例谈高考命题正成为探究性物理教学的引领者

高 俊

(江苏省句容高级中学,江苏句容 212400)

近几年来,高考命题专家在命题上极力创设新情境,又在推陈出新上下功夫,这对于指引导中学物理探究教学能起到很好的引领作用.我们作为奋战在教学第一线的教师有理由相信,高考命题正在成为探究性物理教学强有力的引领者,她正在引领物理教师们进行着一场革命——革“简单重复、不讲效益的题海战术”的命.下面就以2008—2011年江苏省高考物理实验题为例,做一分析和探讨.

图1

例1.(2011年江苏高考物理卷第10题)某学生用如图1所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”.弹簧测力计 A挂于固定点P,下端用细线挂一重物 M.弹簧测力计 B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置.分别读出弹簧测力计 A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向.

因本文篇幅有限,第(1)问从略.

(2)下列不必要的实验要求是_______.(请填写选项前对应的字母)

(A)应测量重物M所受的重力.

(B)弹簧测力计应在使用前校零.

(C)拉线方向应与木板平面平行.

(D)改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置.

(3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计 A的指针稍稍超出量程,请您提出两个解决办法.

评析:本题重在考查“力的平行四边形定则”的实验思想——力的等效代替.这是学生熟知的实验,也正是由于太熟悉,平时题目做得太多了,学生会“上当”,排除(D)选项也选(A)选项!命题人把学生平时做实验时两弹簧测力计拉橡皮筋改为拉重力一定的物体!这里,命题人要破的是“学生只知其然而不知其所以然以及效率低下的题海战术”;立的是“方法为重,善于发现新情景,探究新问题的意识”.

本题并不难,只要学生能快速发现命题人把拉橡皮筋改为拉重物这一变化想到两弹簧测力计中拉力的合力一定与重物的重力等大而反向,所以完全不需要每次都要使O点静止在同一位置!对新情况进行新的探究,学生如有探究意识,题中的第(2)问是很容易选出正确答案(D)的!本题较好地体现了物理实验的探究思想,还在问题的设置上呈现开放性,对引导中学物理实验探究教学有很好的引领作用.

例2.(2008年江苏高考物理卷第10题)某学生想要了解导线在质量相同时,电阻与截面积的关系,他选取了材料相同、质量相等的5卷导线,进行了如下实验.

第(1)问从略.

(2)该学生经实验测量及相关计算得到如下数据,见表1所例.

表1

请你根据以上数据判断,该种导线的电阻R与截面积S是否满足反比关系?若满足反比关系,请说明理由;若不满足,请写出R与S应满足的关系.

(3)若导线的电阻率 ρ=5.1×10-7Ω◦m,则表 1中阻值为3.1 Ω的导线长度l=_________.(结果保留2位有效数字)

[答案:(2)不满足,R与S2成反比(或 RS2=常量);(3)19 m.]

解析:(2)直接用两组 R、S值相乘(50×0.784=39.2,10.0×1.753=17.53),可得 RS明显不相等,便能迅速判断结果“不满足”;同时可简单计算出50.0×0.9994≈50×1,10×1.4944≈10×1.54=50,两者接近相等,即 R与d的4次方成反比,可迅速得出 R与S2成反比.计算时经过一番观察后的比较研究,选择合适的数据可使自己的计算简单方便.如本题中的(50.0,0.999,0.784)和(10.0,1.494,1.753).

评析:本题是考查学生非常熟悉的电阻定律,也正是由于太熟悉、平时题目做得太多了,所以有些学生会不假思索地作出导线的电阻 R与截面积S满足反比关系的判断而落入“陷阱”,这又是题海战术的悲哀!命题人重在破“学生重结论,轻条件,不尊重实验数据”的坏习惯;立“发现新条件,收集新信息,确立新方案”的探究习惯.

例3.(2010年江苏高考物理卷第11题)为了探究受到空气阻力时,物体运动速度随时间的变化规律,某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图2所示).实验时,平衡小车与木板之间的摩擦力后,在小车上安装一薄板,以增大空气对小车运动的阻力.

图2

第(1)问从略.

(2)从纸带上选取若干计数点进行测量,得出各计数点的时间t与速度v的数据如表2所列.

表2

请根据实验数据作出小车的v-t图像.

(3)通过对实验结果的分析,该同学认为:随着运动速度的增加,小车所受的空气阻力将变大,你是否同意他的观点?请根据v-t图像简单阐述理由.

图3

解析:(2)根据表 2中的数据,确定 t的范围从0设置到2.5 s,而v则从0到0.30 m/s变化.设好刻度,根据数据确定对应点的位置,再将各个点用一条平滑的曲线连起来,如图3所示.

(3)同意.在 v-t图像中,速度越大时,加速度越小,小车受到的合力越小,则小车受到的空气阻力越大.

例4.(2009年江苏高考物理卷第11题)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图4所示.

图4

第(1)问从略.

(2)平衡摩擦力后,将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘,然后每次从小车上取1个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度.小车的加速度 a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如表3所列.

请根据实验数据作出a-F的关系图像.

(3)根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点,请说明主要原因.

解析:(2)根据表3中的数据,确定F的范围从0设置到1 N,而a则从0到3 m/s2变化.设好刻度,根据数据确定对应点的位置,再将各个点用一条直线连起来,并延长交与坐标轴某一点.如图5所示.

图5

(3)处理图像问题要关注图线的斜率、截距、面积等物理意义.能正确理解这些量的意义,则很多问题将会迎刃而解.与纵坐标相交而不过原点,该交点说明当不挂砝码时,小车仍有加速度,即绳对小车仍有拉力.从这拉力的来源考虑,很容易得到答案,是因为砝码盘的重力.而在第(2)问的表3中只给出了砝码的总重力,而没有考虑砝码盘的重力.

评析:例3与例4用的是同一实验装置,但它们已分别在探究的内容上、研究的方法上刻意进行了创新.特别是例4,命题人有意交代了“平衡摩擦力后“,这就意味着本题中摩擦力已不再是系统误差的成因.但学生在头脑中根深蒂固的认识是:摩擦力就是引起了本实验的系统误差!所以不少考生在回答第(3)问时,便会毫不犹豫地说:主要原因是摩擦力.

上述这4道高考试题都是基础型的题目,都是考生“熟知”的题.但正因为考生平时经过了“千锤百炼”,几乎练成了“条件反射”,强化了一些机械性的结论,考生一旦遇到新的情景出现时就会上当!这都是“题海战术”出的错!解决这4道题,只要考生懂得基本原理、掌握研究方法,根本不需要反反复复的“苦练”.要正确破解这4道题,更关键的是考生要有善于发现新问题、研究新情况的探究意识和习惯.

近几年来的江苏高考物理题启示我们,物理教师在平时的教学和复习教学中,应该多思考一些新的探究问题,着力培养学生进行探究学习的好习惯.