例談高考命題正成為探究性物理教學的引領者

高 俊

(江蘇省句容高級中學,江蘇句容 212400)

近幾年來,高考命題專家在命題上極力創設新情境,又在推陳出新上下功夫,這對于指引導中學物理探究教學能起到很好的引領作用.我們作為奮戰在教學第一線的教師有理由相信,高考命題正在成為探究性物理教學強有力的引領者,她正在引領物理教師們進行著一場革命——革“簡單重復、不講效益的題海戰術”的命.下面就以2008—2011年江蘇省高考物理實驗題為例,做一分析和探討.

圖1

例1.(2011年江蘇高考物理卷第10題)某學生用如圖1所示的實驗裝置來驗證“力的平行四邊形定則”.彈簧測力計 A掛于固定點P,下端用細線掛一重物 M.彈簧測力計 B的一端用細線系于O點,手持另一端向左拉,使結點O靜止在某位置.分別讀出彈簧測力計 A和B的示數,并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和拉線的方向.

因本文篇幅有限,第(1)問從略.

(2)下列不必要的實驗要求是_______.(請填寫選項前對應的字母)

(A)應測量重物M所受的重力.

(B)彈簧測力計應在使用前校零.

(C)拉線方向應與木板平面平行.

(D)改變拉力,進行多次實驗,每次都要使O點靜止在同一位置.

(3)某次實驗中,該同學發現彈簧測力計 A的指針稍稍超出量程,請您提出兩個解決辦法.

評析:本題重在考查“力的平行四邊形定則”的實驗思想——力的等效代替.這是學生熟知的實驗,也正是由于太熟悉,平時題目做得太多了,學生會“上當”,排除(D)選項也選(A)選項!命題人把學生平時做實驗時兩彈簧測力計拉橡皮筋改為拉重力一定的物體!這里,命題人要破的是“學生只知其然而不知其所以然以及效率低下的題海戰術”;立的是“方法為重,善于發現新情景,探究新問題的意識”.

本題并不難,只要學生能快速發現命題人把拉橡皮筋改為拉重物這一變化想到兩彈簧測力計中拉力的合力一定與重物的重力等大而反向,所以完全不需要每次都要使O點靜止在同一位置!對新情況進行新的探究,學生如有探究意識,題中的第(2)問是很容易選出正確答案(D)的!本題較好地體現了物理實驗的探究思想,還在問題的設置上呈現開放性,對引導中學物理實驗探究教學有很好的引領作用.

例2.(2008年江蘇高考物理卷第10題)某學生想要了解導線在質量相同時,電阻與截面積的關系,他選取了材料相同、質量相等的5卷導線,進行了如下實驗.

第(1)問從略.

(2)該學生經實驗測量及相關計算得到如下數據,見表1所例.

表1

請你根據以上數據判斷,該種導線的電阻R與截面積S是否滿足反比關系?若滿足反比關系,請說明理由;若不滿足,請寫出R與S應滿足的關系.

(3)若導線的電阻率 ρ=5.1×10-7Ω?m,則表 1中阻值為3.1 Ω的導線長度l=_________.(結果保留2位有效數字)

[答案:(2)不滿足,R與S2成反比(或 RS2=常量);(3)19 m.]

解析:(2)直接用兩組 R、S值相乘(50×0.784=39.2,10.0×1.753=17.53),可得 RS明顯不相等,便能迅速判斷結果“不滿足”;同時可簡單計算出50.0×0.9994≈50×1,10×1.4944≈10×1.54=50,兩者接近相等,即 R與d的4次方成反比,可迅速得出 R與S2成反比.計算時經過一番觀察后的比較研究,選擇合適的數據可使自己的計算簡單方便.如本題中的(50.0,0.999,0.784)和(10.0,1.494,1.753).

