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        浙江省高考物理實驗試題幾個問題的商榷

        2014-11-24 03:00:58胡君亮
        物理教師 2014年4期
        關(guān)鍵詞:實驗

        胡君亮

        (永康市第二中學(xué),浙江 永康 321300)

        浙江省高考理科綜合獨立命題已經(jīng)5年,物理實驗的考查以評價學(xué)生實驗?zāi)芰蛯嶒炈仞B(yǎng)為目標(biāo),試圖實現(xiàn)“讓做過實驗的考生比沒做過實驗的考生多得分,讓認(rèn)真做實驗的考生比馬虎做實驗的考生多得分.”應(yīng)該肯定,浙江省近5年的物理實驗試題設(shè)計是成功的.不過,對考生進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn),試題還是在以下幾個方面出現(xiàn)了值得商榷的地方,使考查的結(jié)果事與愿違.

        1 試題設(shè)計的科學(xué)性

        (2011年第22題)在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”實驗中,為了探究3根材料未知,橫截面積均為S=0.20mm2的金屬絲a、b、c的電阻率,采用如圖1所示的實驗電路.M為金屬絲c的左端點,O為金屬絲a的右端點,P是金屬絲上可移動的接觸點.在實驗過程中,電流表讀數(shù)始終為I=1.25A,電壓表讀數(shù)U 隨OP間距離x的變化如表1.

        圖1

        表1

        (1)繪出電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x變化的圖線;

        (2)求出金屬絲的電阻率ρ,并進(jìn)行比較.

        這是一道源于教材的試題,命題教師進(jìn)行了實驗,為了使電阻很小的金屬絲b也有一定的電壓,他增大了通過金屬絲的電流.筆者也進(jìn)行了這個實驗,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電流達(dá)到試題給出的1.25A時,金屬絲a、c已經(jīng)發(fā)燙,而金屬絲b幾乎還是室溫.這樣一來,“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”的前提條件就不成立了.

        (2010年第21題)在“探究彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系”的實驗中,甲、乙兩位同學(xué)選用不同的橡皮繩代替彈簧.為測量橡皮繩的勁度系數(shù),他們在橡皮繩下端依次逐個掛上鉤碼(每個鉤碼的質(zhì)量均為m=0.1kg,取g=10m/s2),并記錄繩下端的坐標(biāo)X加i(下標(biāo)i表示掛在繩下端鉤碼個數(shù)),然后逐個拿下鉤碼,同樣記錄下端的坐標(biāo)X減i,繩下端坐標(biāo)的平均值 Xi=(X加i+X減i)/2的數(shù)據(jù)如表2所示.

        表2

        (1)同一橡皮繩的X加___________X減(大于或小于);

        (2)______同學(xué)的數(shù)據(jù)更符合實驗要求(甲或乙);

        (3)選擇1組數(shù)據(jù)用作圖法得出橡皮繩的勁度系數(shù)k(N/m);

        (4)為了更好地測量勁度系數(shù),在選用鉤碼時需要考慮的因素有哪些?

        本題源于學(xué)生課外實驗,對促進(jìn)學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)活動有一定的指導(dǎo)意義.本題情景、導(dǎo)向很好,但考點的設(shè)計存在問題.

        第(2)小題,哪個同學(xué)的數(shù)據(jù)更符合實驗要求?考生一頭霧水.因為甲、乙都是經(jīng)過實驗獲得的數(shù)據(jù),都是事實,怎么能夠說誰的數(shù)據(jù)更符合實驗要求呢?如果只從數(shù)據(jù)變化上看,甲已經(jīng)伸長到原長的2.5倍,乙只伸長到原長的1.5倍,這樣就能說甲伸長得太長而判為不合理?事實上彈簧秤中的彈簧是伸長到原長的3倍以上.而且學(xué)生又不能事先知道橡皮筋是否遵循胡克定律?其實只能作出甲、乙兩個同學(xué)的彈力與長度改變量的圖像,才能發(fā)現(xiàn),乙橡皮筋的圖線基本上是直線,大概符合胡克定律.而甲的圖線已不是直線,不符合胡克定律.因此第(2)小題應(yīng)放在第(3)小題的后面,然而,第(3)小題又只要求作出1根橡皮筋的圖線,因此也無法進(jìn)行比較.

