徐 平

（海安縣南莫中學(xué)，江蘇 海安 226681）

1 問題的提出

2013年江蘇高考第14題是以慣性演示為背景的試題，實(shí)驗(yàn)十分簡(jiǎn)便，可現(xiàn)場(chǎng)模擬.考生本以為能穩(wěn)操勝券，但考試的結(jié)果并不令人滿意，暴露出了不少問題，由此引發(fā)了筆者深層次的思考.

2 試題與評(píng)析

如圖1所示，將小砝碼置于桌面上的薄紙板上，用水平向右的拉力將紙板迅速抽出，砝碼的移動(dòng)很小，幾乎觀察不到，這就是大家熟悉的慣性演示實(shí)驗(yàn).若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1和m2，各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度為g.

（1）當(dāng)紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)時(shí)，求紙板所受摩擦力大??；

（2）要使紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)，求所需拉力的大?。?/p>

（3）本實(shí)驗(yàn)中，m1＝0.5k g，m2＝0.1k g，μ＝0.2，砝碼與紙板左端的距離d＝0.1m，取g＝10m／s2.若砝碼移動(dòng)的距離超過l＝0.002m，人眼就能感知.為確保實(shí)驗(yàn)成功，紙板所需的拉力至少多大？

圖1

本題是3道計(jì)算題中的第2題，滿分16分，可謂高考大題.一改 “滑塊-滑板”的老面孔，從師生熟悉的慣性演示出發(fā)創(chuàng)新為“砝碼-紙板”新臉譜.試題開門見山，從受力開始設(shè)問，物理情景是砝碼離開紙板前，砝碼和紙板分別做初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng)；砝碼離開紙板后，砝碼做勻減速運(yùn)動(dòng)至速度為0.題中涉及到砝碼和紙、3個(gè)運(yùn)動(dòng)過程的受力、加速度、速度、位移及幾何關(guān)系.考查了運(yùn)動(dòng)學(xué)和牛頓定律等主干知識(shí).

第（1）問要求考生會(huì)受力分析，對(duì)滑動(dòng)摩擦力有準(zhǔn)確的理解.第（2）問的關(guān)鍵是發(fā)生“相對(duì)滑動(dòng)”的特征是加速度不等，因此需要考生從砝碼和紙板的加速度切入，分別取砝碼和紙板為研究對(duì)象，采用隔離體法，先求出各自加速度后再比較.不少學(xué)生不知如何分析，只能止于第（1）問.第（3）問中，要根據(jù)描述正確理解“確保實(shí)驗(yàn)成功”的物理含義：“砝碼移動(dòng)的距離不超過l＝0.002m”，從砝碼的運(yùn)動(dòng)情景入手，結(jié)合牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)找出幾何關(guān)系.相當(dāng)多的考生對(duì)題意的理解不透、過程不清導(dǎo)致錯(cuò)誤.由此不難看出命題者采用低起點(diǎn)，小坡度，層層設(shè)卡，達(dá)到淺入深出，考查能力，區(qū)分度高的良苦用心.

筆者根據(jù)試題中提供砝碼、紙板的質(zhì)量，砝碼移動(dòng)距離的限制，在講臺(tái)上還原此實(shí)驗(yàn)，的確能很快獲得了成功.說明命題者對(duì)慣性實(shí)驗(yàn)經(jīng)過深入的研究，數(shù)據(jù)賦值合理恰當(dāng).考生能從中感悟到物理的研究方法和求真、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，實(shí)屬是一道理論聯(lián)系實(shí)際的好題.

回顧近10年的高考試題，不難發(fā)現(xiàn)這類試題屢見不鮮.

3 近10年由簡(jiǎn)單演示實(shí)驗(yàn)成就的高考題分析

3.1 試題回眸（如表1所示）

表1

3.2 探究共性

從上面簡(jiǎn)單演示實(shí)驗(yàn)成就的高考題回眸不難歸納出其規(guī)律.

