生命活动的调节 八 上 科 学 摩擦起电:物体体内质子带正电,电子带等量的负电。 玻璃棒与丝绸摩擦,玻璃棒(失去电子)带正电。 橡胶棒与毛皮摩擦,橡胶棒(得到电子)带负电。 电荷间的相互作用:同种电荷相斥,异种电荷相吸。 电源与电流:持续提供电能的装置叫电源。 电流是由负电子定向运动产生的。 因此,电子运动的方向与我们的电流方向刚好相反。 电路:把电源,用电器,开关用导线组合起来的电流路径。 电流强度:表示为字母I 单位安培符号A 。 (测量电流时要将电流表串联于电路中。) 电路探秘 物体的导电能力:容易导电的物体叫导体。(金属,石墨) 不容易导电的物体叫绝缘体。(橡胶,玻璃) 两者不是绝对的而是相对的 电阻:表示为字母R 单位欧姆符号Ω. (导体越长,电阻越大) 滑动变阻器:改变电阻丝接入电路的有效长度来改变电阻。 电压:表示为字母U 单位伏特符号V. 欧姆定律:I=U/R 导体中的电流跟它两端的电压成正比,电阻成反比。 串联电路(分压电路)电流处处相等,电压之和等于总电压。 并联电路(分流电路)电流等于各支路电流之和,各支路电压相等。 单元主要概念关系图第一单元思维导图 杠杆 斜面简单机械 轮轴定滑轮机滑轮动滑轮械滑轮组 链条传动 复杂机械传动装置齿轮传动(机器) 皮带传动 单元主要概念关系图第二单元思维导图 圆锥体 立方体 承受力大形状圆柱体 板 物球体 体 四方形 三角形稳定性好结构 多边形 科学五年级(下册)思维导图 老城中心小学 张欣 第三单元思维导图 单元主要概念关系图 种子繁殖 卵生鱼、鸡 鲨鱼有性繁殖卵胎生 胎生马、猫 繁 根 殖茎 营养繁殖 叶 无性繁殖牙 出牙繁殖水螅 第四单元思维导图 单元主要概念关系图 矿物 存在于岩浆岩 岩石沉积岩 变质岩 决定 用途性质 颜色结构光泽硬度透明度 单元主要概念关系图第五单元思维导图 大脑 小脑脑 脑干中枢神经系统 脊髓 神 经 系感觉神经传人神经统 周围神经系统 运动神经传出神经 单元主要概念关系图第六单元思维导图 语言、文字交流的定义 交流的工具 图表、模型交交流的方法 流辩论等交流的方式与 质 质疑的定义质疑问题疑 质疑解释 质疑的内容 质疑推理过程 质疑收集证据的方法 单位 1米(m )=10分米(dm )=100厘米(cm )=1000毫米(mm )=10微米(m )=10纳米(nm ) 量程:所能测量的最大范围。 概念 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。 选: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。 放:零刻度线对准被测物体的一端, 刻度尺放斜了造成的测量结果是什么? (读数偏大) 测量工具:刻度尺 6 9 长度科学入门 体积面积特殊测量法 单位 规则物体体积 液体体积测量 不规则物体体积 测量 量筒、量杯使用 不规则物体的面积测量 使用刻度尺紧靠被测量的物体(垂直于被测物体)。 零刻度线磨损了怎么办?(找一清晰的刻度线作为零刻度线) 方法 看:眼睛的视线要与尺面垂直。 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: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:记录的数值=准确值+估计值+单位 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=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。 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 lcc=lcm 3 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。 测量液体体积,可用量筒或量杯直接测量。 可利用量筒和量杯间接测量。V 物=V 物+水-V 水 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。 割补法 方格 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。 法 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 长度 体积 面积 温度 科学入门 质量 温度 温度计 易错点 概念 特点 单位 测量工具概念 物体的冷热程度用温度来表示。 单位 温度的常用单位是摄氏度,单位符号是℃。 刻度 人为规定在一个标准大气压下,冰水混合物的温度为0℃,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 ℃。 工作原理 温度计是根据液体热胀冷缩的原理制成的。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。 构造 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。 选:测量前,选择合适的温度计。切勿超过它的量程。 手握在温度计的上方。 测: 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。 使用 温度计的玻璃泡浸入被测液体后,不能立即读数,待液柱稳定后再读数。 读: 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。 记:记录时,数据后面要写上单位。 测量范围: 从35℃~42℃ 体温计 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。 结构特点: 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。 其它体温电子温度计、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、光谱分析计 等 灵活运用温度计工作原理及刻度标示方法,即在一个标准大气压下,冰水混合物的温度为绝对的0℃,沸水的温度为绝对的100℃。这两点不随其它的人为因素而改变,温度计的刻度标得是否正确用这两个温度来检验并推算出其它点的温度。 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(t );克(g );毫克(mg )。 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 常用工具 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。 托盘天平 基本构造: 底座 横梁标尺 游码 横梁 平衡螺母 托盘 指针 分度盘 珐码 原理:依靠横梁平衡时,左右两边质量相等的原理来测量物质的质量 长度 体积 面积 温度 质量 科学入门 时间 科学探究 概念 特点 单位 测量工具易错点 测量方法单位 时刻和时间间隔 停表 核心 基本过程基本构造 原理 常用工具 放平:将托盘天平放在水平桌面上。 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。 使 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; 用 指针偏右,平衡螺母向左(里)调。 