物理作為一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，無(wú)論在物理研究過(guò)程中，還是物理教學(xué)中實(shí)驗(yàn)都扮演著不可或缺的重要角色，同時(shí)也是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生能力的前提。

物理教學(xué)大綱中也明確的要求了大量的演示實(shí)驗(yàn)及學(xué)生實(shí)驗(yàn)，旨在通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)建立對(duì)物理概念和規(guī)律的理解，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。北京市中考物理中?duì)實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)、能力的考查也占大了相當(dāng)大的比重，而近幾年尤其突出了對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)綜合能力的考查，諸如證偽題、實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格設(shè)計(jì)等，這類的題目也逐步成為中考物理中區(qū)分度最大的一類題目，各個(gè)區(qū)的模擬題中也不斷嘗試推陳出新。為了能夠幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)的過(guò)程對(duì)這類問(wèn)題縷清思路，接下來(lái)我們針對(duì)這幾類問(wèn)題進(jìn)行分析。

1.證偽題要清晰變量與結(jié)論間的關(guān)系

證偽題對(duì)于考查學(xué)生的物理現(xiàn)象分析能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力都有著不可替代的作用，但很多學(xué)生甚至命題老師在處理這類問(wèn)題的過(guò)程中都經(jīng)常出現(xiàn)偏差。

證偽題一般可以分為兩類，一類是利用控制變量法證明某結(jié)論或找到歸因，這類問(wèn)題的關(guān)鍵在于確定改變的變量是什么。舉個(gè)例子：

例1.小紅想利用實(shí)驗(yàn)研究影響液體壓強(qiáng)大小的因素，于是她找來(lái)扎有橡皮膜的平底試管，逐漸往試管中加水，發(fā)現(xiàn)加水越多橡皮膜凸起越厲害，所以她得出結(jié)論：液體越重，產(chǎn)生的壓強(qiáng)越大。請(qǐng)你利用已有器材證明她的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，請(qǐng)你寫出實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

參考答案：將平底試管傾斜放置，觀察到橡皮膜凸起程度變小，所以小紅的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。

這個(gè)問(wèn)題要證明的是“液體越重，產(chǎn)生的壓強(qiáng)不一定越大”，由這個(gè)結(jié)論很容易看出需要改變的變量是液體的重力，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)使重力變大時(shí)壓強(qiáng)不一定變大。而參考答案改變的物理量是傾斜角度或者說(shuō)深度，當(dāng)橡皮膜的凸起程度變化時(shí)說(shuō)明傾斜角度或者說(shuō)深度對(duì)壓強(qiáng)大小的有影響，即出現(xiàn)了邏輯問(wèn)題，與題目要求不符，所以找對(duì)需要改變的變量很關(guān)鍵。

例2.小東利用圖1所示裝置，探究壓力的作用效果。其中A和B是作為支架的木塊，C為彈性很好的鋼板尺。M表示形狀相同、質(zhì)量不同的金屬塊。小東在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著金屬塊M的質(zhì)量變大，鋼板尺C的彎曲程度也變大。于是小東得出結(jié)論：“在受力面積一定時(shí)，物體M的重力越大，鋼板尺C的彎曲程度就越大?！闭?qǐng)你利用現(xiàn)有器材，重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明小東的結(jié)論不正確。請(qǐng)你簡(jiǎn)述（1）實(shí)驗(yàn)步驟；（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；（3）實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)論。

參考答案：（1）實(shí)驗(yàn)步驟：保持物體M的質(zhì)量不變，把鋼板尺C的一端逐漸抬高。（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：可以觀察到鋼板尺C的彎曲程度逐漸變小。（3）實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)論：金屬塊M的質(zhì)量（重力）沒(méi)有變化，鋼板尺C的彎曲程度發(fā)生了變化。這就可以說(shuō)明小東的結(jié)論不正確。

這個(gè)參考答案出的問(wèn)題跟例1類似，也是沒(méi)有找對(duì)自變量，參考答案證明的是傾角對(duì)壓力作用效果的影響。這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中其實(shí)需要改變物體的重力，但要保證壓力作用效果不變。利用現(xiàn)有器材只能將鋼尺豎直放置，施加力F將M在鋼尺旁靜止；換更大質(zhì)量的M，用同樣的力使其在鋼尺旁靜止。重力改變，但鋼尺的形變程度未變，從而證明小東的結(jié)論不準(zhǔn)確。

另一類證偽題主要是通過(guò)測(cè)量的方法證明某一結(jié)論。諸如2015中考物理題中的第38題。

例3.學(xué)校組織學(xué)生參觀中國(guó)科技館，同學(xué)們?cè)凇疤剿髋c發(fā)現(xiàn)A 廳”里面看到一個(gè)十分有趣的“物體上滾？”的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將雙圓錐體輕輕放在傾斜軌道的最低端，看到雙圓錐體從靜止向軌道高處滾去。實(shí)驗(yàn)引起了同學(xué)們的討論，小軍認(rèn)為“雙圓錐體上滾”是真的，眼見(jiàn)為實(shí)；小樂(lè)認(rèn)為“雙圓錐體上滾”是錯(cuò)覺(jué)，雙圓錐體不可能自動(dòng)由低處向高處運(yùn)動(dòng)。小樂(lè)和小軍為證明各自的觀點(diǎn)，取了兩根木條放在水平桌面上，將木條左端墊高，做成一個(gè)傾斜軌道，將雙圓錐體放在軌道右端，如圖2 甲所示，由靜止釋放后雙圓錐體向軌道高處滾去，雙圓錐體最終停在軌道左端，如圖2乙所示。這個(gè)實(shí)驗(yàn)成功再現(xiàn)了在科技館看到的現(xiàn)象。

