2019年中考物理試題中的幾種典型錯誤分析

任少鐸

(廈門市海滄區東孚中學,福建 廈門 361000)

每年中考,各省市考題都會有不少令人耳目一新的試題,其中不泛結合科技前沿或貼進學生生活的原創題．然而一些試題卻一定程度上存在科學錯誤,不利于學生科學思維等物理學科核心素養的培養．本文以2019年各地中考試題中的幾道典型錯題為例,在分析其錯誤原因的基礎上總結了其錯誤類型,以期促進各地中考命題的科學性和嚴謹性．

1 圖像隨意繪制

1.1 物體排開液體的體積隨意繪制

正常情況下,物體排開液體的體積應當等于物體浸入液體的體積,然而一些考題卻忽略了這個等量關系,隨意繪制插圖,如例1．

例1.(2019年天水)如圖1所示,小明很想知道質地均勻的零件是什么材料做成的……

錯誤分析：圖1水面升高的體積明顯大于零件的體積．圖1中,零件的最大高度尚沒有到量筒的20 mL刻度線,可以得出零件的體積小于20 mL,但量筒的水卻上升了20 mL(由60 mL到80 mL),不符邏輯,錯誤明顯.

圖1 2019天水中考題圖

1.2 熔化曲線隨意繪制

“探究物質熔化時溫度變化的規律”是初中階段的一個重要學生實驗,很多教師也會演示或組織學生親自動手實驗．由于冰比較容易獲取,因此廣大師生一般用冰來做熔化實驗,通過實驗,師生對冰的熔化過程會有深刻的體會．每年各地中考,對熔化曲線(物質熔化時溫度隨時間的變化曲線)的分析,一般是重點和熱點．然而,很多地市的考題中冰的熔化曲線都是憑空繪制的,導致各種數據與事實背離,嚴重誤導廣大師生.現以2019年德州中考物理試題中的熔化曲線為例分析．

例2.(2019年德州)如圖2所示,小強……

圖2 2019德州中考題圖

錯誤分析： 圖2中,冰融化過程持續的時間是隨意拼湊的,與事實嚴重背離．

實際上,冰完全融化需要的時間是有講究的,不能想當然的拼湊數據．物質熔化過程吸收的具體熱量需要用熔化熱來計算,熔化熱的定義為:標準大氣壓下,1 kg的晶體剛好全部熔化所需吸收的熱量．冰的熔化熱為 3.35×105J/kg(1 kg的冰剛好全部熔化,需要吸收 3.35×105J的熱量),水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃),通過計算可以得出,冰的熔化熱數值大約是其比熱容數值的80倍．也就是說,1 kg的冰完全融化需要的熱量(3.35×105J),可使1 kg的水溫度升高約80 ℃.因此冰融化的時間與水升溫的多少應當有一定的比例關系．

從圖2中可以得出,冰的熔化過程持續了10 min(從第5 min到第15 min),熔化完成后,用相同的熱源繼續給水加熱10 min至第25 min,水溫只升高到了10 ℃.事實上,在不考慮散熱等因素的情況下,如果冰熔化的時間為10 min,那么在第25 min時,水也吸收了10 min的熱量,根據冰的熔化熱和水的比熱容數據,此時水的溫度應該升高到了80 ℃,而圖5中只有10 ℃,與實際情況相差甚遠．如果水在10 min內只升高了10 ℃,那么圖5中的熔化時間應當為80 min而不是10 min．

中考題一般會被廣泛研究學習,若罔顧事實憑空拼湊數據,就會對教輔材料和市區質檢題起到不好的引領作用,使其也憑空拼湊數據,使得各種試題中的熔化曲線,冰的熔化時間都非常短,但廣大師生在自己動手做冰的熔化實驗時,會發現冰熔化需要非常長的時間.這與教輔習題、市區質檢、中考題都相違背,于是就會質疑自己實驗的可靠性,慢慢的一些教師就不再給學生做實驗了,改用課件演示相關現象．長此以往,對學生科學思維、科學探究等物理學科核心素養的提升非常不利．

2 題設不嚴謹

2.1 未說明就直接默認不考慮空氣阻力

初中階段,沒有任何說法表明在未說明的情況下一般不考慮空氣阻力,也就是說:如果題目沒有特別說明,就是要考慮空氣阻力．然而不少試題沒有特別說明卻也不考慮空氣阻力,導致不嚴謹,如例3.

例3.(2019年深圳)如圖3所示,同一木塊在同一粗糙水平面上,先后以不同的速度被勻速拉動．甲圖中速度為v1,乙圖中速度為v2,丙圖中木塊上疊放一重物,共同速度為v3,且v1

圖3 2019深圳中考題圖

(A)F甲

(B)F甲>F乙>F丙.