托盘天平 方 称量:左盘物体质量=右盘砝码码总质量+游码指示的质量值 法 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) 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。 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? 解题原则:左边质量=右边质量,游码始终为右边的质量。 正确放置时:左物=右码+游码 物体和砝码放反了时:左码=右物+游码 砝码的数量一定要看清楚有多少个,在草稿纸上一个个写下来再计算。 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。 机械停表 实验室中常用来计时的工具是,有机械停表和电子停表。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。 电子停表 电子停表的准确值可以达到0.01秒。 理解科学的本质,它的核心是探究。 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。 生活环境 外部特征 内部结构 繁殖方式 体温 水生或陆生 有羽毛和无羽毛、有翅无翅、有鳞无鳞、有尾无尾、有脚无脚、有毛无毛、有壳无壳等 有脊椎和无脊椎等 生活在水中, 繁殖、受精过程在水中, 胎生和卵生 用鳃呼吸 生活在水中 恒温和变温等 用鳍游泳 幼体 用鳃呼吸, 动物分类标准 常见的动物 有无脊椎 脊椎动物 无脊椎动物 鱼类 两栖类 爬行类 鸟类 哺乳类 鱼类 两栖类 爬行类 鸟类 哺乳类 身体单细胞 身体多细胞 特征: 体表有鳞片。 有尾无四肢; 变温动物 生活在水中或陆地上 特征 : 贴地爬行 成体 用肺呼吸为主,兼用皮肤呼吸, 身体一般分为头、颈、躯干、四肢、尾五部分 无尾有四肢 体表覆盖角质鳞片或甲,可防体内水分蒸发并起保护作用 在陆地上爬行或跳跃 特征 多数在陆上生活,且幼体发育彻底摆脱水的环境,属于真正的陆生动物 用肺呼吸 身体呈纺锤形,体表被覆羽毛,。 心室内有一不完全瓣膜 脑较发达,前肢特化成翼,有发达胸肌。 体内受精,卵外包裹坚韧的卵壳 骨骼愈合,薄、中空 特征: 体内有气囊,具有快速飞翔能力 体表被毛 卵生,体温高且恒定 特征: 胎生、哺乳、体温恒定 常见动物:青鱼、草鱼、鲤鱼、鲢鱼、黄姑鱼、鲫鱼、金鱼、带鱼、鲨鱼等 常见动物:青蛙、疣螈、蝾螈、大鲵(娃娃鱼)、树蛙等 常见动物:扬子鳄、变色龙、蛇类、蜥蜴、龟、鳖等 常见动物:家禽、鸵鸟、猫头鹰、鹦鹉等-- 常见动物:白鳍豚、鲸鱼、蝙蝠、袋鼠、斑马、猪、狗、海豹等 原生动物:草履虫和变形虫 同口 身体呈辐射对称 腔肠动物:水螅、水母、海蛰、海葵、珊瑚等 身体背腹扁平 扁形动物:涡虫、血吸虫、猪绦虫、牛绦虫等 长或薄的体型 不分节 线形动物:圆形蠕虫、蛔虫、钩虫等 分 节 环节动物:蚯蚓、水蛭、沙蚕等 异口 带贝壳 软体动物:河蚌、哈、乌贼、鲍鱼、章鱼、蜗牛等 非长或非薄的体型 无贝壳 体具棘皮 棘皮动物:海星、海参、海胆 分节,有外骨骼(昆虫) 节肢动物:蝗虫、蜻蜓、蜘蛛、苍蝇、蜈蚣等 体表有外骨骼 头——有一对触角,一对复眼,一个口器。 节肢动物 常见的动脊椎动物 物 脊椎动物 有种子 常无种子 见的植大概区分物 被子与裸子植物 生物的分类等级 昆虫 鸟类 体外有无毛皮 被子植物裸子植物蕨类 苔藓类 藻类 前提 草本 木本 高 低 大 小 主要特征 身体分 胸——有三对足,一般有两对翅。 腹 常见益虫 (相对人类)蜻蜓、七星瓢虫、螳螂等。 常见害虫 (相对人类)螳螂、蝗虫、菜粉蝶等。 体型呈纺锤流线形——减少空气阻力。 鸟类身体适 体表被覆羽毛,翅膀呈扇形——利于飞翔。 于飞行的特 胸部骨骼突出,胸肌发达——利于扇动空气飞行。 点 食量大,消化能力强,粪便不储存,减轻了体重——利于飞行。 心肌发达,血液运输氧气(O 2)的能力强 有发达的气囊,辅助肺呼吸 满足飞行时对O 2的需要。 有 胎生 ——哺乳动物 有羽毛,体温恒定——鸟类 无 卵生 陆上产卵——爬行动物 体外有无羽毛,体温是否恒定 无羽毛,体温不恒定 水中产卵 用肺或腮及皮肤呼吸——两栖类 用腮呼吸——鱼类 种子外面有果皮包被的植物 种子裸露的植物—松类、衫类、杏类、柏类、苏铁等 有根、茎、叶,无种子、利用孢子繁殖。蕨、胎生狗脊等 无根,有茎、叶,无种子,利用孢子繁殖。葫芦藓,地钱等 无根、茎、叶,无种子,利用孢子繁殖。海带、紫菜、水绵等 一定先判断出是有种子的植物,而不是无种子植物。 蔬菜:黄瓜、西红柿、茄子等 被子植物 粮食作物:小麦、水稻、花生、大豆、高粱、玉米等 草本生的花草:凤仙花、鸡冠花等 有花 被子植物:常见的果树、观赏花木等 无花 叶片一般呈鳞形、针形、条形、锥形——裸子植物(裸子植物银杏叶片特殊) 被子植物 裸子植物 蕨类 苔藓类 藻类 由依次为:界、门、纲、目、科、属、种。其中“种”是分类的基本单位。 细胞发现①秦汉时期我国最早的一部解释词语的著作《尔雅》记载了590多种动物和植物,并将他们进行分类。 史 ②1590年荷兰人詹森制造了第一台显微镜 ③1665年英国科学家罗伯特·胡克首先发现了细胞-------主要看到的是细胞壁 细胞膜 主要起保护和控制细胞和外界物质之间进行物质交换的作用 动物细胞 细胞质 细胞核和细胞膜之间,它是许多生命活动的场所 细胞核 含有遗传物质 细胞膜、细胞质、细胞核 植物细胞 细胞壁 主要由纤维素组成,具有保护和支持细胞的作用 液泡 液泡内含有细胞液,我们吃的各种水果中的汁水都是液泡中的细胞液。 叶绿体 内含叶绿素,是植物进行光和作用的场所 植物细胞和动物细胞的主要区别 植物细胞含有细胞壁、液泡、叶绿体,而动物细胞没有。 动物细胞和植物细胞的相同点 即细胞的基本结构)都含有细胞膜、细胞质、细胞核 胡克 发现细胞之后,科学家开始探讨“细胞里有什么” 细细胞学说 布朗 (英国科学家)1831年发现植物细胞内有细胞核。 歌德 (德国诗人)提出“原型说” 胞 施莱登、施旺 19世纪40年代,德国科学家施莱登和施旺提出了“动物和植物都是由相同的基本单位-----细胞所构成的”。 概述 人体和许多生物都来自一个细胞-----受精卵,人体的复杂结构是受精卵不断的分裂、生长、和分化而形成的。 一个母细胞经过一系列复杂的变化后,分裂成两个子细胞的过程。 形态 功能 细胞分裂 一个细胞经过一次分裂后,细胞 大小 个数发生变化, 结构 不变。 细胞分裂次数n 和细胞个数N 之间关系N=2n 细胞的分在细胞分裂的过程中,母细胞核内会出现染色体,最后这些染色体会平均的分配到两个子细胞中去 裂、生长和细胞的生长 刚分裂的子细胞只有母细胞的一半大小,它们能吸收外界的营养物质,合成自身的组成物质,不断的长大。 分化 细胞的分化 在细胞生长的过程中,有些子细胞在形态和功能上发生了变化,形成了各种各样的细胞。细胞分化的结果形成各种组织。细胞分裂是一个相对独立的过程。 细胞分裂与分化 细胞生长和分化常常相伴而行。 细胞分裂只是细胞数目增加,细胞形态、结构不发生变化。 细胞分化是在细胞分裂、生长的基础上,形成不同形态不同结构的细胞群的过程,最终会形成生物体的各种结构。 细胞的分裂 对于单胞生物来讲能够产生新的个体, 对于多细胞生物来讲能使细胞的数量不断增多。 结构 (一) 机械部分:镜座、镜柱、镜臂、镜筒、转换器、载物台、粗准焦螺旋 、细准焦螺旋 (二) 光学部分:反光镜、集光器、接物镜(又称物镜)、接目镜(又称目镜) 安放 左手托镜座,右手握镜臂,将显微镜安放在接近光源,身体的左前侧; 转动物镜转换器,使低倍物镜正对通光孔。