谁的实验数据造假了？—— 关于一道习题的实验验证及反思

张绍兵

（巴蜀中学，重庆 400013）

图1

经常在习题中见到这样一道关于使用多用表探究黑箱内有何元件的习题.题目.如图1所示，黑箱内有A、B、C 3个接线柱，2个接线柱间最多只接1个元件，黑箱内的元件是1个电阻和1只二极管.某同学用正确的操作方法进行了6次测量，各次红黑表笔的位置和测得的阻值如表1所示.

表1

可以判定：（1）电阻接在__________两点间，阻值为__________Ω；

二极管接在________两点间，正极接在________点，其正向阻值为________Ω，反向阻值为________Ω.

题目给出的参考答案是，电阻接在AB之间，阻值为100Ω，二极管接在AC两点之间，正极接在A点，其正向阻值为90Ω，反向阻值为10kΩ，如图2所示.

笔者指导学生在做此实验时，得到的探究数据如表2所示.

图2

表2

我们的探究结论也如图2所示：电阻接在AB之间，阻值为3 200Ω，二极管接在AC之间，正极接在A点.除了我们与习题探究中使用的定值电阻和二极管型号可能不同外，我们双方探究数据的最大不同点在于，题目探究表1中第6次测得的BC间阻值等于第1次测得的AB间定值电阻阻值和第5次测得AC间二极管正向导电电阻值二者之和，而我们的探究表2中，第6次测得的阻值明显不等于第1次和第5次测得的阻值之和，而且相差还比较大，经检查，我们探究所使用的多用表没有问题，操作也规范.若题目中使用的多用表也是好的，操作也规范的话，我们谁的实验数据造假了？

不少人对题目表1中给出的探究数据是深信不疑的，因为此探究数据和结论“完美”地符合了他们的认知：多用表的黑表笔接触图1中黑箱上B点而红表笔接触C点时，测得的阻值就应该是定值电阻和二极管正向导电时电阻二者之和，故表1中第6次测得的BC间阻值就应该等于第1次测得的AB间定值电阻阻值和第5次测得的二极管正向导电电阻值二者之和.但这种认识是不对的，因为他们忽视了二极管是非线形元件.参考人教版高中物理选修3－1教材第41页“说一说”栏目“某晶体二极管的伏安特性曲线”，分析可知，过二极管伏安特性曲线上任一点做切线，此切线的斜率的倒数表示在该电压（电流）条件下二极管的正向导电电阻，不同电压（电流）条件下，二极管正向导电电阻值是不同的；又考参人教版高中物理选修3－1教材第68页注释，讲的更直白，“二极管是非线性元件，它的电阻与通过电流的大小有关.”使用不同的多用表，或使用不同倍率的欧姆档时，即使测量的都是正向电阻，数值也会相差很多……”.据此分析，题目表1中第6次测量和第5次测量中二极管的正向导电电阻应该是不同的.自然，题目表1中第6次测得的BC间阻值是不等于第1次测得的AB间的定值电阻阻值和第5次测得的AC间的二极管正向导电电阻值二者之和，而题目表1中第6次测得的阻值“完美”地等于第1次和第5次测得的电阻值之和.据此，我们判定题目表1中的探究数据系人为造假.

反思：编制此题数据的人如果不是有意便是无知.要是为了降低学生探究的难度，出题人有意造此近乎“完美”的数据，那大可不必.事实上，正是在探究过程中学生发现了题目表1中第6次测得的BC间阻值不等于第1次测得的AB间的定值电阻阻值和第5次测得的AC间的二极管正向导电电阻值二者之和，对此产生了疑问，教师才正好引导他们再次领会二极管的这种非线性特性，而且由于有教材第41页“说一说”栏目所做的铺垫，有教材第68页的注释说明，他们是完全有能力领会这点不同的；而编造此“完美”数据掩盖了这点不同，我们就不仅仅是向学生传递了错误的知识，更是剥夺了他们进一步科学探究的权利，妨碍了他们更好地成长.这提醒我们教师注意，在以后的命题过程中一定要实事求是，要充分论证题中所述的物理过程能否实现，要仔细校对题目所给的数据是否合理，……，不能编造有违背物理规律的物理过程，也不能编制不合实情的物理数据，包括实验数据.

1 张维善，唐果男等.普通高中课程标准实验教科书物理（选修3－1）.北京：人民教育出版社，2004.198－199

2 朱世国.实验名称：二极管的伏安特性曲线.大学基础物理实验.成都：四川大学出版社，1988.