評析:本題是考查學生非常熟悉的電阻定律,也正是由于太熟悉、平時題目做得太多了,所以有些學生會不假思索地作出導線的電阻 R與截面積S滿足反比關系的判斷而落入“陷阱”,這又是題海戰術的悲哀!命題人重在破“學生重結論,輕條件,不尊重實驗數據”的壞習慣;立“發現新條件,收集新信息,確立新方案”的探究習慣.

例3.(2010年江蘇高考物理卷第11題)為了探究受到空氣阻力時,物體運動速度隨時間的變化規律,某同學采用了“加速度與物體質量、物體受力關系”的實驗裝置(如圖2所示).實驗時,平衡小車與木板之間的摩擦力后,在小車上安裝一薄板,以增大空氣對小車運動的阻力.

圖2

第(1)問從略.

(2)從紙帶上選取若干計數點進行測量,得出各計數點的時間t與速度v的數據如表2所列.

表2

請根據實驗數據作出小車的v-t圖像.

(3)通過對實驗結果的分析,該同學認為:隨著運動速度的增加,小車所受的空氣阻力將變大,你是否同意他的觀點?請根據v-t圖像簡單闡述理由.

圖3

解析:(2)根據表 2中的數據,確定 t的范圍從0設置到2.5 s,而v則從0到0.30 m/s變化.設好刻度,根據數據確定對應點的位置,再將各個點用一條平滑的曲線連起來,如圖3所示.

(3)同意.在 v-t圖像中,速度越大時,加速度越小,小車受到的合力越小,則小車受到的空氣阻力越大.

例4.(2009年江蘇高考物理卷第11題)“探究加速度與物體質量、物體受力的關系”的實驗裝置如圖4所示.

圖4

第(1)問從略.

(2)平衡摩擦力后,將5個相同的砝碼都放在小車上.掛上砝碼盤,然后每次從小車上取1個砝碼添加到砝碼盤中,測量小車的加速度.小車的加速度 a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數據如表3所列.

請根據實驗數據作出a-F的關系圖像.

(3)根據提供的實驗數據作出的a-F圖線不通過原點,請說明主要原因.

解析:(2)根據表3中的數據,確定F的范圍從0設置到1 N,而a則從0到3 m/s2變化.設好刻度,根據數據確定對應點的位置,再將各個點用一條直線連起來,并延長交與坐標軸某一點.如圖5所示.

圖5

(3)處理圖像問題要關注圖線的斜率、截距、面積等物理意義.能正確理解這些量的意義,則很多問題將會迎刃而解.與縱坐標相交而不過原點,該交點說明當不掛砝碼時,小車仍有加速度,即繩對小車仍有拉力.從這拉力的來源考慮,很容易得到答案,是因為砝碼盤的重力.而在第(2)問的表3中只給出了砝碼的總重力,而沒有考慮砝碼盤的重力.

評析:例3與例4用的是同一實驗裝置,但它們已分別在探究的內容上、研究的方法上刻意進行了創新.特別是例4,命題人有意交代了“平衡摩擦力后“,這就意味著本題中摩擦力已不再是系統誤差的成因.但學生在頭腦中根深蒂固的認識是:摩擦力就是引起了本實驗的系統誤差!所以不少考生在回答第(3)問時,便會毫不猶豫地說:主要原因是摩擦力.

上述這4道高考試題都是基礎型的題目,都是考生“熟知”的題.但正因為考生平時經過了“千錘百煉”,幾乎練成了“條件反射”,強化了一些機械性的結論,考生一旦遇到新的情景出現時就會上當!這都是“題海戰術”出的錯!解決這4道題,只要考生懂得基本原理、掌握研究方法,根本不需要反反復復的“苦練”.要正確破解這4道題,更關鍵的是考生要有善于發現新問題、研究新情況的探究意識和習慣.

近幾年來的江蘇高考物理題啟示我們,物理教師在平時的教學和復習教學中,應該多思考一些新的探究問題,著力培養學生進行探究學習的好習慣.