再转动遮光器,让较大的一个光圈对准通光孔。用左眼通过目镜观察,右眼张开, 显微镜 使用步骤 显制作洋葱表皮细胞的 微临时装片步骤 镜下的单细胞生物各种单细胞植物生物 单细胞生物 单细胞动物对光 同时调节反光镜,光线强时用平面镜,光线暗时用凹面镜,直到看到一个明亮的圆形视野; 放片 将载玻片放在载物台上,两端用压片夹压住,使要观察的部分对准通光孔; 从侧面观察物镜,向前转动粗准焦螺旋,使镜筒慢慢下降,物镜靠近载玻片时,注意不要让物镜碰到载玻片; 调焦 用左眼朝目镜内注视,同时要求右眼张开,慢慢向后调节粗准焦螺旋。使镜筒慢慢上升。当有物像时,停止调节粗准焦螺旋, 然后轻微来回转动细准焦螺旋,直到看到物像清晰为止。 把洋葱鳞片切成大小约0.5厘米见方的小块 在干净的载玻片上滴一滴清水,用镊子撕下洋葱表皮,放在载玻片上用镊子展平 盖玻片与载玻片成45度夹角,盖上盖玻片,防止气泡产生 在盖玻片一侧力口1一2滴红墨水。在另一侧用吸水纸吸水进行染色 用显微镜观察,绘图。 特征 单细胞生物一般个体微小,只有一个细胞所构成,全部生命活动都在一个细胞内完成,一般生活在水中。 常见 衣藻(植物)、草履虫、变形虫、蓝藻(动物)、酵母菌(真菌)等 衣藻 生活在水中,有鞭毛、眼点(红色)、细胞膜、细胞核、叶绿体(杯状)液泡等。 其他 小球藻、带藻、甲藻等 形态:个体微小,前圆后尖,中间稍宽,像倒转的草鞋底。 纤毛、口沟、食物泡 收缩泡:前后两个交替伸缩、舒张,排出体内多余水分。 结构:大核:负责营养代谢。 小核:负责遗传 草履虫 细胞膜、细胞质等 运动:纤毛有节奏地摆动,口沟朝前(小的一端朝前),身体旋转前进; 生理:草履虫口沟里的纤毛不停地摆动,使水里的食物(主要是细菌和单细胞藻类) 由胞口和胞咽而进入细胞质,形成食物泡,食物泡随着细胞质的流动而在体内移动,其中的食物渐渐被消化和吸收,不能被消化的食物残渣,有身体后端的泡肛 排出体外。 生殖: 条件较好:分裂生殖 条件较差:结合生殖 太阳太阳和月球 月球有关数据 表面的结构 太阳的活动 常见的活动 太阳活动周期性规律 太阳活动对地球影响 有关数据 月球表面形 态 月球上的特 征 探测月球 直径:140万千米(地球赤道直径:12742千米)约为地球直径的109倍 表面温度:6000℃,中心温度达1500万℃ 日地平均距离:1.5亿千米 太阳是一个由炽热气体组成的球体,我们平时看到的是太阳的大气层。 太阳的大气层从内到外分三层:光球层、色球层和日冕 太阳黑子(光球层) 整体上看,太阳处于稳定的状态。 局部看,太阳表面大气层经常发生变化,这些变化统称太阳活动。 耀斑(色球层):太阳表面有时会出现一些突然增亮的斑块,叫耀斑,耀斑爆发时会释放巨大能量。 日珥:发生在太阳的色球层。 太阳风:发生在太阳的日冕层。 太阳黑子:发生在太阳的光球层。太阳表面的许多黑色的斑点,其实它是太阳表面由于温度较低而显得较暗的气体斑块。它的大小和多少往往作为衡量太阳活动强弱的标志。 太阳黑子的活动具有周期性,其周期为11年,国际上规定从1755年起算的黑子周期为第1周,1998年开始为第23周。 黑子数最多的那一年称太阳活动峰年,黑子数极少的那一年称太阳活动谷年。峰年与峰年之间11年,谷年与谷年之间11年。距现在最近的峰年是1999年;最近的谷年是2005年。 耀斑的活动周期也为11年,有耀斑出现的附近看不到黑子。 影响地球上的无线电短波通讯; 产生磁暴现象,能干扰地磁场; 两极出现极光;对地球上的气候(降水多)。 直径:3476千米,约为太阳直径的1/400 质量约为地球质量的1/49 月地距离:38.44万千米, 约为日地距离1/400 体积约为地球的1/49 月球的形状:球体 表面的明暗状况:明----山脉、高原 暗---平原、低地 月球上的环行山:宇宙物体冲击月面形成的陨石坑。成因:主要要月球形成早期小天体频繁撞击形成,也有一些是由古老火山爆发形成 引力小,物体变得很轻(重量); 没有大气---- 昼夜温差大至300℃;寂静无声音;没有生命 没有水,也就没有水汽、风、云、雨、雪等天气现象。 布满大大小小的陨石坑 意义: 概念 月相变化 月相产生的原因 月相变化的过程及规 律 月相 月相出现的时间和在天空中有位置 月相和农历 月面不变的原因 月球的各种圆缺形态叫月相(主要是指我们能看到的月球明亮部分的形态) 月球的各种圆缺形态变化叫月相变化 月球本身不发光,靠太阳照亮, 月球绕地球运动,使太阳、地球、月球三者的相对位置关系在一个月内有规律的变化,从而产生了不同的月相。 确定的,分为:大月为30天,小月为29天。 春节:农历正月初一(新月)端午节:农历五月初五(娥眉月)重阳节:农历九月初九(凸月) 元宵节:农历正月十五(望月) 中秋节:农历的八月十五(望月) 月相虽然有圆缺的变化,但我们看到的月亮面貌本身却没有发生变化,即月球始终以同一个面貌对着地球,原因是月球自转和公转的周期是相同的,都为29.53天。 第三章 地球与宇宙3 宇宙 探索太阳系宇宙 银河系 宇宙 地月系 银河系 太阳系 其它行星系 其他恒星系 河外星系 太阳系由太阳、八大行星、小行星、彗星等天体构成。 太阳 太阳系的中心天体是太阳,质量占太阳系总质量的99.86%,其它天体都是绕着太阳公转。 排列 八大行星离太阳由近及远:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。口诀(谐音):水晶地活木,头天海鸣) 运动 八大行星都以由西向东的方向绕着太阳公转,即同向性。 类地行星:水、金、地、火 分类 巨行星:木星、土星 远日行星:天王星、海王星 行星是一种比太阳小很多,在椭圆轨道上环绕太阳运行的、近似球形的天体,并且质量比太阳小得多,本身不发射可见光,它 八大行星 以表面反射太阳光而发亮。 九大行星中只有水星上没有空气,不满了环行山。 各行星特金星和火星是固体星,表面的气体是二氧化碳 点 木星和土星在行星中体积较大,木星的显著特点是体积最大,土星的显著特点是有美丽的光环(有光环的有:木星、土星、天 王星) 木星表面的大红斑是木星表面气体激烈运动而形成的旋涡。 土星的光环是由各种尘埃和固体小块组成。 卫星 最多的行星是木星 小行星 小行星带处在火星和木星之间。 彗星 彗星是由岩石碎片、固体微粒和水结冰而成的大冰块,其中最著名的是哈雷彗星,它绕日公转的周期是76年,上一次出现是在1986年。 其它 太阳系中的一些固体小块进入大气层时与大气摩擦燃烧发光而划亮天空的现象叫流星现象。没有烧尽的流星降落到地球表面叫陨星,有岩石 构成的陨星叫陨石。 构成: 由众多恒星及星际物质组成的一个庞大的天体系统 大小: 银河系的直径约10万光年 侧看:像一个中间厚、四周薄的铁饼; 形状 俯看:像一个大旋涡,有四条螺旋状旋臂从中间伸出; 在地球上看:像一条横贯夜空的银河 由银河系和类似银河系的河外星系构成,它是无边无际的。 熔化和凝固 物质的特性 汽化和液化 概念 观察硫代 硫酸钠 观察松香 晶体和非 晶体 汽化: 汽化两种 方式 熔化: 物质从固态变为液态的过程 凝固: 物质从液态变为固态的过程。 1 2 达到一定温度(熔点)时才开始熔化,在熔化时温度保持不变,表现在图象上是一段水平直线。 3 当全部熔化完成液体后继续加热,温度又开始上升,表现在图象上是一条倾斜上升的直线。 1 开始加热时,物质是先变软,再变稀,最后变成液体。 2 从开始加热直到全部熔化成为液体,其温度不断上升。 