中考物理試題對實驗教學(xué)的啟示

(江蘇省太倉市明德初級中學(xué)，江蘇 蘇州 215431)

近年來，各地中考物理試卷對實驗操作、設(shè)計和應(yīng)用能力的考查越來越重視，要求也越來越高，體現(xiàn)了物理學(xué)科的重要特征，符合課程改革的理念與導(dǎo)向，對我們的物理實驗教學(xué)有著諸多啟示。筆者以近年來蘇州市中考物理實驗試題為例，研究其命題的意圖和結(jié)構(gòu)，以求進一步提高我們的實驗教學(xué)水平，從而有效提升學(xué)生的實驗?zāi)芰εc學(xué)科素養(yǎng)。

1 重細(xì)節(jié)，考查實驗觀察的細(xì)致程度

例1(2016年蘇州市中考第28題):在探究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中，讓小車從斜面上由靜止釋放，小車下滑后撞擊斜面底端的木塊。請回答下列問題：

(1) 小車進入水平面時的動能是由_______轉(zhuǎn)化來的，實驗時通過_______來比較動能大小。

(2) 同一小車從斜面不同高度由靜止釋放，如圖1甲、乙所示，是探究動能大小與_______的關(guān)系，得出的結(jié)論是：______________。

圖1

(3) 實驗中若使用的木塊質(zhì)量較大，為確保實驗仍有較明顯的現(xiàn)象，有很多種方法．請答出一種方法：_____________________。

解析：本題考查了“動能與什么因素有關(guān)”，是中考或平常考試中的常見題，本題蘊含了“控制變量”與“轉(zhuǎn)換法”兩種實驗方法，學(xué)生對這樣的問題有一定的了解，在2016年蘇州中考第28題再一次出現(xiàn)，但比之前的題目多了第(3)小問。這個小問把很多學(xué)生給難住了，理由是平時教師沒有講過。實際上此實驗為學(xué)生必做實驗，學(xué)生在操作過程中出現(xiàn)過同樣的問題，只是沒有仔細(xì)觀察而忽視了對問題的研究，很多學(xué)生在放置小車時位置偏低，導(dǎo)致木塊移動距離不大，很難比較。他們知道把小車往上移動之后再做實驗，現(xiàn)象就會更加明顯。如果學(xué)生在做這個實驗時做個“有心人”，多注意觀察，這樣的問題自然就迎刃而解。

啟示：要重視實驗教學(xué)中的細(xì)致觀察。科學(xué)研究離不開觀察，因為它是外界信息輸入的窗口。我國地質(zhì)學(xué)家李四光說：“觀察是得到知識的一個首要步驟。”因為觀察不可能是孤立的，人在對某一事物或現(xiàn)象進行觀察的同時，必然伴隨有大腦緊張的思維活動，對通過觀察所獲得的信息進行初步分析、加工、整理、總結(jié)、判斷。物理學(xué)的基礎(chǔ)是觀察和實驗，只有細(xì)致地觀察才能發(fā)現(xiàn)事物細(xì)微之處、關(guān)鍵之處。有的教師為了得到自己想要的結(jié)果，沒有留下足夠的時間給學(xué)生，以至于很多細(xì)微的地方學(xué)生都沒有觀察到位，從而導(dǎo)致物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生困難。中考這類題型的出現(xiàn)提醒我們在實驗教學(xué)中需要重視細(xì)致觀察，這也是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的需求。

2 重視實驗的過程性

例2(2017年蘇州中考第30題)：如圖2所示，王老師在圓柱形玻璃杯內(nèi)裝滿水，用平滑的塑料薄片緊貼水面蓋住杯口，壓緊后將杯子倒置，水和塑料片都不會掉下來。接著將倒置的杯子懸掛在玻璃鐘罩內(nèi)，封閉鐘罩后用抽氣機持續(xù)抽出鐘罩內(nèi)的空氣，直至塑料片掉下。已知杯中水和塑料片總質(zhì)量為100g，倒置后杯和水與塑料片的接觸面積為12.5cm2。(不考慮分子間作用力)

圖2

(1) 塑料片不掉下來說明了_______的存在，通過計算可知，當(dāng)鐘罩內(nèi)氣壓降到_______Pa時，塑料片會掉下。(g取10N/kg)

(2) 王老師在實際操作中發(fā)現(xiàn)，抽氣至鐘罩內(nèi)氣壓為30kPa時，玻璃杯內(nèi)出現(xiàn)了一些小氣泡，繼續(xù)抽氣至鐘罩內(nèi)氣壓為8kPa時，塑料片就掉下了。請你對此時塑料片掉下的現(xiàn)象做出合理的解釋:____________________________。

解析：本題主要考查了大氣壓一節(jié)的相關(guān)知識點，第(1)小題的設(shè)問中規(guī)中矩，首先考察“覆杯實驗”是一個證明大氣壓存在的例子，其次考查了P=F/S公式的計算。

第(2)問就比較特殊，不是一個純理論的分析，而是考查在實驗過程中出現(xiàn)的問題，根據(jù)第(1)問的計算發(fā)現(xiàn)理論上鐘罩內(nèi)氣壓低至800Pa，紙片才會掉落，但實際當(dāng)氣壓降至8000Pa前紙片就已經(jīng)掉落了，并且在之前玻璃杯中出現(xiàn)氣泡等現(xiàn)象，說明有氣體跑到玻璃杯內(nèi)了。