        第(3)小題的問題在于,學(xué)生作圖后發(fā)現(xiàn)甲、乙橡皮筋彈力與伸長量都不是經(jīng)過坐標(biāo)原點的直線,也就是說不符合胡克定律,怎能得出橡皮繩的勁度系數(shù)呢?像評分標(biāo)準(zhǔn)中得出的答案也沒有意義???

        第(4)小題的參考答案是“盡可能使伸長量在彈性范圍內(nèi),同時有足夠大的伸長量,以減小長度測量的誤差”.問題是,實驗時誰能知道伸長量在什么范圍內(nèi)屬于彈性形變?

        2 考查學(xué)生的有效性

        (2010年第21題)(題目同上)的第(1)小題,同一橡皮繩的X加___________X減(大于或小于).參考答案是“小于”.然而,調(diào)查發(fā)現(xiàn)這道小題對絕大多數(shù)的同學(xué)來說是猜對的.因為沒有做過實驗,總認(rèn)為是彈性形變,所以應(yīng)填“等于”???看看沒有“等于”的選項,才想到可能不是彈性形變,所以就猜了一個,總不至于傻到猜“大于”吧.因此,這道題選填的選項設(shè)計不妥.

        (2012年第21題)在“測定玻璃的折射率”實驗中,某同學(xué)經(jīng)正確操作插好了4枚大頭針,如圖2甲所示.

        (1)在答題紙上相應(yīng)的圖中畫出完整的光路圖;

        (2)對你畫出的光路圖進(jìn)行測量和計算,求得該玻璃磚的折射率n=______(保留3位有效數(shù)字);

        (3)為了觀測光在玻璃磚不同表面的折射現(xiàn)象,某同學(xué)做了兩次實驗,經(jīng)正確操作插好了8枚大頭針,如圖2乙所示.圖中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針,其對應(yīng)出射光線上的2枚大頭針是P3和 (填“A”或“B”).

        圖2

        問題出在第(2)小題,玻璃磚的折射率參考答案是1.51±0.03.調(diào)查發(fā)現(xiàn),有些認(rèn)真畫圖的考生,由于作圖偏差,答案超出了參考答案給定的范圍而未能得分.相反,有些同學(xué)只是記得教材中的玻璃折射率為1.50,反而得分了.因此,這道題所涉及的玻璃磚是否應(yīng)采用有別于平時實驗的玻璃磚?

        [2009年第22(Ⅱ)題]在“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”實驗中,兩位同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑如圖3甲、乙所示.測量方法正確的是 (選填“甲”或“乙”).

        圖3

        本題選項缺乏技術(shù)含量,應(yīng)該再增加一幅將小球夾在測量爪刀口的照片,這樣就暴露出使用游標(biāo)卡尺技術(shù)上的錯誤.同時,本實驗中擺長是擺線懸掛點到小球頂點的繩長加上小球的半徑,繩長用毫米刻度尺,小球的直徑又何必用50分度的游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量呢?

        [2009年第22(Ⅰ)題]某同學(xué)從標(biāo)稱為“220V 25 W”、“220V 300W”、“220V 500W”的3只燈泡中任選1只,正確使用多用電表測量燈光阻值如圖4所示.該燈泡的阻值是_________Ω,標(biāo)稱的額定功率為______W.

        圖4

        本題考查多用電表的使用.從多用電表上不難讀出,該燈泡的阻值是160Ω,但在判斷測定的是哪個燈泡時,相當(dāng)多的同學(xué)計算得“220V 300W”的燈絲電阻是161Ω,一激動就選擇了“220V 300W”的燈泡.考生沒有認(rèn)真分析或者考試緊張而失分本來是咎由自取.問題是調(diào)查失分的同學(xué)發(fā)現(xiàn),許多優(yōu)秀的學(xué)生也在這里中招,包括當(dāng)年考上浙江大學(xué)的幾個同學(xué).如此看來,這道題的迷惑性太大,降低了評價考生的效度.

        (2011年第21題)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗時,已提供了小車、一端附有定滑輪的長木板、紙帶、帶小盤的細(xì)線、刻度尺、天平、導(dǎo)線.為了完成實驗,還須從圖5中選取實驗器材,其名稱是______(漏選或全選得零分);并分別寫出所選器材的作用__________.

        圖5

        本題答案:學(xué)生電源、電磁打點計時器、鉤碼、砝碼,或者電火花計時器、鉤碼、砝碼.學(xué)生電源為電磁打點計時器提供交流電源;電磁打點計時器(電火花計時器)記錄小車運動的位置和時間;鉤碼用以改變小車的質(zhì)量;砝碼用以改變小車受到的拉力大小,還可以用于測量小車的質(zhì)量.