概念 晶体:具有一定熔化温度的物体。 非晶体:没有一定的熔化温度的物体。 熔点: 晶体熔化时的温度叫熔点。不同的晶体的熔点不同,根据熔点的不同可以来鉴别物质,故熔点是物质的一种特性。非晶体没有熔点。凝固点: 凝固是熔化的逆过程,晶体凝固时温度不变,这个温度叫凝固点,同一物质的凝固点和熔点相同。非晶体没有凝固点。 物质由液态变成气态的过程。 蒸发: 在任何温度下都能进行的汽化现象。蒸发只在液体的表面进行的,并且不剧烈。 影响蒸发 液体温度的高低 快慢的因 液体的表面积的大小 素 液体表面上的空气流动快慢 对于不同的液体还与液体的种类有关 要加快蒸发就必须尽量满足上述三个条件,要减少蒸发必须尽量避免上述条件,其中减少蒸发在农业上应用比较广泛的是喷灌和滴灌,蒸发应用 它的好处是可以减少水分在传输中的渗漏和蒸发。 蒸发吸热,吸收其它物体的热量,可以导致其它的物体温度降低。 在一定温度下发生的剧烈的汽化现象。沸腾也是在液体的内部和表面同时进行的剧烈的汽化现象。 沸点:液体沸腾时的温度。不同液体的沸点不同,沸点也是物质的一种特性。 液体的沸点受大气压的影响,一般气压越高,沸点也随着增高。标准大气压下水的沸点是100℃。 水沸腾实验步骤:每组一个小烧杯,内装大约100克的温水,将烧杯放在石棉网上加热, 把温度计从塑料盖子中央的孔内穿进,盖上烧杯,使温度计的玻璃泡没入水中。 待水温升至90℃时,每隔半分钟记录一次水的温度。 沸腾: 水沸腾后,继续记录温度,并注意观察水沸腾时的情况。 最后根据实验记录,在坐标纸上画出水的温度随时间变化的曲线。 观察水沸腾时,一方面注意温度计示数的变化,另一方面观察水中气泡的生成情况。 现象:因冷水中溶有少量空气,刚加热时烧杯底与侧壁会产生大量细小的附壁气泡; 随着温度升高,气泡内水蒸气增多后气泡会在水中上浮,上浮的气泡遇到上层凉水将变小。 当温度达到沸点时,上升的气泡越变越大,并在水面破裂放出大量蒸汽,水内及表面受大量气泡的冲撞而剧烈振荡起来。到水面破裂,把里面的水蒸汽释放出来,虽然继续吸热,但温度保持不变。 汽化和液化 物质的特性 升华和凝华 吸热与放热 汽化 液化: 液化 升华: 凝华: 几种常见自然现象的解释 吸热 放热 现象解释 及吸放热沸腾 低沸点物质的一种重要用途:医疗上有一种冷冻疗法就是利用低沸点物质汽化时吸收大量的热而使局部组织冷冻, 从而破坏或切除病变的活组织。 物质从气态变为液态的过程 使气体液降低温度可以使所有的气体液化(只要温度降低到足够低) 化有两种 方式 压缩体积也可以使气体液化(但不能使所有气体液化,还必须温度降低到一定的程度) 气体打火机以及液化石油气内的液体都是通过压缩体积的方法使气体在常温下液体化的。 应用 火箭的燃料液态氢和液态氧也是通过压缩体积的方法制得的 气体液化的好处是可以使气体的体积大大缩小,便于储存和运输。 现象 气体液化时要放出大量的热,所以100℃的水蒸气比100℃的沸水对人的烫伤要厉害得多。 水蒸气是无色、无味的气体,人眼是看不见的,烧开水时水面出现大量的“白气”是高温水蒸气遇冷空气后液化成的小水珠。 主要用到了汽化吸热和液化放热。在冰箱内(即冷冻室)要吸热使温度降低,在冰箱外(散热器)要把吸收的热放出。 电冰箱工故在冰箱内冷冻室里是利用液体汽化吸热,使液体变成气体。 作的原理 而在冰箱外通过压缩机把气体压缩并在散热器放热使之液化变成液体又流到冰箱内,再又汽化吸热变成气体。如此反复循环,从而达 到制冷效果。 物质从固态直接变成气态的过程。 物质从气态直接变成固态的过程。升华吸热,凝华放热。 云 高空中的水蒸汽遇冷液化成的小水珠,这些小水珠聚集在一起形成云 雪 高空的水蒸气遇冷凝华成的小冰晶或有些小水珠凝固而成的小冰晶从空中落下来就是雪。 雨 云中的小水珠越积越大,最后从天空落下来就形成了雨。 雾 低空中的水蒸汽遇冷液化而成的小水珠悬浮在空气中或灰尘上就形成了雾。 露 空气中的水蒸汽遇冷液化成的小水珠搭在地面上的植物或草丛上就形成了露。 霜 空气中的水蒸汽遇冷凝华成的小冰晶搭在地面上的植物或草丛上就形成了霜。 它们基本上都是空气中水蒸汽形成的,形成的位置为:云、雪、雨在高空,雾在低空,露、霜在地面 液 、升华 液 、凝华 1)春天,冰封的湖面开始解冻;2)夏天,打开冰棍纸看到“白气“;3)洒在地上的水变干; 4)深秋,屋顶的瓦上结了一层霜; 5)冬天,冰冻的衣服逐渐变干;6)冬天的早晨,北方房屋的玻璃窗内结冰花;7)樟脑球过几个月消失了; 8)出炉的钢水变钢锭; 9)冬季带眼睛的人进入室内,镜片上会蒙上一层小水珠;10)100℃的水蒸气比100℃的沸水对人的烫伤要厉害得多。 11)夏天,小林为了解渴,从冰箱里拿出一支棒冰,小林发现棒冰上粘着“白花花”的粉;一剥去包装纸,棒冰上就会冒烟;他把这支棒冰放进 茶杯里,不一会,茶杯外壁会出“汗”。你能帮助解释这些现象吗? 其他微粒,虽然大部分的物质是由分子构成,但也有许多物质是由原子或离子等微粒构成的。 分子 物质的构分子扩成 散 物态微观解释物质的溶溶解 解性 分子是构成物质的一种微粒,它既不是“最小微粒”也不是“唯一的微粒”。 分子的质量、体积很小; 分子之间有空隙;空隙的大小与物质的状态有关, 气体分子间的距离最大, 性质 固体分子间的距离最小。 分子处于不停地无规则运动之中; 同种物质分子的性质相同,不同种物质分子的性质不同。 概念 分子的运动使两种不同物质在接触时,彼此进入人对方的现象,叫做扩散。 气体扩散 将装有红棕色二氧化氮气体的玻璃瓶上面倒扣一个空玻璃瓶,使两个瓶口相对,将上下两瓶间的玻璃板抽掉后,看到上面的瓶子里也 出现了红棕色的二氧化氮,下面瓶中的红棕色变淡。说明气体能扩散。 液体扩散 用注射器将红墨水分别注入到冷水和热水的底部,可观察到红墨水向水中扩散,整杯水变红,且在热水中扩散比在冷水中扩散快。 分子扩散 液体扩散,气体扩散,固体扩散,固、液、气之间也能扩散。 性质 分子运动的快慢与温度有关,物体的温度越高,分子的运动越剧烈,扩散现象就越明显。 气体扩散最快,其次是液体,最慢的是固体。 扩散现象 分子处于不停地无规则运动之中;分子的无规则运动叫分子的热运动。 表明 分子之间存在空隙。正因为分子之间存在空隙,就为分子的运动提供了“空间”。气体空隙最大,所以气体扩散最快。液体和固体分 子空间小,所以液体和固体扩散较慢。 蒸发 蒸发是一种缓慢进行的汽化方式,从分子运动的角度看,蒸发实质上是处于液体表面的分子由于运动离开液面的过程。温度越高,分 子运动越剧烈,越容易离开液面。所以,我们说蒸发是在液体表面进行的汽化现象。 沸腾 液体沸腾时,一方面,处于液面的分子要离开液体,另一方面,液体内部气泡壁上的分子也要离开液面。所以,沸腾是比蒸发剧烈得 多的汽化现象。 物质的溶解性是某种物质在另一种物质中的溶解能力的大小。 溶液 一种或一种以上的物质分散到另一种物质里,形成均一的、稳定的混合物,叫做溶液。 溶液的基 溶液的基本特征是溶液的均一性和稳定性。在水溶液中,某种分子(或离子) 高度分散到水分子中间,形成透明的混合物。 本特征 均一性,是指溶液各处浓度一样,性质相同。如一杯蔗糖溶液,取上部的溶液和下部的溶液,它们的浓度都一样。 稳定性,是指条件不发生变化时(如水分不蒸发,温度不变化)无论放置多长时间,溶液不分层,也不析出固体沉淀。 在一定的条件下,物质能够溶解的数量是有限的。 相同条件下,不同的物质溶解的能力不同。 影响物质相同条件下,同种物质在不同物质中的溶解能力不同。油不溶解于水,但能溶解在汽油、煤油、洗洁精等其他物质中。 溶解能力温度影响物质的溶解能力。