(C)F甲=F乙

(D)F甲

錯誤分析： 本題的參考答案為(C),在沒有明確說明的情況下,直接不考慮空氣阻力,欠缺嚴謹．

學生受例3影響,會認為一般情況下不用考慮空氣阻力,在遇到考察機械能變化的試題時,也習慣性的忽略空氣阻力,導致錯誤．如此會導致學生思維錯亂,不利于學生知識體系的形成和核心素養的提升．

對此,筆者建議,如果題設不需要考慮空氣阻力,就要明確說明,而不是想當然地認為“學生知道”．

2.2 未說明就直接默認物質不會發生物態變化

比熱容和物態變化同屬于熱學部分,當一個物體吸熱時,有可能升溫,也有可能發生熔化或沸騰等物態變化而不升溫,不少試題未明確說明就默認不考慮物體會發生物態變化,很不嚴謹,如例4和例5.

例4.(2019年上海)兩個質量相同的不同物質,吸收相同的熱量,下列說法正確的是

(A) 比熱容大的物質升高溫度較小.

(B) 比熱容小的物質升高溫度較小.

(C) 比熱容大的物質升高溫度較大.

(D) 升高溫度相同,與比熱容小無關.

錯誤分析： 本題的參考答案為(A),由(A)選項可以得出比熱容小的物質升高溫度較大,如果比熱容小的物質初溫接近其熔點或沸點的話,在吸熱的時候就有可能發生物態變化,導致其溫度變化反而較小．題目在沒有說明的情況下,直接默認不考慮物質有可能會發生物態變化,導致題目不嚴謹．

例5.(2019年福建)下表列出一些物質的比熱容,根據表1中數據,下列判斷正確的是

表1

(A) 不同物質的比熱容一定不同.

(B) 物質的物態發生變化,比熱容不變.

(C)質量相等的鋁和銅升高相同的溫度,鋁吸收的熱量更多.

(D) 質量相等的水和煤油吸收相同的熱量,水升高的溫度更多.

錯誤分析: 本題的參考答案為(C),直接默認鋁和銅不會發生物態變化．如果銅的初溫接近其熔點的話,與鋁升高相同的溫度,銅有可能吸熱更多(一些熱量用來熔化)．

實際上,利用比熱容計算物質升降溫時經常需要考慮物態變化,不少試題都出現過利用水吸收的熱量去求水的末溫,而水的末溫不可以超過100℃,不少學生在這個地方都會掉進“陷阱”,這與例4和例5之類不嚴謹試題的誤導有很大的關系．

3 題設信息不夠導致試題超綱

初中階段,學生知識水平有限,這就要求題目該提供的信息必須提供,而不是想當然地認為“學生知道”,如此不僅會導致題目超綱,還會引起爭議,不利于考試公平性的體現,如例6．

圖4 2019福建中考題圖

例6.(2019年福建)如圖4所示,用細線將石塊懸掛在氣球下面,把他們放入水中,剛好可以懸浮,用G總表示氣球與石塊的總重力,則氣球的浮力F浮________G總(“>”“<”或“=”);若某一時刻,水溫升高,石塊將________(“上浮”“下沉”或“保持懸浮”)

錯誤分析： 本題第二空的參考答案為“上浮”,認為水溫升高,氣球體積會變大,從而浮力變大．“溫度升高,氣球體積變大”要以學生小學階段的知識“熱脹冷縮”為基礎,但根據熱脹冷縮的知識,學生會認為:溫度升高,水也會膨脹,體積變大,由水的質量不變可得水的密度會減小,根據初中階段的知識體系,浮力與物體排開液體的體積和液體密度兩個因素都有關,一個變大一個變小(“一大一小”),無法判斷浮力的變化情況．

出現這種現象的根本原因在于出題者想當然地認為“學生知道”水的體積變化相對于氣體可以忽略,因此題設并沒有說明水的體積或密度變化可以忽略;然而初中階段的學生還沒有接觸氣體的狀態方程,也不知道水密度隨溫度變化的具體情況,又怎么會知道水的密度變化可以忽略呢?由于題設的不嚴謹,導致此題超綱,第二空一些嚴謹的學生根據“一大一小”可能會選擇“保持懸浮”,如此非常不利于體現中考的公平性．

4 反思與思考

物理學是一門嚴謹的自然學科．[1]中考本身也是一個重要的育人環節,因此,中考命題切不可想當然,應當慎之又慎,為各種教輔和市區質檢起到正確的引領作用,切實幫助學生建立良好的知識體系,幫助提升學生的物理學科核心素養．

作為教師,亦應當有實事求是的精神,當自己實驗與中考試題不符合時,應當積極求證,而不是過度迷信中考題,正如著名物理學家丁肇中所言,不要盲從專家．[2]教師若把中考試題當成權威而失去了實事求是的質疑精神,則必將誤導學生．只有教師實事求是并敢于質疑,學生的物理學科核心素養才能得到真正提升．