對一道2017年中考物理實驗題的商榷

唐學民+徐正黃

[摘 要]2017年蘇州中考物理卷中有一道用傾斜杠桿探究杠桿平衡條件的試題，構思獨特。但在信息傳遞、因果推理、科學導向等方面值得商榷，文章對此進行分析探討。

[關鍵詞]物理實驗題；杠桿自重；力臂測量；平衡條件

[中圖分類號]G633.7[文獻標識碼]A[文章編號] 16746058（2017）35004002

2017年江蘇省蘇州市中考物理試卷第27題第（3）小題是一道頗有創(chuàng)意，但值得商榷的試題。

原題節(jié)選：在“探究杠桿的平衡條件”實驗中：

（3）杠桿處于圖1所示位置時，小李同學就在杠桿上掛鉤碼進行實驗，小明認為這樣操作會對實驗產生以下影響：

①杠桿自身重力可能會對實驗產生影響

②可能不便于測量力臂或出現力臂測量錯誤

③無法得出杠桿平衡條件

你認為正確的是________。

A.①② B.①③C.②③

命題者提供的參考答案是A。

一、命題思路揣摩

試題的研究對象是圖1所示的傾斜杠桿。按題中用語“處于圖1所示位置時”，可認定此時杠桿是平衡的。相當于蘇科版物理九年級上冊第十一章第一節(jié)學生實驗“探究杠桿的平衡條件”的第一步操作“安裝好杠桿，調節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使之在水平位置平衡”已經完成。因此“小李同學就在杠桿上掛鉤碼進行實驗”，終能使杠桿再度在原傾斜角度位置平衡，也就是說傾斜的杠桿能得出杠桿的平衡條件。這樣就排除了“③無法得出杠桿平衡條件”。基于杠桿是傾斜的，命題者認為“①杠桿自身重力可能會對實驗產生影響；②可能不便于測量力臂或出現力臂測量錯誤”是正確的，選A。

二、原試題商榷

原題是值得商榷的。可以從如下三個方面分析：一是傳遞的信息；二是因果推理；三是科學導向。

1.傳遞的信息商榷

（1）操作選項解讀

圖1給出的傾斜杠桿平衡，“傾斜”和“平衡”是題給信息的兩大特征。那么，該怎樣對這一信息進行處理呢？設想將圖1中傾斜杠桿的支點所在的區(qū)域局部放大，就有兩種可能結構，如圖2中的Ⅰ圖和Ⅱ圖所示。

Ⅰ圖中的O點為杠桿的支點，C點為杠桿的重心，C點位于O點的正下方，這種平衡是

穩(wěn)定平衡。如果輕輕撥動杠桿使其轉動或擺動，最終平衡位置就是圖1所示位置，也就是說這個位置杠桿自身重力的力臂為零，對杠桿的平衡不產生影響。這樣，在杠桿上掛鉤碼進行實驗，只要最終的平衡位置跟圖1所示一樣，就可不考慮杠桿的自身重力對杠桿平衡的影響，亦即杠桿的自身重力不影響杠桿平衡條件的得出。

這種背景下，這道實驗題的答案只需要考慮②。但②有兩段，一段是可能“不便于測量力臂”，它不影響得出杠桿平衡條件；另一段是“出現力臂測量錯誤”，那么肯定影響得出杠桿平衡條件。兩方面兼顧②是否定，所以①②③均予以否定，A、B、C三個選項均是非選項。

Ⅱ圖中的O點跟C點重合，這種平衡是隨遇平衡。輕輕撥動杠桿，杠桿可以在任何位置平衡。那么，接下來掛鉤碼進行實驗，就可以取最科學、最簡易的操作，使杠桿在水平位置平衡，得出杠桿的平衡條件。顯然，該背景下實驗題的影響因素①②③全部否定，A、B、C三個選項均不適合。

（2）其他操作選項解讀

杠桿處于圖1位置時，就在杠桿上掛鉤碼進行實驗，操作方法是多樣化的。下面羅列兩種（均以圖2Ⅰ型做載體）。

其他操作一。在杠桿兩側掛鉤碼后，調節(jié)動力、動力臂、阻力、阻力臂，使杠桿改在水平位置平衡。記錄四個量的大小，并有序改變其中若干量，進行多次測量比較。這樣操作，關鍵動作是掛上鉤碼后，杠桿在水平位置平衡。那么對實驗結果有什么影響呢？

①杠桿的自身重力肯定對杠桿的平衡產生影響，故①對；

②杠桿水平位置平衡，便于測量力臂，故②錯；

③無法得出杠桿平衡條件，故③對。

正確的選項為B。

應該指出，將非水平位置的空載杠桿，負載后回歸到水平位置平衡，這種操作是可行的、可取的，得出的選擇B是可信的。

其他操作二。杠桿負載后調節(jié)動力、動力臂、阻力、阻力臂，使杠桿在非水平位置平衡。杠桿的傾斜角度不限，但肯定不在原傾斜位置，多次實驗找規(guī)律均相同。操作二對實驗產生的影響有：

①杠桿自身重力對杠桿平衡產生影響，①對；

②不便于測量力臂或易出現力臂測量錯誤，②對；

③無法得出杠桿的平衡條件，③對。

所列的A、B、C三選項均非選項。

2.因果推理的商榷

本試題是“探究杠桿的平衡條件”學生實驗的實驗題。因果關系中的“果”就是能否得出杠桿平衡條件，“因”就是題設條件，杠桿自身重力和力臂測量。因此，可以從下列兩個方面討論試題的因果推理。

