中考物理非常规实验试题赏析

2021-07-12文代铭

物理之友 2021年4期

文代铭

(贵州省桐梓县教研服务中心,贵州遵义 563200)

《义务教育物理课程标准(2011年版)》明确要求：“除专门配备的仪器外,应提倡师生利用身边的物品、器具、材料等进行物理实验”，非常规物理实验选择的是学生所熟知的生活素材,根据教学需求,结合物理教学,创设真实任务情境进行实验活动,促进学生的认知发展，激活其创新潜质，培育其核心素养，育人功能独特。非常规物理实验素材新颖,生活性强、体验性好,以此为素材命题考查灵活、题型多样,且探究性强、便于拓展,有利于考查学生核心素养的各个方面,可充分彰显其独特的评价功能。

1 考查物理观念

非常规物理实验是根据初中物理教学内容,结合学生的兴趣爱好和个性特点,融合生活资源,能较好地满足学生学习物理知识的需求,促进认知发展。非常规物理实验是学生生活与物理知识之间的桥梁,运用非常规物理实验试题,有利于考查学生物理观念的构建情况,促进学生的认知发展。

图1

例1(2020年无锡中考):如图1所示,把长约20cm的饮料吸管从中部剪开(但不要彻底剪断)并弯折过来,将其中一段吸管a插在盛水的烧杯中,在另一段吸管b的管口用力吹气,水将从a管的管口喷出,且呈雾状,这是因为吹气时( )。

A.a管上端附近气体的压强变大

B.a管上端附近气体的压强变小

C.烧杯中水面上气体的压强变大

D.烧杯中水面上气体的压强变小

解答:当用力从吸管b的管口吹气时,吸管a上端的空气流速加快,压强减小,烧杯中的水便从吸管a的管口呈雾状喷出，选项B正确。

赏析:该题是以非常规物理实验为素材命制的中考试题，以实验探究的形式考查学生对“流体压强与流速的关系”的理解和应用,同时考查学生从物理学的视角解决生活中实际问题的能力。此题要求学生能用“流体压强与流速的关系”分析实验现象、解释水从吸管a的管口呈雾状喷出的原因,从而解决实际问题,理解喷雾器的工作原理。自制“简易喷雾器”与生活联系密切,该实验简单易做,贴近生活,体验性好,情境真实。

2 考查科学思维能力

非常规物理实验是体验性、动手性、探究性强的实践创新活动，利用非常规实验创设真实情境,让物理知识更加贴近学生的生活,培育学生的创新思维,运用逻辑思维判断身边的事物,分析和解决生活中的实际问题。学生将创意和方案转化为有形的实验用品,或对已有的生活物品进行优化、改进，就会激活其创新潜质。非常规物理实验试题有利于考查学生模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等科学思维的要素。

例2(2020年绍兴中考):如图2所示，小敏将质量为20g、体积为25cm3的塑料块放入水平平衡的容器内(图甲),放手后容器右端下降。撤去塑料块,往容器内缓慢倒入一定量的水,使容器再次水平平衡(图乙),将该塑料块轻轻放入图丙所示的位置,放手后容器最终将(填“左低右高”“左高右低”或“水平平衡”)。此时,塑料块受到的浮力为N。

图2

解答:据题意知塑料块的密度为0.8g/cm3,小于水的密度,将塑料块轻轻放入水中,放手后,塑料块会漂浮在水面上。液体朝各个方向都有压强,且同一深度的压强相等,容器最终将处于水平平衡状态。由于塑料块漂浮在水面,受到的浮力F浮等于塑料块的重力G,大小为0.2N。

赏析:该题情境新颖、趣味性强，有一定的创新性,着重考查学生利用液体压强的特点解决实际问题的能力。课标要求通过实验来探究液体压强的影响因素,试题利用非常规实验创设情境,设置悬念,巧妙地考查了学生运用液体压强的特点和浮力知识进行综合分析、解决实际问题的能力,同时也考查了学生的逻辑思维能力。

