【分析】
首先观察到未折叠的纸条无法稳定承受重物,折叠后却能承载茶杯,由此提出关于纸张承受力与是否折叠关系的研究课题。接着做出合理猜想,然后利用控制变量法设计实验,控制纸张的材质、大小等变量,仅改变是否折叠的状态,通过添加砝码测试不同状态下纸张能承受的最大重力,最后根据实验现象验证猜想是否成立。
【解析】
1. 确定研究课题:纸张能承受的力与其是否被折叠有关吗?
2. 猜想与假设:纸张能承受的力与其是否被折叠有关。
3. 设计并进行实验:
① 器材和装置:三张大小不同的同一种纸,一些砝码(或重物),两块木块。
② 步骤:
a. 将面积较小的纸放在两个木块之间,逐渐加放砝码,直到纸下弯,记下所加砝码所受的重力$G_{1}$,然后将小纸折叠后重做上述实验,记下所加砝码所受的重力$G_{2}$;
b. 换中等大小的纸重复步骤a;
c. 换面积较大的纸重复步骤a。
③ 实验记录表:
|纸张大小|未折叠时承受的最大重力$G$|折叠后承受的最大重力$G'$|
| ---- | ---- | ---- |
|小|$G_{1}$|$G_{2}$|
|中|$G_{3}$|$G_{4}$|
|大|$G_{5}$|$G_{6}$|
4. 分析与论证:如果猜想正确,那么在a、b、c三个步骤中,均有$G_{1}≠ G_{2}$、$G_{3}≠ G_{4}$、$G_{5}≠ G_{6}$(即同一大小的纸,折叠后和未折叠时能承受的最大重力不同)。
5. 可提出的其他研究课题:例如,是否折叠的褶皱越多,纸能承受的力越大。
【答案】
研究课题:纸张能承受的力与其是否被折叠有关吗?
猜想与假设:纸张能承受的力与其是否被折叠有关
设计并进行实验:
① 器材和装置:三张大小不同的同一种纸,一些砝码(或重物),两块木块
② 步骤:a. 将面积较小的纸放在两个木块之间,逐渐加放砝码,直到纸下弯,记下所加砝码所受的重力$G_{1}$,然后将小纸折叠后重做上述实验,记下所加砝码所受的重力$G_{2}$;b. 换中等大小的纸重复步骤a;c. 换面积较大的纸重复步骤a
③ 实验记录表:
|纸张大小|未折叠时承受的最大重力$G$|折叠后承受的最大重力$G'$|
| ---- | ---- | ---- |
|小|$G_{1}$|$G_{2}$|
|中|$G_{3}$|$G_{4}$|
|大|$G_{5}$|$G_{6}$|
分析与论证:在a、b、c三个步骤中,同一大小的纸,折叠后与未折叠时能承受的最大重力均不相等(如$G_{1}≠ G_{2}$等)
可提出的其他研究课题:是否折叠的褶皱越多,纸能承受的力越大(合理即可)
【知识点】
控制变量法,结构与承重的关系
【点评】
本题以生活中的小现象为切入点,考查科学探究实验的设计能力,重点体现了控制变量法的应用,有助于培养学生观察生活、发现问题并通过实验探究解决问题的科学素养。
【难度系数】
0.6