        學(xué)生解答時出現(xiàn)了兩個問題:一是用鉤碼改變小車受到的拉力,因為平時就用10g的鉤碼進(jìn)行實驗,而照片中沒有顯示出這是50g的鉤碼(盡管命題人已經(jīng)將砝碼放在鉤碼邊).二是不用鉤碼,只選用砝碼.因為1盒砝碼,有200g 2只,100g 1只,50g 1只,20g 2只,10g 1只.把200g、100g的砝碼用來改變小車的質(zhì)量,5g、10g的砝碼用來改變小車受到的拉力,也能完成實驗.但這些都是與評分標(biāo)準(zhǔn)不相符的.

        (2013年第22題)采用如圖6所示的電路“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”.

        圖6

        (1)除了選用照片中的部分器材外,_____(填選項)

        (A)還需要電壓表; (B)還需要電流表;

        (C)還需要學(xué)生電源; (D)不再需要任何器材.

        (2)測量所得數(shù)據(jù)如表3.

        表3

        用作圖法求得電池的內(nèi)阻r=__________;

        (3)根據(jù)第5組所測得的實驗數(shù)據(jù),求得電流表內(nèi)阻RA=__________.

        第(1)小題的參考答案是(A),按照電路確實還需要電壓表.然而,有些同學(xué)認(rèn)為,照片中的電阻箱和電流表串聯(lián)起來,可以測定電源的路端電壓,何必再找電壓表呢?因此選擇了(D)選項.

        3 評價教學(xué)的指導(dǎo)性

        (2010年第21題)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中,某同學(xué)測得電流電壓的數(shù)據(jù)如表4所示.

        表4

        (1)用以上數(shù)據(jù)描繪電壓隨電流的變化曲線;

        (2)為了探究燈絲電阻與溫度的關(guān)系,已作出電阻隨電流的變化曲線如圖7所示,請指出圖線的特征,并解釋形成的原因.

        第(2)小題的參考答案是:電阻隨電流增大,存在3個區(qū)間,電阻隨電流的變化快慢不同.第1區(qū)間電流很小時,電阻變化不大;第2區(qū)間燈絲溫度升高快,電阻增大快;第3區(qū)間部分電能轉(zhuǎn)化為光能,燈絲溫度升高變慢,電阻增大也變慢.

        圖7

        這道小題要求較高,經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)幾乎沒有學(xué)生從3個區(qū)間分析,而是簡單地說隨著電流怎大,熱功率增大,溫度升高,電阻增大.在解釋形成的原因時,考生還不知道輻射是與溫度的4次方成正比的,因此圖線的特征和形成原因的解釋已經(jīng)超過了中學(xué)教學(xué)的水平,失去評價中學(xué)教學(xué)的指導(dǎo)性.

        4 試題設(shè)計的合理性

        2010年第21題(題目同上)第(1)小題要構(gòu)建坐標(biāo)系,描繪11個數(shù)據(jù)點,方能描繪電壓隨電流的變化曲線,只有4分分值,考生覺得得不償失.

        2011年第22題(題目同上)第(1)小題要描繪14個數(shù)據(jù)點,連接3條直線.根據(jù)直線數(shù)據(jù)進(jìn)行3個復(fù)雜的數(shù)字運算,算后再進(jìn)行評價.然而分值只有10分,調(diào)查發(fā)現(xiàn),大多數(shù)考生放棄這道題.

        作為理科綜合考試,物理設(shè)計試題時要考慮對化學(xué)、生物學(xué)科的影響.如果物理試題過難、過繁,學(xué)生將物理試題放在最后解答,最終影響的還是物理學(xué)科,從而不能達(dá)到命題人的意圖.

        分析上述試題,并非否認(rèn)浙江省的物理實驗命題.事實上,浙江省的物理實驗試題是獲得中學(xué)教師的好評的,瑕不掩瑜.分析問題,是希望高考試題充分發(fā)揮高考評價的功能,充分發(fā)揮對新課改的指導(dǎo)作用,充分考慮中學(xué)生的認(rèn)知特點,設(shè)計的問題應(yīng)合理、嚴(yán)密,不能有科學(xué)性的差錯,不能讓思維發(fā)散、縝密的考生吃虧.

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