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        對2016年高考北京卷物理實驗題的一點思考
        ——關于選項設置與解答

        2016-12-12 05:37:02李志剛
        物理通報 2016年11期
        關鍵詞:物理實驗

        崔 琰 李志剛

        (北京市海淀區(qū)教師進修學校 北京 100195;北航實驗學校中學部 北京 100191)(中國人民大學附屬中學 北京 100080)(收稿日期:2016-06-09)

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        對2016年高考北京卷物理實驗題的一點思考
        ——關于選項設置與解答

        崔 琰 李志剛

        (北京市海淀區(qū)教師進修學校 北京 100195;北航實驗學校中學部 北京 100191)(中國人民大學附屬中學 北京 100080)(收稿日期:2016-06-09)

        2016年高考北京物理的實驗題考查了“驗證機械能守恒定律”這個力學實驗,繼2015年考查“單擺”實驗后,延續(xù)了考查力學實驗的“傳統(tǒng)”.該題以“驗證機械能守恒定律”為實驗目的,將儀器選取、數(shù)據(jù)處理、誤差分析和函數(shù)圖像關系融合為一道考題,突出考查學生對物理實驗中實驗操作的理解和實驗后的評估分析.此考題出題靈活、富有新意、綜合性強,考查考生是否真正獨立地做過相關實驗,是否真正思考了有關實驗原理、實驗器材的選擇、實驗操作、實驗數(shù)據(jù)的處理、實驗誤差的分析以及創(chuàng)新實驗設計等內容,能力考查全面,具有一定的區(qū)分度.本文對該題第(4)問的誤差原因進行分析,試著探討除了試題給出的選項之外,產生誤差的其他可能性,并對第(5)問的解答進行了一些思考,希望能夠起到拋磚引玉的作用.

        【題目】[2016年高考北京理綜卷第21題(2)]

        利用圖2裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗.

        圖2 實驗裝置

        (1)~(3)略

        (4)大多數(shù)學生的實驗結果顯示,重力勢能的減少量大于動能的增加量,原因是________.

        A.利用公式v= gt計算重物速度

        C.存在空氣阻力和摩擦阻力的影響

        D.沒有采用多次實驗取平均值的方法

        (5)某同學想用下述方法研究機械能是否守恒:在紙帶上選取多個計數(shù)點,測量它們到起始點O的距離h,計算對應計數(shù)點的重物速度v,描繪v2-h圖像,并做如下判斷:若圖像是一條過原點的直線,則重物下落過程中機械能守恒.請你分析論證該同學的判斷依據(jù)是否正確.

        思考:第(4)問A和B選項已經默認重物下落的加速度為g,則重力勢能的減少量與動能的增加量相等,故錯誤.D選項的操作中會出現(xiàn)偶然誤差,但題干中強調了“大多數(shù)學生的實驗結果”,應體現(xiàn)為系統(tǒng)誤差,故錯誤.

        正確答案為C選項,由于阻力的存在,造成減少的重力勢能并沒有完全轉化為增加的動能.但細想一下這個實驗的操作過程,會發(fā)現(xiàn):在紙帶下落過程中,不可避免地會出現(xiàn)限位孔上方部分紙帶與下方紙帶不共線的情況.在此情況下,打點計時器(或其一部分)必然會與下落的紙帶有接觸,并產生彈力,這個彈力有豎直向上的分量,造成對紙帶下落運動的阻礙.所以,造成重力勢能的減少量大于動能的增加的原因,不僅僅是題目中所給出的“存在空氣阻力和摩擦阻力的影響”,還有一部分是彈力作為阻力的影響.筆者認為籠統(tǒng)地將原因歸為“存在阻力的影響”更加妥當一些.另外,對這個實驗結果的影響中,還可能有空氣浮力的因素(空氣阻力和空氣浮力不同,就像水中浮力與粘滯阻力不同,空氣浮力大約為重力的0.02%).

        第(5)問延續(xù)了近幾年實驗題中對數(shù)據(jù)處理和函數(shù)圖像理解的考查內容.但今年的問題與往年不同的是,改成了對實驗結果的評估判斷.很多考生對這一問的答案有一些疑惑:到底答案應該是“正確但不完美”,還是“不正確”呢?

        北京高考物理的實驗題連續(xù)4年考查了對函數(shù)圖像的理解,已經成為了實驗題考查的“傳統(tǒng)”,不僅是對高考命題指導思想的體現(xiàn),也是對物理學科本質的挖掘.這種命題思路,對高中物理實驗教學必然會產生積極的影響.

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