□中央民族大學(xué)附屬中學(xué)海南陵水分校 陶艷紅

著力提高學(xué)生物理實驗的作圖和讀圖能力
——從2016年海南高考物理力學(xué)實驗題說起

□中央民族大學(xué)附屬中學(xué)海南陵水分校 陶艷紅

圖（b）

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析，該同學(xué)認(rèn)為物塊的運動為勻加速運動。回答下列問題：（1）在打點計時器打出B點時，物塊的速度大小為在打出D點時，物塊的速度大小為保留兩位有效數(shù)字）（2）物塊的加速度大小為。（保留兩位有效數(shù)字）分析一：根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于整段的平均速度，可得，

分析二：逐差法。題目中打點計時器給出了四段，如果單單拿出第二問，會想到用逐差法解決：

新課程要求物理教師在STSE（STSE是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、社會（Society）、環(huán)境（Environment）的英文縮寫）教育理念的指導(dǎo)下開展新教學(xué)，注重學(xué)生的情感體驗，培養(yǎng)學(xué)生的實踐、探究、合作和創(chuàng)新等能力，落實新課程理念的最好辦法就是將其核心主張融入高考中，體現(xiàn)在物理實驗教學(xué)中的一點便是：數(shù)據(jù)處理從逐差法傾向為圖像法。

翻閱海南近幾年的物理高考試題，其對學(xué)生的做圖能力、讀圖能力要求較高，比如2009年“測定電源內(nèi)電阻和電動勢”：描點作圖；2011年“驗證機(jī)械能守恒實驗”描點作圖；2012年“探究彈簧彈性勢能與形變量關(guān)系”：描點作圖；2014年“測定電源內(nèi)電阻”：讀圖填空；2015年“電容器電壓隨時間變化”：描點作圖。

2016年的高考試題第11題如下：某同學(xué)利用圖（a）所示的實驗裝置探究物塊速度隨時間的變化。物塊放在桌面上，細(xì)繩的一端與物塊相連，另一端跨過滑輪掛上鉤碼。打點計時器固定在桌面左端，所用交流電源頻率為50Hz。紙帶穿過打點計時器連接在物塊上。啟動打點計時器，釋放物塊，物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運動。打點計時器打出的紙帶如圖（b）所示（圖中相鄰兩點間有4個點未畫出）。

保留兩位有效數(shù)字后結(jié)果為a=2.0m/s2

分析三：圖像法處理，并添加趨勢線：

因為需要求的是加速度，即x（t）的二次導(dǎo)數(shù)，因此不需要時間的初始值，只需要時間的步長滿足0.1s。A到E為勻變速直線運動的一部分，設(shè)t=0時刻，位于A點，x=0；則t= 0.1s時位于B點，x=4.6110-2m；t=0.2s時位于C點，x= 1.1210-2m；t=0.3s時位于D點，x=19.8110-2m；t=0.4s時位于E點，x=30.4210-2m。

圖1 x-t

可以看出，由于給出四段距離，分析一和分析二都充分地利用了數(shù)據(jù)，兩種方法沒有區(qū)別，只不過分析一先取了有效數(shù)字，導(dǎo)致結(jié)果稍有不同，再取有效數(shù)字，便又完全一樣。用逐差法誤差更小，但分析一明顯比分析二更簡單、明了，這是逐差法之所以不再作為一種普遍要求的原因。然而涉及紙帶上有六段及以上的時候呢？分析一就顯得粗糙，分析二太難，所以分析三中的作圖法就更實用。

從中學(xué)教材也可以看到計算機(jī)技術(shù)帶來的變化，必修教材在“打點計時器測速度”和“研究平拋運動軌跡”中提到了“傳感器和計算機(jī)”，在“功與速度變化關(guān)系”實驗后提到“利用數(shù)表軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理”。

利用計算機(jī)作圖是一種信息技術(shù)能力，利用紙筆描點作圖就要求較強(qiáng)的實踐能力和動手能力，讓學(xué)生分析自己做出的圖像，就能體會圖像法在得出規(guī)律、誤差分析過程中的優(yōu)越性，實驗數(shù)據(jù)和圖像結(jié)果的參差不齊可以讓學(xué)生進(jìn)一步理解“誤差分析”的必要性和重要性。但在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)生對作圖并不“感冒”，看到描點作圖的題目經(jīng)常草草了事，畫不準(zhǔn)確，畫不美觀，有時候雖然圖不“準(zhǔn)確”并不影響解答后續(xù)題目，但不利于學(xué)生養(yǎng)成一絲不茍的科學(xué)探究精神。