物质的溶解能力随温度的变化而变化: 因素 大多数固态物质的溶解能力随温度的升高而升高; 少数物质(如食盐)的溶解能力受温度的影响很小; 也有极少数物质(如熟石灰)的溶解能力随温度的升高而降低。 气体在液体中溶解时液体温度越高,气体溶解能力越弱; 溶解吸热在物质的溶解过程中,有的温度会升高,要放出热量;有的温度会降低,要吸收热量 物与放热 质影响食盐与温度高低有关,温度越高,溶解越快。 溶溶解 溶解快慢与颗粒大小有关,颗粒越小,溶解越快。 解的因素 与搅拌有关,搅拌能加快食盐的溶解。 性 注意 食盐在水中溶解快慢的影响因素,体现了控制变量的重要性。注意此实验的前提条件是,食盐的质量一定,水的体积一定即水的质量 一定,然后再来讨论影响因素。 酸性物质 酸性物质:一般具有酸味,像强酸:硫酸、盐酸、硝酸,一些带酸味的水果中都含有一些比较弱的有机酸,这些都属于酸性物质。 物碱性物质 碱性物质:一般具有涩味和滑腻感,像强碱:氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等,小苏打、纯碱、洗涤剂、氨水、尿液等具有弱碱性。质判断物用紫色的具体操作是:分别取待测样品少许,各滴入石蕊试液,使石蕊变红的则为酸性溶液,使石蕊变蓝的则为碱性溶液。即石蕊遇酸变红,的质酸碱石蕊试液 石蕊遇碱变蓝。(它们属于化学变化)。 酸性 用pH 试纸 用玻璃帮蘸取被测液体滴在pH 试纸上,试纸显示的颜色与标准比色卡对照,所得到的pH 值就能表示酸碱性的强弱。 碱pH 值表示的范围:0——14之间。用pH 试纸既可以判断溶液的酸碱性,有可以测定溶液酸碱性的强弱 性 pH 值 pH 值<7物质显酸性 ph="" 值越小,酸性越强。="" ph="" 值="">7物质显酸性> pH 值=7 物质呈中性 pH 值>7物质显碱性 pH 值越大,碱性越强。 pH 值=14碱性最强。 第四章 物质的特性5 物理变化 概念 没有生成别的物质的变化。 一般来讲:物态变化都属于物理变化 特征 没有新物质生成,物质只是发生形状、状态(气态、液态、固态)的变化。 概念 生成了别的物质的变化,一般来讲:燃烧、腐烂、变质、生锈等属于化学变化。 化学变化 有新物质生成,常表现为颜色改变、放出气体、生成沉淀等。 特征 常伴随能量变化,表现为吸热、放热、发光等。 物理 注:不同的化学反应,现象是不同的;化学变化有快慢。 性质二者区别 物理变化和化学变化的主要区别是:是否生成了别的物质(或新的物质) 和化化学性质 概念 在化学变化中表现出来的性质。像物质的可燃性、腐蚀性、毒性、氧化性、酸碱性等属化学性质。 学性常见的化学性质 氧化性、酸碱性、可燃性等。 质 物理性质 概念 不需要发生化学变化就能表现出来的性质。两层含义:一是不需要变化就表现出来的性质; 二是在物理变化中表现出来的性质。 常见的物理性质 物质的颜色、气味、状态、熔点、沸点、密度、硬度、延展性、可溶性、导电性、导热性等 性质与变化的主要区别 变化要体现一个过程,而性质则表示无只具有某一特点,具有某种能力。 一般在文字中体现性质的语句通常用这样一些词:“能、具有、可以、会、易、难”等 举例 化学变化 木柴燃烧; 铁生锈; 化学性质 木柴能燃烧; 铁在潮湿空气中易生锈; 铁在干燥空气中难生锈; 判断下列那些属于物理性质或化学性质,那些属于物理变化或化学变化。 铁生锈( )铁能生锈 ( ) 金的颜色是黄色( ) 冰熔化成水( )水在一定温度可以汽化(沸腾)( )材可以燃烧( ) 农药有毒( )小张中毒了( ) 硫酸腐蚀纸张( ) 食物腐烂( )硫酸可以腐蚀纸张( 木材燃烧( )水是液态的 木 ) Online tours: different parts: keyboard different uses: do word processing ( be like) main unit search for information use …to do sth. mouse(mice) send and receive information use …for doing sth. change the channel to screen(on the screen) choose our favourite programme) ② click on the “Tour ”…/many big companies and international banks ’“Back ” icon ’s work “Memory ” ③ click on the “Picture click on the ④ Buckingham Palace: the home of kings and queen for a long time the British Museum: learn a lot about the world’s culture the Lake District: see swans and other wild birds on the lakes time: from May to September weather: change often money: use pounds instead of RMB and dollars 幻灯片1 科学思维 科学思维是运用科学抽象的成果(概念、符号和思想模型)所进行的深入的认知活动,是主 体把握客体本质的认识活动和认识形式。 它包括逻辑思维和非逻辑思维(形象思维和直觉思维)二类基本形式。 2 幻灯片2 科学抽象 思维中对同类事物去除其现象的、次要的方面,抽取共同的、主要的方面,从而做到从个 别中把握一般,从现象中把握本质的认知过程和思维方法。 完整的抽象过程包括思维运动的两次飞跃,即“感性的具体→抽象的规定→思维的具体” 2 幻灯片3 科学抽象过程充满着飞跃,这一过程除了要运用逻辑思维(主要是辩证思维),还特别需 要形象思维和直觉思维的积极参与:既需要“思维的自由创造”,也需要直觉对经验的“共 鸣”,是一种“科学研究的艺术”。 科学抽象的成果,有科学概念、科学符号、思想模型等形态。广义上还包括科学判断、 科学假说和理论等。 2 幻灯片4 科学概念 科学认识中反映事物本质的思维形式。是科学思维的“细胞”,是思维结构的基本单位。 概念的外延和内涵。外延:概念所涉及的类的总合。内涵:概念中所思考的属性、关系 和本质特征的总和。两者既相互联系又相互区别。 2 幻灯片5 科学概念的特征 可确定性:概念在逻辑上是可确定和可接收的。因此,概念允许有猜想和假设的成份。 可检验性:不仅要有逻辑上的可确定性,而且必须要有实践上的可检验性。包括直接检 验和间接检验。 可变动性:科学概念的生命力在于随着认识的发展而深化、变化,甚至更新。 2 幻灯片6 科学概念的建构 抽取共同点:本质总是通过共同点而表现出来的,所以抽象首先要抽取共同点. 限制思路,深入抽取本质:共同点不等于本质,需经过辩证分析,有选择地重点深入,着重把 握共同点中的本质的东西. 理想地复现对象:处理丰富内涵的概念,要对概念的要素进行辩证综合,或进一步理想化, 理想地复现对象(如质点、刚性等). 2 幻灯片7 科学符号 从认识论角度看, 符号是一定的可感知的物质对象, 它在贮存、传递另一对象的信息方 面充当另一对象的代表物。(物质性、可感知性) 2 幻灯片8 自然语言符号系统。社会中历史地形成,交流、沟通,知识保存、传播。多义性、歧义性、 语法结构不严格和统一。 人工语言符号系统(科学语言系统)。 ①科学行话阶段。各学科的专门科学术语(符号),如元素符号。 ②形式化语言。以数学、数理逻辑符号语言为蓝本的科学语言,如计算机语言。 人工语言符号系统建立在自然语言符号系统的基础之上。 2 幻灯片9 科学思维及其特点 科学思维:认识主体把握认识客体内在规律的认识过程;以已有的知识存量为基础,创 造性地寻找解决科学问题的新知识的认识过程。 2 幻灯片10 F/K┄→H─→ E(推论) ┄→ T(理论) 科学思维是以已有的知识存量为基础,以增进知识总量为目标的创造性活动。 科学思维是综合运用各种思维方法的创造性活动。 2 幻灯片11 科学思维中的逻辑方法 逻辑思维:研究得比较多,分析、综合、归纳、演绎、类比,是运用逻辑思维最重要、最 常见的一些科学方法。 2 幻灯片12 分析,综合和系统方法 分析方法,综合方法和系统方法,是一组有内在联系的科学方法.20世纪科学技术的发展, 使得我们走向了体现着分析和综合辩证法的系统的分析和综合. 2 幻灯片13 分析方法 将被研究对象整体分为各部分、方面、因素和层次等,并分别加以考察的认识方法. 定性分析.对象是否具有某种属性,“有没有”、“是不是”. 定量分析.对象的各种成分数量,“有多少”. 因果分析.引起某一现象变化原因,“为什么”. 分析离不开综合。 2 幻灯片14 综合方法 将已有的关于研究对象各个部分、方面、因素和层次的认识联系起来,形成对研究对象 整体性认识的认识方法。 综合以分析为基础,其基本特点就是探索研究对象的各个部分、方面、因素和层次之间 的相互联系的方式,即结构的机理与功能,由此形成一种新的整体性认识。 2 幻灯片15 分析方法与综合方法处理的都是整体与部分之间的关系问题。 整体与部分不可分割的内在联系决定了分析与综合方法不可分割的关联。 2 幻灯片16 割裂分析与综合方法的两种错误 只要分析不要综合:形而上学 只要综合不要分析:思辩整体论 分析方法与综合方法必须结合起来,但有不同的结合方式。 2 幻灯片17 结合方式1 条件:整体等于各部分中之和。 特点:可以把部分自由地从整体中分离出来,而不影响其它部分或整体的功能;可以把 部分机械地线性加合构成整体。 2 幻灯片18 研究方法: (1)把整体分解、还原为各部分; (2)把研究重点放在部分上; (3)研究程序:分析┈→综合; 思维特征:线性思维; 理论基础:还原论; 整体论类型:机械整体论 2 幻灯片19 结合方式2 条件:整体不等于各部分之和。 特点:不可能把整体中的某个部分从整体中分离出来而不对整体或其它部分的功能产生 影响。如果把整体分解为部分,必须寻找恰当的分解方式,以使“信息丢失”降低到最低限 度;如果把部分结合为整体,必须寻找恰当的结合方式,以使“信息回收”达到最高限度。 2 幻灯片20 研究方法: (1)研究重点是整体; (2)研究起点是综合; (3)研究程序是: 综合←→分析←→综合 思维特征:非线性思维; 理论基础:系统论; 整体论类型:系统整体论 2 幻灯片21 三种整体论 思辩整体论; 机械整体论; 系统整体论; 发展的趋向: 还原论 → 系统论 线性思维 → 非线性思维 机械整体论 → 系统整体论 2 幻灯片22 系统方法 系统方法是20世纪科学技术发展的产物。最一般的说,系统方法就是系统科学的方法, 是关于一般系统理论、控制论、信息论以及耗散结构理论、协同学和超循环理论等系统理论 所形成的系统科学的一般方法论。 2 幻灯片23 系统:相互联系、相互作用的若干要素构成 的有特定功能的统一整体。 系统方法要求人们把研究对象和过程视为系统来加以研究。 广义的系统方法实际上是一组系统方法论形态。 狭义的系统方法:系统分析方法、系统规划方法。 从信息论的角度:信息方法。 从控制论的角度:控制论方法(多种控制方法、黑箱方法、功能模拟方法) 2 幻灯片24 系统科学方法原则 整体性:有机整体,局部与全局、个别与一般、分析与综合的协调。 动态性:动态的活系统,历史、现状与发展,阶段性与连续性的结合. 优化原则:统筹兼顾,大力协同,“多利相衡取其重,多害相衡取其轻”进行综合优化和 系统筛选。 模型化:把真实系统抽象为模型,模拟实验、仿真,求得优化结果。 2 幻灯片25 系统方法吸取了整体论从整体上看问题的长处,以及原子论深入分析的优点,注意克服 它们各自的片面之处,试图将两者整合起来,体现着部分和整体、分析和综合相结合的辩证 法。 2 幻灯片26 归纳方法 归纳是从个别或特殊的事物概括出共同本质或一般规律的过程。(逻辑思维、科学发现、 科学推理和理论检验) 2 幻灯片27 归纳法以归纳原理为根据:如果在各种各样的条件下观察过大量的S类对象,所有这些 被观察到的S都毫无例外地有性质P,那么就可以断定所有S类对象都具有性质P。 古典归纳主义:只要把事实材料(观察陈述)放进这部归纳法“机器”中,就会创造出 科学理论。?科学始于观察;通过归纳建立理论;科学知识积累增长。 2 幻灯片28 归纳法类型 完全归纳法:如穷举法(前提完全) 不完全归纳法:简单枚举法 科学归纳法:(求同法,求异法,求同共异法,共变法,剩余法。) 2 幻灯片29 完全归纳法公式: S1→P S2→P ―― Sn→P 所以, S→P 如:“四色问题” 〖德国〗数学家默比乌斯提(1840)要证明需要2000多个组合,200 亿次判断,1976年美国两个数学家用计算机运行1200个小时算出。如:三角形内角和等于 180度; 2 幻灯片30 简单枚举法 优点:方便,很多定律和公式 如:能量守恒与转化定律; 哥德巴 赫猜想:每个不小于6的偶数是两个素数之和 (3+3=6,5+7=12,等等) 缺点:容易犯“以偏概全”的错误, 例如:从H2SO4、HNO3、H3PO4和H3BO5 都含氧,得出一切酸都含氧,而HCL、HF等不含氧; 例如:一切金属都导电,而锗 在通常情况下导电性很差。 2 幻灯片31 科学归纳法: 求同法: 场合 条件 研究对象 1 A、B、C a 2 A、D、E a 3 A、F、G a 所以,A是a的原因 例如:1864年〖法国〗巴斯德探明:孢子是葡萄酒变质的原因,(酸败的、粘败的、腐 败的、发苦的) 2 幻灯片32 求异法: 场合 条件 研究对象 1 A、B、C a 2 B、C 所以,A是a 的 原因 例如:(法)贝尔纳喂家兔实验:食草兔子,尿混浊,碱性;食冷牛乳,尿透明,酸性。 2 幻灯片33 求同共异法: 场合 条件 研究对象 1 A、B、C a 2 A、D、E a 3 F、G 所以, A是a 的原因 例如:巴斯德验证炭疽病疫苗:一群种疫苗(25只羊+5头牛),另一群(30只)不种 疫苗,两群共同感染上炭疽病菌,两天后,前者健在,后者死亡或奄奄一息。 2 幻灯片34 共变法: 场合 条件 研究对象 1 A1、B、C a1 2 A2、B、C a2 3 A3、B、C a3 所 以,A是a 的原因 例如:潮汐升降和潮流涨落都随月球的运行而变化 2 幻灯片35 剩余法: 场合 条件 研究对象 A、B、C a, b, c B、 b C c 所以,A是a 的原因 例如:1894年〖英国〗拉姆赛:发现空气中的氧比纯氧重0.5%, 发现氩,后来用同样 方法发现氖、氦、氙。例如:亚当斯和勒维列发现海王星。 2 幻灯片36 科学归纳法 优点:以观察和实验为前提,用因果律,一般可靠,用于对照实验、析因实验及整理和 加工材料; 局限性:只涉及线性、简单和确定的因果联系,不适于非线性、双向和随机性关系。 2 幻灯片37 归纳概率和统计推理 随着概率论和统计学而提出 归纳概率:R(确证度)=C(H结论,E1,E2,En前提)优点:有益于克服把归纳推 理简单化,提高归纳概率可靠性。 