师：同学们好。今天我们学习1.4节“尝试科学探究”，体会科学家研究问题时的思考过程。我们来看这样一个场景，最近小慧家的摆钟走快了，这里摆钟现在可能离同学们有点遥远，在老师小时候，基本每家都会有一个摆钟用来计时，同时它也是一个装饰品，还能发出优美的报时音。我们继续看这个场景，小慧家的摆钟走快了，请邻居张师傅帮忙。只见张师傅将摆钟下面的螺母拧几下，摆钟走时就准了。
进行科学探究第一步需要提出一个有价值的科学问题，提出问题也是一个人好奇心强、思维活跃的表现。所以爱因斯坦说过，提出问题比解决问题更重要。关于这个场景，大家有什么感兴趣的问题，请把它记录下来。下面我来提出几个问题，看看有没有和你们想的一样的。第一个问题，摆钟最早什么时候出现的？第二个问题，摆钟现在很值钱吗？第三个问题，摆钟放在家里很有品位吗？第四个问题，为什么拧一下摆的螺帽就会影响摆钟走时的快慢？第一个问题，摆钟最早什么时候出现，这是一个科技发展历史的问题。第二个问题，摆钟是否很有价值，这是一个经济学问题，不是我们物理学研究的内容。第三个问题，摆钟是否有品位，这是个人的喜好和审美的问题，注定不会有标准答案。很显然，第四个问题是一个科学问题，它关注的是现象背后的规律和原因。下面我们把问题进行简化，以适合我们研究。
我们想知道为什么拧一下螺母就会影响钟的快慢。首先我们知道一个知识，就是走时的快慢是由摆锤来回摆动快慢决定的。摆锤来回摆动得快，钟走时就快；来回摆动得慢，走时就慢。张师傅把小慧家的钟走时调慢了，说明张师傅把摆锤来回摆动变慢了。那么我们的问题就变成了拧螺母为什么影响摆动的快慢，以及更普遍的，摆动快慢和哪些因素有关呢？为了方便研究，我们把摆锤简化成这样：一根线系着一个小球，就成了一个摆，我们称为单摆。
有了问题后，我们要对问题可能的答案进行猜想。猜想不是乱猜乱想，是以经验和知识为基础的。让我们观察一下摆，会发现摆和摆之间有轻重的不同，还有弦线长短也可能不同，这些因素都可能会影响摆动的快慢。物理学是一门实验学科，是否真的有影响，我们要通过实验来探究。怎样设计和进行实验呢？设计实验有一个原则，就是控制变量法。控制变量法就是一次只能有一个量发生变化，其他因素保持相同。如果这时候对结果产生影响，说明结果和这个物理量有关。相反，比如现在两个摆，长短也不同，摆球的轻重也不同，实验时就算发现摆的快慢不同，也不知道是谁导致了快慢的不同，无法得出结论。
再举一个生活中的例子，最近录课有些累，晚上回家感觉快要感冒了，家人知道后，老妈说：“我给你熬一杯姜茶，明天就会好。”老婆说：“你洗个热水澡，明天就会好。”儿子说：“你早点睡觉吧，明天就会好。”第二天我果然好了，那么我到底该感谢谁呢？谁的方法使我恢复了，无法得到答案，就是因为这里的因素变量太多了，还有可能是自身免疫力的因素。下面我们研究摆的长短是否对摆动快慢有影响。根据控制变量法，我们要让摆的轻重相同，只改变摆的长短，看摆的快慢是否有变化。具体怎么实施呢？摆的轻重要相同，我们取同样的金属球做成的摆，这样它们轻重就相同了。长短要不同，我们让一个弦线较短，一个弦线较长。怎样观察摆动的快慢呢？当然我们不能用眼睛看，测量是科学家观察世界的方法。我们可以用秒表测量摆动一次的时间，时间短就说明摆动快，摆动一次的时间长就说明摆动慢。为了方便读数，我们找来了表盘大一些的停钟来记录时间。我们观察一下停钟的表盘，它最小一格的大小，也就是分度值应该是0.2秒，熟悉一下，这样我们后面读数会更快一些。
怎样才算摆动一次呢？可以是从A到B、C再回到A，也可以是从B到C回到A再回到B。我们取第二种，因为过终点有一个参照，计时会更准确一些。测摆动一次的时间很容易产生误差，怎么办？我们可以测摆动10次、20次的时间，这样可以减小误差。我们来看实验，现在我们来探究摆的快慢与摆的长短的关系。我们取质量相同的两个金属小球，让它们的长短不同。我们先来测较短的这个摆动10次和20次的时间，过终点往右的时候开始计时。一次、两次、三次、四次、五次、六次、七次、八次、九次、十次。我们来读一下摆动10次的时间，13.4秒。我们继续来测它摆动20次的时间，过终点往右开始计时。一次、两次、三次、四次、五次、六次、七次、八次、九次、十次、十一次、十二次、十三次、十四次、十五次、十六次、十七次、十八次、十九次、二十次。我们来读一下摆动20次的时间，26.8秒。我们测出较短的摆动10次、20次的时间分别为13.4秒和26.8秒。我们继续来看实验，现在我们来测较长的这个摆摆动10次和20次的时间，过终点往右开始计时。一次、两次、三次、四次、五次、六次、七次、八次、九次。我们读一下摆动10次的时间，18秒。我们继续来测它摆动20次的时间，过终点往右开始计时。一次、两次、三次、四次、五次、六次、七次、八次、九次、十次、十一次、十二次、十三次、十四次、十五次、十六次、十七次、十八次、十九次。我们读一下摆动20次的时间，36.2秒。我们测出较长的摆动10次和20次的时间分别为18秒和36.2秒。通过数据我们发现，同样摆动10次、20次时，弦线较长的摆所用的时间明显较长，说明弦线长时摆动一次的时间明显大于弦线短的时候，也就是摆动得比较慢。我们得到第一个探究结论，摆动一次的快慢与摆的长短有关，悬线越长，摆动越慢。