3 考查科学探究能力

非常规实验是重要的物理课程资源，也是物理教学的重要组成部分,非常规物理实验的体验性好、探究性强。在实验过程中学生手脑并用、思维活动活跃,是培养学生理性思维、实验能力、科学探究能力的重要途径。利用非常规物理实验探究编制试题,有利于考查学生的科学探究能力。

例3(2020年贵阳中考):如图3甲所示,一空瓷碗漂浮在足够深的盛水容器中,现用筷子将空碗缓慢地竖直压入水中并沉入容器底静止,请在乙图的坐标中画出从开始压碗直至碗底接触容器底这一过程中, 下压过程中碗口始终向上,不考虑筷子浸入水中的体积，请画出水对容器底的压强p随碗底下降的距离s变化关系的大致图像。

图3

解析:压瓷碗前,碗漂浮在水面上,水对容器底有一定的压强。开始竖直压碗后,水面不断上升,水对容器底的压强增大,当碗口与水面相平时,水面上升到最高位置,容器底受到的压强最大。继续竖直压碗,水开始进入碗中,水面不断下降,容器底受到的压强减小,当碗中装满水后,水面下降到最低位置,水对容器底的压强最小。此后碗沉入容器底静止,水面高度不再变化,容器底受到的压强不变,不过,容器底此时受到的压强小于碗漂浮时受到的压强，水对容器底的压强p随碗底下降的距离s变化关系的图像如图4所示。

图4

赏析:在科学探究中要求学生用学过的物理术语、图像、表格等表述科学探究的过程和结论，该题创设了非常规实验情境,考查学生运用p-s图像描述液体压强的大小与深度的关系的关键能力,同时考查学生基于观察和实验探究、分析论证得出压强p随碗底下降的距离s变化关系结论的科学探究能力。

4 考查科学态度与责任

非常规实验可使学生感受到物理学真实、可靠，切身体会到物理与技术、社会、环境之间的互动关系,领悟物理知识源于生活,又服务于社会。非常规实验的开发和应用有利于学生保持对自然界的好奇,领略自然界的美妙与和谐,体验知识的构建过程。与非常规物理实验相关的试题,贴近生活,内容丰富,真实感强,有利于考查学生对科学的真情实感和对科学本质的认识。

图5

例4(2020年荆州中考):如图5所示,在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中,橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定。做好后将它从不太陡的斜面滚到水平面。下列说法正确的是( )。

A.罐子从斜面滚下,重力势能只转化为动能

B.罐子从斜面滚下的过程中,只有动能和弹性势能的相互转化

C.因为能量之间可以相互转化,所以罐子滚下后可能再次滚上斜面

D.如果水平面是光滑的,则罐子会一直滚动下去

解答：罐子从不太陡的斜面滚下的过程中,罐子的重力势能转化为动能。滚动过程中小铁块使橡皮筋发生形变,橡皮筋的弹性势能增加,罐子的动能转化为橡皮筋的弹性势能。当罐子的速度为零后,橡皮筋的弹性势能又会转化为罐子的动能,使罐子沿水平面往回滚动,罐子很有可能再次滚上斜面。

赏析:该题以非常规实验为素材考查动能与势能的相互转化,要求学生判断影响动能、重力势能、弹性势能的因素及其相互转化的实质。试题在考查学生对重力势能与动能、动能与弹性势能相互转化的认识的同时,也考查了学生严谨认真、实事求是、勇于探索的科学态度的形成情况。该题的精彩之处在于弹性势能与动能相互转化的情境设置,巧妙地利用小铁块的惯性使橡皮筋发生形变,罐子的动能以弹性势能的形式储存在橡皮筋中,使“罐子滚下后可能再次滚上斜面”具有神秘的色彩,如果学生没有类似的非常规实验经历和亲身体验,很难全面把握和准确认识动能与弹性势能相互转换的本质。