统计推理:运用概率和统计的规律,例如:孟德尔发现遗传定律(显性、隐性、3:1) 2 幻灯片38 归纳法的作用: 与科学认识过程一致,有很大的创造性(科学发现的逻辑),从范围较窄的一般原理到 普遍的一般原理。 培根和穆勒-归纳金字塔 局限性:完全归纳法固然可靠,但很难做到; 不完全归纳法具有或然 性(需要多种方法配合) 2 幻灯片39 归纳问题(休谟,合理性) ①归纳原理不能在逻辑上得到证明: 在时间t1观察到天鹅x1是白色的, 在时间t2观察到天鹅x2是白色的, 在时间t3观察到天鹅x3是白色的, ?? 在时间tn观察到天鹅xn是白色的, 所以,一切天鹅都是白色的。 2 幻灯片40 ②归纳原理也不能从经验上证明: 在x1场合运用归纳原理是有效的, 在x2场合运用归纳原理是有效的, 在x3场合运用归纳原理是有效的, ?? 在xn场合运用归纳原理是有效的, 所以,在任何场合运用归纳原理总是有效的。 2 幻灯片41 事实上,归纳原理无论在逻辑上还是在经验上都不能被证明。由此可见,休谟对归纳法的 合理性的质疑,充分暴露出归纳法在科学活动中的局限性。 但是决不能因此就否认归纳法在科学认识中的作用。许多科学理论构成中的低层次经验 定律,在一般场合,大都是受归纳法启示而总结出来的。 2 幻灯片42 演绎方法 演绎是从一般原理推论出个别或特殊事物及其结论的过程。(逻辑思维、科学发现、科 学推理和理论检验) 2 幻灯片43 演绎主义:科学的基础是公理(天赋、直观、不证自明),公理是所有科学理论的原始前提, 由此通过演绎方法可以导出整个科学理论系统。所以,科学的方法就是演绎法。从古代开始, 欧氏几何就是演绎系统的典范。经验科学中,也将时空的绝对性看作也是一种显而易见、不 证自明的公理。 2 幻灯片44 如果从理论(H)加上先行条件(C)引伸出的关于事实的结论(E),这个关于事实的结论(E) 通过观察和实验的验证,实际上并不能证明这个理论(H)就是真的。 2 幻灯片45 一种普遍的推理形式: 如果H 而且C,那么E E(即E为真) 所以,H(即H为真) 它是假说-演绎法,用它去验证一个理论时,确证为逆演绎过程,无逻辑必然性。 2 幻灯片46 对演绎法的责难 公理系统并不唯一(可有等价命题系统) 挑选某一公理系统时,也可能是其他的因素——实践方面的、数学方面的,甚至美学方面 的在这里起着作用。 演绎法从一般到个别,不可能使人们的视野开阔到更一般的普遍认识上。 2 幻灯片47 演绎法在科研中的作用 对于论证理论:对某一个理论命题作出演绎证明,从而对理论(假说)作出某种评价, 促使理论具有逻辑的严密性。 对于解释事实或预见事实:从理论命题推导出事实命题,或是解释已知的事实,或是预 见未知的事实。 对于发现疑难问题:(演绎证伪模式) 如果H而且C,那么E; 非E; 所以,非H或者非C. 2 幻灯片48 演绎法的创造性 通常认为:演绎法从一般到个别,只是使知识被表达出来,不可能创新知识。 演绎法同样是创造新知识的方法。 2 幻灯片49 方式1:把不同的前提结合起来创造新知识。 案例:狭义相对论 方式2:把已有的知识存量纳入演绎系统创造新知识。 特点:通过揭示已有知识之间的相互关系,创造新的知识网络,创造新的知识。 知识与知识之间的相互结合具有发现新知识的“无限可能性” 2 幻灯片50 恩格斯:“归纳和演绎,正如分析和综合一样,是必然相互联系的。不应当牺牲一个而 把另一个捧到天上去,应当把每一个都用到该用的地方。而要做到这一点,就只有注意它们 的相互联系、它们的相互补充。” 2 幻灯片51 类比方法 根据两个(或两类)对象之间在某些方面相似或相同,从而推出它们在其它方面也相似 或相同的一种逻辑推理方法。包含:特殊→特殊;一般→一般 A有属性a、b、c,以及d B有属性a、b、c 则B可能有属性d 2 幻灯片52 类比推理的思维过程,其基本环节是联想和比较. 首先是选取何种类比对象的联想和比较; 其次是对所研究对象在形态、属性、结构、功能方面,理论的原则、形式、方法、内容 方面的联想和比较,以便从已知事物的判断过渡到未知事物的判断. 2 幻灯片53 类比类型:(根据属性间的关系不同) (1)简单共存类比:如,根据奇特的云,预测地震(时间,方位,裂度) (2)因果类比:例如:(英)托马斯·杨: 声音具有直线传播、反射、折射、干涉→波动性 光具有直线传播、反射、折射、干涉→ 所以,光具有波动性。 例如:从地球人到“火星人” 与太阳的距离、表面温度、自转(火星慢40 分/天)、 两极,其它。 2 幻灯片54 (3)对称类比:狄拉克预言正电子: 方程有两个能量解:正解对应电子, 负解对应正电子。 麦克斯韦方程修改: rotE=-1/C·dH/dT and rotH=0, 改为: rotE=-1/C·dH/dT and rotH=1/C·dE/dT 2 幻灯片55 (4)协变类比:(根据属性之间的数学函数关系相似)两种形式: 地位、作用相似, 到数学形式相似,例如:安培把电流的传导与傅立叶的热传导定理相类比: 热传导: Q=cmΔT cm为热导率, 电传导:I=1/R·V 1/R为电导率。数学形式相似,性质相 似,例如:〖法国〗德布洛意: 几何光学:光运动最短路程原理 T=∫(1/v)ds=min 经典力学:质点运动最小作用力原理T=∫vds=min, 光具有波粒二象性(λ =h/p) 粒子具有波动性(λ=h/mv) (5)综合类比:(多种相似准数的类比) 例如水利工程之前的模拟实验 2 幻灯片56 类比的结论具有或然性. 类比所根据的相似属性越多,类比的应用也就越为有效. 类比所根据的相似属性之间越是相关联,类比的应用也就越为有效. 类比所根据的相似数学模型越精确,类比的应用也就越有成效. 2 幻灯片57 类比推理在科学研究中的作用 在各种逻辑推理中,最富于创造性; (1)应用范围广:类比与归纳和演绎相比较, 类比:可同类、可不同类;可本质、可现象;相似点可多可少。 对待新事实, 不受已知知识的约束(归纳受个别数量限制,演绎受前提限制) 康德:“每当理智缺乏可靠的论证思路时,类比这个方法往往能指引我们前进。” 例如:夸克与磁极类比。 (2)对新的设计思想和技术原理的提出有重要作用: 例如:“电子警犬”,“电子 蛙眼”,“超声眼镜”;声纳、雷达的设计思想,威尔逊云室,格尔塞的液态氢气泡室; “沙丘驻涡火焰稳定器”的发明。 (3)类比是模拟实验的逻辑基础: 物理模拟:因果类比、综合类比 数学模拟(计算机模拟):协变类比。 2 幻灯片58 类比推理的局限性 类比法在各种推理方法中,可靠性最小, 例如:勒维列“火神星”预言的 破产 “火星人”预言的破产 不可靠的原因: 类比法的客观基础不牢固:异中求同; 类比法的逻辑根据不充分:前提与结论只是一种可能性。 思考:方法的可靠性与严密性成正比; 方法的可靠性与创造性成反比? 如何克服类比法的局限性: 增加对象属性的数量,提高其相关程度;与其它方法结合 2 幻灯片59 科学思维中的非逻辑方法 形象思维 直觉思维 2 幻灯片60 形象思维 形象思维:在形象地反映客体的具体形状或姿态的感性认识基础上,通过意象、联想和 想象来揭示对象的本质及其规律的思维方式. 形象思维与逻辑思维的区别,前者是利用意象进行联想和想象,后者是运用概念进行判断 和推理. 2 幻灯片61 意象:对同类事物形象的一般特征的反映,通过印象、表象这些还处于感性阶段的关于 对象的生动形象或“内心图画”。 联想:广义指从一事物想到另一事物的思维活动.(非形象联想,形象联想) 想象:在联想基础上加工原有意象而创造出新意象的思维活动.