丁 駿

(江蘇省口岸中學 江蘇 泰州 225321)(收稿日期：2016-06-20)

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對2016年高考江蘇卷力學實驗題的評析

丁 駿

(江蘇省口岸中學 江蘇 泰州 225321)(收稿日期：2016-06-20)

2016年江蘇高考卷力學實驗題的命題方式體現(xiàn)了創(chuàng)新理念，從試題設置和提問中得到兩點啟示．結(jié)合高中物理實驗室裝備的儀器，對題中所給數(shù)據(jù)進行深入分析，發(fā)現(xiàn)在部分數(shù)據(jù)設置、實驗的可操作性、精確性、系統(tǒng)誤差上存在一些疑惑和不足．

力學 實驗題 啟示 疑惑 不足

2016年高考江蘇物理試卷實驗題延續(xù)了“一電一力”的格局，較全面地覆蓋了基本實驗技能的各個方面．突出考查了學生的動手操作能力．筆者在分析和解答力學實驗題時既有驚喜又有疑惑，具體分析如下.

圖1 驗證機械能守恒的實驗裝置

(1)ΔEp=mgh計算鋼球重力勢能變化的大小，式中鋼球下落高度h應測量釋放時的鋼球球心到之間的豎直距離( )

A．鋼球在A點時的頂端

B．鋼球在A點時的球心

C．鋼球在A點時的底端

圖2

(3)表1為該同學的實驗結(jié)果

表1 實驗結(jié)果

他發(fā)現(xiàn)表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異，認為這是由于空氣阻力造成的．你是否同意他的觀點？請說明理由．

(4)請你提出一條減小上述差異的改進建議．

江蘇省教育考試院發(fā)布的參考答案：(1)B；(2)1.50；1.50；(3)不同意，因為空氣阻力會造成ΔEk小于ΔEp，但表中ΔEk大于ΔEp；(4)分別測出光電門和球心到懸點的長度為L和l，計算ΔEk時，將v折算成鋼球的速度．

1 兩點啟示

(1)重視知識的全覆蓋

今年考了刻度尺讀數(shù)，這是初中就要求會讀、會使用的測量工具，查閱了2004—2015年的江蘇卷得知，這是江蘇新課程改革以來首次考查刻度尺的讀數(shù)，雖然高考考試說明中對刻度尺的讀數(shù)有要求，由于刻度尺的讀數(shù)是中考考查的內(nèi)容，造成大部分教師的忽視，甚至出現(xiàn)部分教師認為一定不會考查，這次出現(xiàn)在江蘇高考試卷，就是在提醒江蘇所有教師和學生，只要是課標上要求的內(nèi)容，必須講到位，不能出現(xiàn)隨意不講或講不到位的現(xiàn)象．也提醒我們教師不要以為多年不考的內(nèi)容就一定不會考，只要考試說明上要求的內(nèi)容，無論多么簡單也會考查．也就是要求我們教師和學生把高中應知應會的內(nèi)容都要掌握，才能為進入高校打下良好的物理基礎(chǔ)．

(2)重視創(chuàng)新的滲透

題目第(3)、(4)問打破了常規(guī)，在驗證機械能守恒實驗中一般出現(xiàn)的是減少的重力勢能一般大于增加的動能，理由就是由于空氣阻力做負功的原因，現(xiàn)在出現(xiàn)了逆反現(xiàn)像，還問是否由于空氣阻力的原因，對于第3問是容易回答的，那么對于第4問就要求我們找到問題的根源，在平常的教學中，我們也會遇到這問題，一般情況我們的回答是由于初速度不為零造成的，現(xiàn)在題目的主干中明確寫出鋼球由靜止釋放，這時就需要學生冷靜思考分析表格中數(shù)據(jù)，從表格中數(shù)據(jù)可以看出由于動能的增加量始終大于重力勢能的減少量，所以一定是由于系統(tǒng)造成的．這種創(chuàng)新考法提醒我們學生和教師不僅要做實驗，而且要認真做實驗，把我們每次試驗中遇到的異樣情況加以分析，找到原因并提出解決問題的辦法，因為創(chuàng)新就是在這些幾乎可以忽略的異樣現(xiàn)像中產(chǎn)生或者有新的發(fā)現(xiàn)．還要求學生不僅要做好基本實驗，而且要求學生對這些基礎(chǔ)實驗加以適當改進實現(xiàn)知識的融會貫通．也就是說不能把知識學死，而應當帶著思考去學習，這樣才會越學越活．