（1）隨手可做的力學(xué)演示實(shí)驗(yàn)為考題的主體.

以小球自由落體和拋體運(yùn)動(dòng)組合為情景計(jì)算題江蘇卷考了2次.究其原因筆者以為，這些實(shí)驗(yàn)易于操作，情景常見；同時(shí)考查了勻變速直線和勻變速曲線這兩種很典型的運(yùn)動(dòng)，便于綜合能力的考查.故倍受命題者的青睞.

（2）不避陳題，似曾相識(shí).

2013年江蘇卷第14題與2004年福建卷第25題相似度很高.江蘇卷是抽桌面砝碼下的紙板，福建卷是抽桌面上圓盤下的桌布；前者考查使實(shí)驗(yàn)成功抽出紙板所需的拉力，后者要求分析桌布上的不掉下桌面圓盤加速度滿足的條件.兩題的模型如出一轍，但江蘇卷設(shè)問角度有所“變臉”，由加速度變?yōu)榱?，從?shí)驗(yàn)成功的角度考十分新穎.往年考過的陳題經(jīng)過“變臉”后還可以創(chuàng)新再考，高考復(fù)習(xí)中要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)“識(shí)譜”，透過現(xiàn)象看本質(zhì).

（3）考查的覆蓋面廣，信息量大.

2010年重慶卷第24題18分的計(jì)算題，以單擺在豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)為背景，設(shè)計(jì)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)繩斷裂，巧妙地將圓周和平拋兩個(gè)運(yùn)動(dòng)有機(jī)結(jié)合起來(lái).同時(shí)考查2個(gè)最典型的曲線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，機(jī)械能守恒定律（或動(dòng)能定理）、向心力和牛頓定律等；還考查了數(shù)學(xué)求最值的思想方法，覆蓋到了力學(xué)的大部分知識(shí)點(diǎn).

（4）與體育相關(guān)的課堂演示是命題一個(gè)熱點(diǎn).

2008年江蘇卷的第13題是以乒乓球的發(fā)球?yàn)楸尘暗挠?jì)算題，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)際問題構(gòu)建出平拋運(yùn)動(dòng)和對(duì)稱的物理模型.2012年理綜重慶卷“某校舉行托乒乓球跑步比賽”要求構(gòu)建物體的平衡和勻加速運(yùn)動(dòng)的模型.由于學(xué)生對(duì)各種體育運(yùn)動(dòng)均有直觀感受，以此為背景的試題，既能考查科學(xué)素養(yǎng)，又能引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際.

4 深層次的思考

4.1 以演示實(shí)驗(yàn)為背景的試題，背景材料和問題設(shè)問均有廣泛的空間

任何一道試題要求考生的思維任務(wù)或操作活動(dòng)都是置于一定的背景材料之中.因此背景材料的理解，對(duì)完成試題要求的任務(wù)至關(guān)重要.命題專家選擇學(xué)生十分熟悉的實(shí)驗(yàn)作為背景材料，能夠保證試題的科學(xué)性、新穎性和公平性，且有著廣泛的命題空間.一方面，課堂由簡(jiǎn)單器材拼拼湊湊成的演示實(shí)驗(yàn)潛力巨大；另一方面由實(shí)驗(yàn)編制試題的設(shè)問空間廣闊.

如由線和球制成系統(tǒng)為例：既可以在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，也可以在水平面（如桌面內(nèi)）運(yùn)動(dòng).

以黑板擦——課本組成的連接體：可演示兩者一起在水平面內(nèi)勻速、加速、一動(dòng)一靜等，考查滑動(dòng)摩擦和靜摩擦、物體受力、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、牛頓定律、做功與生熱等；又可一起拋出，考查超、失重；可用手托住一起在豎直平面內(nèi)勻速圓周，考查與圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)的牛頓定律等知識(shí).