（1）參考答案凸顯因果關系相悖

參考答案是A。①②為正確選項，亦即杠桿自重和力臂測量可能影響得出杠桿平衡條件。現請讀者思考如下一個問題：可能影響得出杠桿平衡條件跟無法得出杠桿平衡條件相近呢，還是跟能得出杠桿平衡條件相接近？毫無疑問前者接近，這表明選①②后理應考慮選③，不宜選①②后排除③。顯然，參考答案選①②否定③，暴露了其推理邏輯中的因果關系是矛盾的。

（2）試題中三個影響因素因果表達詞不達意

第一，對于“①杠桿自身重力可能會對實驗產生影響”來說，除“可能”質疑外，因果關系也極不明確。第（3）小題題干的最后已寫有“對實驗產生影響”，兩次重復出現的“產生影響”沒有相隔幾個字，但都沒有言明對實驗產生什么影響。建議改為“①杠桿自身重力會影響杠桿平衡，導致無法得出杠桿平衡條件”。

第二，對于“②可能不便于測量力臂或出現力臂測量錯誤”來說，因果關系更為混亂。一是開頭的“可能”是否包括后面的力臂測量錯誤，不明確；二是“不便于測量力臂”和“出現力臂測量錯誤”，對實驗影響的后果等級不同。“不便于測量力臂”，其后果只能給實驗操作增添麻煩，不至于“無法得出杠桿平衡條件”；而“出現力臂測量錯誤”，肯定“無法得出杠桿的平衡條件”。較為科學的表述應將原表述改為兩段“②不便于測量力臂，增加操作難度；③易出現力臂測量錯誤，導致無法得出杠桿平衡條件”。endprint

第三，對于“③無法得出杠桿平衡條件”來說，這一項應是“探究杠桿的平衡條件”這個實驗的終極目標，它不是具體的操作因素影響，但它必須依附于具體操作和具體信息傳遞，故不應單獨列項，而應將它分解到“自身重力”和“力臂測量”兩個方面。

3.科學導向的商榷

“探究杠桿的平衡條件”是義務教育物理課程標準規(guī)定的20個學生必做實驗之一。按照課標對學生實驗的要求“應讓學生在理解實驗方案的前提下，自己選擇器材，組合實驗裝置，自主進行實驗，促進學生積極思考”。作為學生實驗的實驗題，理應體現《初中物理課程標準》的教學目標要求。那么，怎樣理解“探究杠桿的平衡條件”的實驗方案呢？簡而言之，應科學地指導學生進行兩次以上在水平位置平衡的操作。一次空載杠桿，其余是負載杠桿，并有機地與托盤天平平衡操作進行鏈接。審視這道實驗題，它要排除“無法得出杠桿平衡條件”這一選項，必須進行兩次非水平位置平衡的操作，要想通過這樣的操作得出規(guī)律，是不太現實的。試題考查的是學生必做實驗，但迄今為止沒有一堂學生實驗課是如此操作的。未經實踐，哪能出真知，故有“閉門造車”之嫌。

實驗題，特別是學生必做實驗的實驗題，命題時“需要正確認識物理實驗的教學目標，注意把握實驗教學的特點”，尤其要做到“按要求進行操作”，起到科學導向的作用。（引號中用語源于《初中物理課程標準》，全文同）

三、對原試題微調

本實驗題是以一傾斜杠桿為載體探究杠桿平衡條件的，構思奇特新穎，很有開發(fā)價值。為提高它的區(qū)分度，筆者建議試題依附于一個具體操作，然后對影響實驗結果的因素加以選擇。現列舉三個方案。

方案1 杠桿處于圖1位置時，小李同學就在杠桿上掛鉤碼進行實驗，掛上鉤碼后讓杠桿在水平位置平衡。小明認為這樣操作會對實驗產生以下影響：

①杠桿自身重力會對杠桿平衡產生影響，導致無法得出杠桿的平衡條件

②不便于測量力臂，操作難度增加

③易出現力臂測量錯誤，導致無法得出杠桿的平衡條件

你認為正確的是_________ 。

答案：①。

方案2 杠桿處于圖1位置時，小李就在杠桿上掛鉤碼進行實驗。掛上鉤碼后，讓杠桿仍舊在原位置上平衡。小明認為這樣操作會對實驗產生以下影響：

①杠桿自身重力會對杠桿平衡產生影響，導致無法得出杠桿的平衡條件

②不便于測量力臂，操作難度增加

③易出現力臂測量錯誤，導致無法得出杠桿的平衡條件

你認為正確的是 _________。

答案：②③。

如果改變操作探究的初衷，將試題改成杠桿平衡條件得出后思考討論題，那么可以出現“可能”選項。

方案3 杠桿處于圖1所示位置時，一同學就在杠桿上掛鉤碼進行實驗，雖然多次實驗，但都找不出“動力×動力臂=阻力×阻力臂”的關系，你認為無法得出杠桿平衡條件的原因有 ________。

①可能掛上鉤碼后，未確保杠桿在原位置平衡

②可能在傾斜杠桿上進行操作，力臂測量麻煩

③可能力臂測量錯誤，盡管杠桿每次均處在原位

④可能將鉤碼質量換算成力的大小時g都取10N/kg，有誤差

答案：①③。

[ 參 考 文 獻 ]

[1]課程標準編寫組.義務教育物理課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2012.

[2]劉炳昇，李容.義務教育教科書物理九年級上冊[M].南京：江蘇科學技術出版社，2013.

[3]徐正黃，張善賢.對2016年兩道中考試題的教學思考[J].物理教學，2017（4）.endprint