从平抛运动实验题看高考实验题的考查

徐礼

回顾多年来的高考实验题，很少有直接考教材中实验的. 高考试题的原创性客观上要求命题者必须创新，在原则上兼顾教材中的实验的原理、方法和技能的前提下，引入其他相关的知识、技能，创造性地设计相应的实验题，下面我们以平抛运动的实验题为例，剖析一下高考实验题的考法.

先看一道原版实验题：

■ 例1在“研究平抛物体的运动”的实验中，记录了图1所示的一段轨迹ABC. 已知物体是由原点O水平抛出的，C点的坐标为（60 cm，45 cm），则平抛物体的初速度为v0=______m/s，物体经过B点时的速度vB的大小为vB=_____m/s. （取g=10 m/s2）

■ 解析由平抛运动公式可得：

v0=vcx=■=■=■ m/s=2 m/s，

vBy=gtB=g■=10×■ m/s=2 m/s，

vB=■=■ m/s=2■ m/s.

从该题的解法可以看出，学生只要掌握了平抛运动实验的基本原理、方法与基本技能后，就可以直接求解该题了.

但实际的高考题是怎么考的呢?请看下题：

■ 例2如图2所示，在“研究平抛物体运动”的实验中，有一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为L. 若小球在平抛运动过程中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为v0=______（用L、g表示），小球在b点的速度为______.

■ 解析从图中所标各点位置特征（各点之间水平距离相等）可知，记录小球位置的时间间隔是相同的，设为T，在竖直方向上，Δy=gT 2=L，所以T=■；在水平方向上，v0=■=2■，又小球经过b点的竖直分速度vby=■=■■，小球通过b点的速度为vb=■=■■.

许多同学根据平时所熟悉的实验原理与方法，错误地认定a点就是抛出点. 于是，根据平抛运动的特点，有L=■gT 2、2L=v0T，解得v0=■；vby=gt=■，所以vb=■=2■. 毫无疑问，这是死记硬背实验结果所导致的错误. 命题者的意图，就是要使死记硬背者得不到分，从而有利于善于灵活运用所学知识的考生.

■ 例3如图3所示，是用频闪照相得到的一个平抛小球的照片，照相机每隔相等时间曝光一次，拍照时，不能保持底片的上边缘是水平，请用合理的办法确定图中重力加速度方向（保留作图痕迹）. 若图距与实际距离之比为1 ∶ 10. 在这种情况下，若只用刻度尺，如何求得该小球的初速度v0和曝光时间间隔T？（重力加速度g已知）

（1） 写出测量的主要步骤和需要测量的物理量，并在图上标出有关物理量的符号；

（2） 用测得的物理量和有关常量，写出计算该小球初速度v0的表达式v0=_______.

■ 解析把首末两小球中心相连并且三等份，各等份点与对应顺序的照片上的小球中心相连，即是重力加速度方向所在的直线，并标明方向，如图4所示.

用刻度尺测出图中的x和y1、y2，则有：

10x=v0T，10y2-10y1=gT 2.

解得：T=■，

所以：v0=10x■.

由以上两例可以看出高考题是如何在教材原实验的基础上进行创新和演变的，这就要求学生不能死记硬背实验，需要在平时的实验中充分理解实验原理，并亲手做实验，掌握实验的第一手信息与技能，从而在考场上灵活地运用所学的知识、技能（包括实验本身的、与实验有关的），具体问题具体分析，注重知识的类比与迁移，从而创造性地解答高考实验题.