啟示：要重視實驗教學(xué)的過程性。在日常實驗教學(xué)中，有時理論分析是一個結(jié)果，而在真實環(huán)境中進行實驗時，就會出現(xiàn)這樣或那樣的影響因素，使得實驗現(xiàn)象或結(jié)論與理論上的分析有出入。而真正的科學(xué)實驗正是在實驗中不斷排除表象的、次要的干擾因素，最終尋找到事物的本質(zhì)，這就是物理學(xué)的魅力所在。在基礎(chǔ)教育階段，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度十分重要，重視實驗過程的指導(dǎo)，不怕出現(xiàn)問題，就怕太過于“完美”。重視實驗教學(xué)過程，不僅是中考命題的需求，更是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的訴求。

3 重視對真實實驗結(jié)果的分析

圖3

例3(2016年蘇州市中考第19題):學(xué)過天平使用的知識后，好奇的小明想用家中的一架舊天平稱一個雞蛋的質(zhì)量。在調(diào)整橫梁平衡時，先將游碼移至零刻度線處，此時指針偏向分度盤右側(cè)，則應(yīng)將平衡螺母向_______調(diào)節(jié)。他發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)平衡螺母，指針總略偏向分度盤右測，于是他在天平的左盤中放入幾粒米后重新調(diào)節(jié)平衡并進行了測量，如圖3所示，則雞蛋的質(zhì)量_______(大于/等于/小于)61g。

解析：天平的調(diào)節(jié)是一個簡單的問題，通過移動游碼和調(diào)節(jié)平衡螺母來實現(xiàn)橫梁平衡的調(diào)節(jié)，但很多時候會出現(xiàn)游碼移至零刻度線后，不管怎么調(diào)節(jié)平衡螺母也無法平衡的情況，但很多教師的處理方式是給學(xué)生另一架天平。而忽略如何解決這樣的問題，比如說通過增加米粒或者其他物品進行配平。

啟示：要重視對實驗真實結(jié)果分析能力的培養(yǎng)。有的教師在實驗教學(xué)時，過于重視結(jié)果的完美性，一些不符合預(yù)期的“不正常”實驗現(xiàn)象都搪塞過去，不予解答，這樣處理問題的方式不可取，也是不科學(xué)的，對學(xué)生能力的培養(yǎng)非常不利。我們應(yīng)該正視這種“不正常”實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，尋找背后的原因，尋找解決問題的方法，要科學(xué)對待真實的實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)和結(jié)果。

4 重視對書本實驗的再開發(fā)

例4(2016年蘇州市中考第31題):為研究紙錐下落的運動情況，小華查閱資料了解到，物體下落過程中會受到空氣阻力的作用，阻力f的大小與物體的迎風(fēng)面積S和速度v的二次方成正比，公式為f=kSv2(k為比例常數(shù))。

現(xiàn)用一張半徑為R、面密度為ρ(厚度和質(zhì)量分布均勻的物體，其質(zhì)量與面積之比稱為面密度)的圓紙片，按圖4甲所示將圓紙片裁剪成圓心角為n°的扇形，然后做成如圖4乙所示的紙錐，紙錐的底面積為S0(即為紙錐的迎風(fēng)面積),讓紙錐從足夠高處靜止下落。

圖4

(1) 紙錐在整個豎直下落過程中的運動狀態(tài)是( )。

A.一直加速 B.一直勻速

C.先加速后勻速 D.先加速后減速

(2) 下落過程中紙錐能達到的最大速度為____________________________。

解析：本題涉及“物體運動”這一節(jié)的實驗，要求學(xué)生學(xué)會使用刻度尺與秒表進行長度與時間的測量，從而算出紙錐的平均速度。但此考題進行了創(chuàng)新編制，把此實驗與“力與運動”的內(nèi)容相聯(lián)系，用“力與運動”的知識去解決物體運動的問題。主要考查物體加速時動力大于阻力，只要動力比阻力大，就在加速，只不過由于阻力在增加，速度增加的快慢在不斷減小，直到阻力與動力相等時，即mg=f，速度增加停止，速度達到最大。

啟示：要重視實驗的拓展與創(chuàng)新。對這一中考試題的分析可知：實驗教學(xué)的拓展與創(chuàng)新也很重要，教師不應(yīng)為了完成教學(xué)任務(wù)，而只是機械地照搬照抄教材中的實驗方案，應(yīng)該根據(jù)學(xué)生具體情況，多思考，多嘗試，多研究，重視培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，注重知識的遷移與創(chuàng)新，把學(xué)到的知識與技能運用于實際問題的解決之中，運用物理方法創(chuàng)新地解決問題，這也是當(dāng)代物理教育所追求的一個重要目標(biāo)。

中考是對學(xué)生物理學(xué)習(xí)的檢測，通過對中考中一些實驗題型的研究與分析，可發(fā)現(xiàn)一些被我們忽視或者沒有被重視的盲點問題，尋找我們?nèi)粘嶒灲虒W(xué)應(yīng)該重視的地方，對初中物理實驗教學(xué)有著積極的指導(dǎo)作用。