不仅要将意象联系起来, 还要创造出新的意象.在原有意象的基础上,经过联想,加工已有意象以创造出新意象,也要使 用形象分析、形象综合等思维方式. 2 幻灯片62 想象的类型 仿造想象:由模仿引发物使设想出与其类似的创造物的想象。 跳跃想象:为解决某种疑难,在引发物诱发下,创造地推测出一般原理或定律(假说),构想 出与引发物不同类的创造物。 复合想象:把仿造想象和跳跃想象综合起来运用,根据引发物和创造物之间的多种联系而 进行的想象活动。 2 幻灯片63 想象在作出科学发现中具有重要意义 “想象力比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力概括了世界上的一切,推动着进步, 而且是知识进化的源泉,严格说,想象力是科学研究中的实在因素。” -- 爱因斯坦 2 幻灯片64 应注意的原则 ①科学想象提出的理论必须是能够解释事实的。符合理论发现的一般模式: ⑴意外的事实使C被观察到 ⑵假设H就能解释C ⑶所以,有理由想象H 上述的模式实际上就是溯因法的推理形式,它是想象某个理论必须遵循的基本原则。 2 幻灯片65 ②想象提出的理论必须是可检验的。即符合以下扩充了的理论发现模式: ⑴意外的事实C被观察到 ⑵假设H就能够解释C ⑶假设H能够推测C以外的事实C’ ⑷C’为可观察的事实 ⑸所以,有理由想象H 即不仅要解释已考察过的事实,还要能演绎出更多有关实际事实的新结论。 2 幻灯片66 直觉思维 直觉思维是指不受某种固定的逻辑约束的直接领悟事物本质的一种思维形式。 特征:认识发生的突发性;认识过程的突变性;认识成果的突破性。 但同时也有局限性和不可靠性。 2 幻灯片67 直觉思维在科学认识中的作用 直觉思维在科研创新中是不可缺少的, 爱因斯坦对科研认识过程的阐述:“从特 殊到一般的道路是直觉的,而从一般到特殊的道路是逻辑性的。” 例如:狭义相对论建立 的关键:直觉地形成了时间和空间概念, 然后再用演绎方法依靠直觉思维进行选择 例如:1900年,普朗克提出能量子假说后, 选择:修改旧理论来维护经典物理学, 革命:创立量子力学 (爱因 斯坦选择光量子假说) 泡利的评价:爱因斯坦依赖了他的非凡的直觉能力。 例如:求积分,除了一些手段和技巧外,全凭直觉能力。 几何证明。 2 幻灯片68 科学家依靠“战略直觉力”,决定研究发展的方向例如:卢瑟福确定研究原子核方向玻 尔评价:“卢瑟福很早就以他深邃的直觉而认识到由复杂原子核的存在及其稳定性所带来的那些奇异而新颖的问题。 泡利指出:“物理学的新发现对科学家的直觉和机智有强烈的要求“科学的直觉是建立在经验基础上的“(温伯格语) 例如:爱因斯坦“在数学领域里的直觉力不够强“直觉思维的局限性可靠性最小,与类比方法相比,不受逻辑规则的约束;不提供成果,只提供新的启示、设想、思路和途径。 2 幻灯片69 灵感及其在科研中的作用 定义:人们在研究某个问题苦于百思不得其解时,由于受到某些偶然因素的激发,产生 顿悟,使问题迎刃而解。灵感的特征和作用灵感是对人们长期艰苦劳动的一种报偿和奖励例 如:阿基米德的发现(金冠参假和浮力定律)例如:汉米尔顿发现四元数《古今数学思想》第三册灵感是不知不觉产生的,要能及时“抓住”例如:汤川秀树,及时用笔记下例如:洛伊发现神经搏动的“化学媒介作用”(蛙心) 2 幻灯片70 产生灵感的条件:因人而异:一般来说,环境清静,心情安宁是产生灵感的好时光。 例如:费米在玩捉壁虎游戏时产生“费米统计法” 《原子在我家中》 灵感(一种气体里没有两个原子能恰好以同样的速度运动)B、〖英国〗布朗发现,浴盆、床铺和农村散步适宜产生灵感。 例如:汤川秀树在床上产生介子的预言。 例如:生物学家坎农利用夜间产生灵感。解释:潜意识。 2 幻灯片71 美感及其在科学研究中的作用 什么是美感: 朱光潜:客观事物在人们心中引起的快感和喜悦。 李泽厚:美是蕴藏着真正的社会深度和人生真理的生活形象。 车尔尼雪夫:美是生活。 黑格尔:美是理性的显现。科学技术需要美感毕德哥拉斯学派的深刻的数学美感,例如:圆形、球体、弦长与音乐, 美感是该学派取得成功的重要因素之一。 2 幻灯片72 现代科学家重视美感海森堡:美感乃是科学方法的一个极为重要的方面。〖美国〗霍夫曼:“爱因斯坦的方法虽然以渊博的物理学知识为基础,但本质上是美学的、直觉的。我可以说,他是一个科学家,更是科学的艺术家。 2 幻灯片73 科学美的含义 发现隐含的真理(与培根一致:美在于独特和令人惊异)在18世纪关于科学美不美的争论中,英国美学家哈奇逊指出:如果??,柱、球、锥,3:2:1,很美;朗道:广义相对论是现有理论最美的一个;玻恩:广义相对论是一件“伟大的艺术品” 发现统一性和普遍性真理哈奇逊:从理论,得到大量推论,如牛顿力学,很美。爱因斯坦:“从那些看起来同直接可见的真理十分不同的各种复杂的现象中认识到它们的统一性,那是一种壮丽的感觉。” 2 幻灯片74 发现自然界的和谐〖苏〗米格达尔:“科学美在于它逻辑结构的合理、匀称和相互联系的丰富多彩。美的概念在核对结果和发现新规律中证明是非常宝贵的;它是存在于自然界的‘和谐’在我们意识中的反映。” 例如:开普勒发现行星运行三定律,深感美;由美感而使他相信哥白尼体系。 发现自然界规律的简单性〖波兰〗英费尔德评价爱因斯坦的信念:“有可能将自然规律归结为一些简单的原理;评价一个理论是不是美,标准正是原理上的简单性,而不是技术上的困难性。”事实:E=mc2, E=hv, F=Gm1m2/r2一旦从简单性中发现规律性,简单性便呈现在人们面前,简单性寄寓着真理性。哥廷根大学物理讲演厅的拉丁文格言:“简单是真的印记” 幻灯片75 科学美中的数学美 海森堡:数学关系也是美的源泉 维纳:把数学家与艺术家进行类比,需要激情、新奇、想象和美感,而不能把数学家看作类似会计。 狄拉克和薛定谔:把数学美作为信条、宗教、成功的基础。 2 幻灯片76 美感的作用 探索活动的重要动机狄拉克、薛定谔和爱因斯坦把美感升华为类似宗教信仰,探索动机。 〖法国〗彭加勒把科学美作为科学研究的重要目标。 如:维纳从美学的角度,退出“巴拿赫空间”研究(泛函分析 工具),走上创立控制论的成功之路。 2 幻灯片77 在直觉和灵感的选择中,美感起支配作用〖法国〗数学家阿达马:美感是下意识组合的“筛子”,美的组合 能够激起特殊的几何直觉而被意识到。〖德国〗物理学家魏尔:“我的工作总是力求把真实和美统一起来,但是当我必须在两者之间作出抉择时,我通常选择 美。”如:引力规范场理论的保留 2 幻灯片78 形象思维、灵感和直觉都与美感有关强烈的美感,导致杰出的创造力。 许多杰出的科学家有精深的艺术造诣 例如:玻恩爱好诗歌、文学和音乐(钢琴) 美学方法: 臻美法:添补法,如元素周期律,麦克斯韦方程;全补法,如DNA特补法,如巧用有瑕之玉。 2 幻灯片79 科学思维的创造性及其特点 科学思维的过程是发现新知识的创造性过程。 创造性思维的发展阶段:①准备期 ②酝酿期 ③明朗期 ④验证期 2 幻灯片80 F/K┄┄→H──→ E ┄┄→ T 准备期 酝酿期 明朗期 验证期 2 幻灯片81 广义的科学思维:在创造过程中发挥作用的一切形式的思维活动总称。 狭义的科学思维:提出创新思想的思维活动,也就是上述第③阶段直接起作用的思维活动。 幻灯片82 F/K┄┄→H──→ E ┄┄→ T 非逻辑思维 ← ┄┄→ 逻辑思维 发散思维 ← ┄┄→ 收敛思维 逻辑思维与非逻辑思维的统一 发散思维和收敛思维的统一。 2范文二:五下思维导图
范文三:七上科学自制思维导图
范文四:8下 unit3 思维导图
范文五:六_科学思维(1)