2 3個疑惑

(1)表格中設置的數(shù)據(jù)不盡合理

(2)遮光條的寬度過大造成操作上的不方便

中學實驗室中遮光條的寬度一般是1 cm，并不是1.5 cm，根據(jù)第二問中的計算的速度大小為1.50 m/s，結(jié)合第(3)問中的動能增加的大小可以推知小球和遮光條的總質(zhì)量應該在44.8～264.8 g 之間，中學實驗室能夠提供的鋼球的質(zhì)量分別是53.0 g，30.2 g，12.0 g．可以推知鋼球的質(zhì)量應為30.2 g，那么遮光條的質(zhì)量為14.6 g，經(jīng)測量30.2 g鋼球的直徑為1.90 cm，如果采用寬度為1.50 cm的遮光條在操作上是很難粘連在直徑為1.90 cm的鋼球下面的，除非焊接在鋼球上，在中學實驗室不具備這樣的條件．

(3)遮光條的質(zhì)量過大造成不可忽略的系統(tǒng)誤差

3 4個不足

筆者查閱了2000—2015年全國各地的高考試卷，沒有哪一年哪個省份利用單擺的裝置來驗證機械能守恒，一般都是用來測定擺動的周期來計算當?shù)氐闹亓铀俣龋畱撜f這種考法今年江蘇是個創(chuàng)新，筆者在網(wǎng)上搜索了一下，發(fā)現(xiàn)只有高考模擬考試的試卷考過一次類似的題目，題目如下.

【例1】某同學設計了一個用單擺的實驗裝置驗證機械能守恒的實驗如圖3所示,通過光控門，可以從時間顯示儀上讀小球擋光的時間．他的實驗步驟是：

圖3 單擺實驗裝置

(1)用刻度尺測出擺線長L，再用游標卡尺測量擺球的直徑如圖4所示．

圖4 用游標卡尺測量擺球的內(nèi)徑

(3)斷開時間顯示儀開關(guān)，撤去光控門，將擺球拉離平衡位置一個很小的角度(θ<10°)，由靜止釋放擺球，用秒表測出擺球作N次全振動的時間是t2.

回答：擺球的直徑是d=______cm

用秒表測出擺球作N次全振動的時間時應在擺球經(jīng)過____時開始計時，當?shù)氐闹亓铀俣仁莀___(用字母表示各物理量)

在誤差允許的范圍內(nèi)得到dt2=____(用字母表示各物理量)，就驗證了擺球運動過程中機械能守恒．

為減小實驗誤差，在體積相同的條件下，擺球應選用______(實心、空心)金屬球．

根據(jù)實驗設計的3個基本原則：簡便性、可行性、精確性，筆者覺得江蘇卷中用來驗證機械能守恒的實驗裝置存在4個方面的不足之處，一是采用的細線不好找，要求細線的質(zhì)量很輕、很細并且在較大作用力范圍內(nèi)細線長度的變化量要極小并且細線的彈性勢能要幾乎保持不變，在目前的中學實驗條件下不容易找到這種材料；二是遮光條對小球做功不好計算，由于遮光條的質(zhì)量占到鋼球質(zhì)量的一半，所以不能忽視遮光條對鋼球做的功，由于遮光條和鋼球組成系統(tǒng)的重心不易判斷，所以遮光條對小球做的功不好計算，這就造成了不可忽略的系統(tǒng)誤差；三是要判斷鋼球在豎直平面擺動，憑肉眼是做不到的；四是操作起來不方便，如果小球和遮光條的總質(zhì)量為44.8 g，那么第(3)問中擺的高度范圍為11.5～69.1 cm之間，在高度69.1 cm處．如果擺長為100 cm，那么最大的擺動角度大約在72°，讓小球從這樣一個大角度擺動通過光電門，并且還要是在豎直平面內(nèi)擺動操作起來是很困難的．如果能夠完善以上4個不足，那么該題的命制就是成功的．筆者覺得作為高考試題具有廣泛的社會影響，實驗題在創(chuàng)新的同時兼顧試題的科學性、嚴謹性、可行性．這樣為廣大中學教師和學生樹立一個很好的榜樣，起到很好的引導作用．

丁駿(1964- )，男，中教高級，主要從事中學物理教學及研究.

考試與評價研究