請(qǐng)你根據(jù)圖2甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)，選擇適當(dāng)?shù)钠鞑?，通過(guò)測(cè)量判斷小軍和小樂(lè)誰(shuí)的觀點(diǎn)正確，寫出你的測(cè)量方法并簡(jiǎn)要說(shuō)明。

本題便可以通過(guò)測(cè)量圓錐體在軌道兩端重心的高度來(lái)進(jìn)行解決，非常具有代表性，不做贅述。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題緊扣自變量、因變量和控制變量

例4實(shí)驗(yàn)桌上有如下器材：符合實(shí)驗(yàn)要求的電源一個(gè)、電流表和電壓表各一只、開(kāi)關(guān)一個(gè)、各種阻值已知的定值電阻和導(dǎo)線若干。要求從實(shí)驗(yàn)桌上選擇適當(dāng)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明：“電阻消耗的電功率與該電阻的阻值成正比”。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求回答下列問(wèn)題：

（1）在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，控制變量是__________________。

（2）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。

（3）寫出第一次實(shí)驗(yàn)完整的步驟并設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)表格。

我認(rèn)為在上述題目中第一個(gè)問(wèn)題是很關(guān)鍵的，但問(wèn)的不妥。根據(jù)所要證明的結(jié)論可知在這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)當(dāng)中自變量和因變量分別是電阻和電功率，但所有的物理規(guī)律都是有前提條件的，也就是得到該結(jié)論中需要控制的變量。盡管學(xué)生很容易答出所需要的控制變量是“電流”，但要去證明一個(gè)不完整的結(jié)論本身是有問(wèn)題的，有明顯的“投其所好”傾向。

當(dāng)明確了自變量、因變量和控制變量后，第二、三問(wèn)當(dāng)中的電路圖和實(shí)驗(yàn)步驟并不難完成：要控制“電流”變量，則利用串聯(lián)電路；要求得因變量“電功率”，則需測(cè)得電阻兩端的電壓和電流，利用公式P=UI計(jì)算即可。

3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格的兩個(gè)基本原則

在表格設(shè)計(jì)當(dāng)中我認(rèn)為需要注意各物理量之間的關(guān)系，尤其有兩個(gè)基本原則需要特別注意。

A.設(shè)計(jì)表格的第一個(gè)原則是要弄清實(shí)驗(yàn)步驟中涉及到哪些物理量及其單位，比如這個(gè)題目當(dāng)中涉及到的有R、U、I、P，各自的單位需要再物理量后標(biāo)注。

B.這些物理量的順序要把握兩點(diǎn)：（1）自變量在前，因變量在后；（2）已知量在前，測(cè)量量在中，計(jì)算量在后。比如上題中自變量R應(yīng)該在因變量P的前邊；另外R屬于已知量應(yīng)該在測(cè)量量U、I的前邊，P屬于計(jì)算量應(yīng)該在測(cè)量量U、I的后邊。

把握好以上兩點(diǎn)基本原則表格設(shè)計(jì)的題目基本就迎刃而解了。

以上對(duì)于實(shí)驗(yàn)大題的幾點(diǎn)分析對(duì)于解題有一定的幫助，但從學(xué)生物理分析能力培養(yǎng)的角度來(lái)講還是需要從平時(shí)的教學(xué)過(guò)程中下力氣，把平時(shí)教學(xué)中的一些實(shí)驗(yàn)講透徹是非常關(guān)鍵的，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中自變量、因變量以及相應(yīng)的結(jié)論進(jìn)行深入分析，這里以比熱容概念建立的過(guò)程為例進(jìn)行說(shuō)明。

為了研究不同的物質(zhì)的吸熱本領(lǐng)，我們常取等質(zhì)量的水和食用油，用相同的加熱裝置同時(shí)加熱，通過(guò)溫度計(jì)測(cè)量水和食用油溫度隨時(shí)間的變化，很多老師往往直接得到物質(zhì)的種類對(duì)吸放熱多少的影響，但其實(shí)不然。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中可以做三組對(duì)比。（1）是等質(zhì)量同種物質(zhì)加熱過(guò)程中溫度隨時(shí)間的關(guān)系，它其實(shí)反映出來(lái)的是t與Q的關(guān)系；（2）是等質(zhì)量的不同物質(zhì)加熱相同時(shí)間溫度與物質(zhì)種類的關(guān)系，它反映的是t與c的關(guān)系；（3）是對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)再挖掘，分析等質(zhì)量的不同物質(zhì)提升相同溫度所需時(shí)間與物質(zhì)種類的關(guān)系，探究Q與c的關(guān)系。這三組對(duì)比分別在三個(gè)層次，只有都講透徹學(xué)生才會(huì)理解的更加深刻。

在平時(shí)的教學(xué)過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析，提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解水平，讓學(xué)生能夠深刻體會(huì)自變量、因變量間的關(guān)系，正確領(lǐng)悟控制變量法的精髓，才能做到在考場(chǎng)中有的放矢，在“區(qū)分度”中脫穎而出。

（作者單位：北師大附屬實(shí)驗(yàn)中學(xué)）