對2016年高考北京卷物理實驗題的一點思考
——關(guān)于選項設(shè)置與解答

崔 琰 李志剛

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

?

對2016年高考北京卷物理實驗題的一點思考
——關(guān)于選項設(shè)置與解答

崔 琰 李志剛

(北京市海淀區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校 北京 100195；北航實驗學(xué)校中學(xué)部 北京 100191)(中國人民大學(xué)附屬中學(xué) 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(jī)械能守恒定律”這個力學(xué)實驗，繼2015年考查“單擺”實驗后，延續(xù)了考查力學(xué)實驗的“傳統(tǒng)”．該題以“驗證機(jī)械能守恒定律”為實驗?zāi)康?，將儀器選取、數(shù)據(jù)處理、誤差分析和函數(shù)圖像關(guān)系融合為一道考題，突出考查學(xué)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(qiáng)，考查考生是否真正獨立地做過相關(guān)實驗，是否真正思考了有關(guān)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(shè)計等內(nèi)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(jìn)行分析，試著探討除了試題給出的選項之外，產(chǎn)生誤差的其他可能性，并對第(5)問的解答進(jìn)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(jī)械能守恒定律”實驗．

圖2 實驗裝置

(1)～(3)略

(4)大多數(shù)學(xué)生的實驗結(jié)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(xué)想用下述方法研究機(jī)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(yīng)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(jī)械能守恒．請你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確．

思考:第(4)問A和B選項已經(jīng)默認(rèn)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(qiáng)調(diào)了“大多數(shù)學(xué)生的實驗結(jié)果”，應(yīng)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(zhuǎn)化為增加的動能．但細(xì)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(chǎn)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(rèn)為籠統(tǒng)地將原因歸為“存在阻力的影響”更加妥當(dāng)一些．另外，對這個實驗結(jié)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(nèi)容．但今年的問題與往年不同的是，改成了對實驗結(jié)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(yīng)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(jīng)成為了實驗題考查的“傳統(tǒng)”，不僅是對高考命題指導(dǎo)思想的體現(xiàn)，也是對物理學(xué)科本質(zhì)的挖掘．這種命題思路，對高中物理實驗教學(xué)必然會產(chǎn)生積極的影響．