以黑板擦為例，受某一方向的推力作用在豎直平面內(nèi)緩慢運(yùn)動(dòng)（擦黑板），可以考查受力分析、力的平衡；擦黑板時(shí)，若黑板擦突然滑落，可考查黑板擦的受力（沒有彈力就沒有摩擦力），運(yùn)動(dòng)（斜拋、平拋、自由落體等），分析黑板擦得干凈的原因（摩擦的角度、分子力的角度、化學(xué)角度等）等.

4.2 以演示實(shí)驗(yàn)為背景的計(jì)算題應(yīng)運(yùn)而生，是新課程理念的呼喚和要求

以實(shí)驗(yàn)和生活為背景新穎試題，源于課本演示和生活實(shí)際，體現(xiàn)了“從生活走向物理、從物理走向社會(huì)”，“科學(xué)探究”的新課程理念，應(yīng)當(dāng)成為高考命題的趨勢(shì).

4.3 以演示實(shí)驗(yàn)為背景的計(jì)算題凸顯了對(duì)高三復(fù)習(xí)的導(dǎo)向作用

目前高考模式下，物理學(xué)科的地位低，課時(shí)少任務(wù)重.造成了少數(shù)教師課上不做演示實(shí)驗(yàn)，一支粉筆一堂課，課上講實(shí)驗(yàn)，考前背實(shí)驗(yàn)的局面.有的教師甚至認(rèn)為這樣教學(xué)的效率高.是高效教學(xué)，還是急功近利，不言而喻.以實(shí)驗(yàn)和生活為背景的計(jì)算題不斷出現(xiàn)，意義在于強(qiáng)化演示實(shí)驗(yàn)意識(shí)，培養(yǎng)師生的動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓死記失效，做實(shí)驗(yàn)與不做實(shí)驗(yàn)大不一樣.

4.4 高三復(fù)習(xí)中要積極延拓

課堂教學(xué)中教師應(yīng)積極創(chuàng)造條件多做新穎的演示實(shí)驗(yàn)，組織學(xué)生進(jìn)行小實(shí)驗(yàn)、小制作比賽，有意識(shí)將定性分析引申為定量計(jì)算.一方面可以加深概念和規(guī)律的理解；另一方面為高考備足物理資源.

積極嘗試由實(shí)驗(yàn)情景和生活情景自編新穎的復(fù)習(xí)試題，探究“情景描述——設(shè)定問題——數(shù)據(jù)給定——語(yǔ)言錘煉”的命題程序和要求，開展相應(yīng)的命題、答題比賽，組織小組合作交流.

如討論：① 器材如何選取和優(yōu)化？② 實(shí)驗(yàn)成功的條件？③ 有何創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)？④ 實(shí)驗(yàn)中可抽象出哪些物理模型？⑤ 可解決哪些問題（包括定性和定量）？⑥ 可得出哪些結(jié)論？⑦ 可演變成哪些新穎試題？培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)和生活情景中抽象出本質(zhì)內(nèi)涵，見物講理，勇于探究的良好習(xí)慣.

5 結(jié)束語(yǔ)

臺(tái)上3分鐘，臺(tái)下10年功.看似信手拈來(lái)的演示實(shí)驗(yàn)，卻凝聚著教師辛勤的汗水和對(duì)學(xué)生沉甸甸的希望.它要求教師千方百計(jì)地創(chuàng)造條件做好課本上的演示，深入開展演示實(shí)驗(yàn)的定量研究，將趣味性的體育活動(dòng)和生活情景融入演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中關(guān)心生活、觀察現(xiàn)象，學(xué)會(huì)將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成物理問題，構(gòu)建物理模型.

1 江蘇省教育考試院.2014年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測(cè)試（選修科目）說明［M］.2013.

2 余如旺，林帆，鄭麗對(duì).例析科技論文為素材的高考生物學(xué)科命題策略［J］.課程·教材·教法，2013（10）：88-93.