突出重圍 勇于創(chuàng)新——2009年理科綜合全國卷Ⅰ實(shí)驗(yàn)題評(píng)析

王進(jìn)峰 王建峰 韓耀強(qiáng)

(1.海鹽元濟(jì)中學(xué),浙江 海鹽 314300;2.海鹽縣教研室,浙江 海鹽 314300)

縱觀2009年理科綜合全國卷Ⅰ物理試題,體現(xiàn)了物理的學(xué)科特點(diǎn),嚴(yán)謹(jǐn)而又新意十足,特別是實(shí)驗(yàn)題的設(shè)計(jì)讓人耳目一新,設(shè)計(jì)經(jīng)典而又不落俗套,考查學(xué)生是否具有扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)技能,是否具備開闊的專業(yè)視野,是否具有不拘一格的創(chuàng)新精神,確實(shí)讓人感受到了新課程改革前進(jìn)的有力步伐.下面對(duì)全國卷Ⅰ物理實(shí)驗(yàn)題作一評(píng)析.

1 試題簡析

圖1

題目 22.如圖 1 所示的電路中,1、2 、3、4、5、6 為連接點(diǎn)的標(biāo)號(hào).在開關(guān)閉合后,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮.現(xiàn)用多用電表檢查電路故障,需要檢測的有:電源、開關(guān)、小燈泡、3根導(dǎo)線以及電路中的各連接點(diǎn).

(1)為了檢測小燈泡以及3根導(dǎo)線,在連接點(diǎn)1、2已接好的情況下,應(yīng)當(dāng)選用多用電表的_______檔.在連接點(diǎn)1、2同時(shí)斷開的情況下,應(yīng)當(dāng)選用多用電表的________擋.

(2)在開關(guān)閉合情況下,若測得5、6兩點(diǎn)間的電壓接近電源的電動(dòng)勢,則表明________可能有故障.

(3)將小燈泡拆離電路,寫出用多用電表檢測該小燈泡是否有故障的具體步驟.

簡析:(1)考查電表的基本用法,電路連接好的情況下應(yīng)該測量電壓,所以選“電壓檔”;在電路斷開的情況下,應(yīng)該是測量電阻的,實(shí)驗(yàn)選“電阻擋”.

(2)開關(guān)已經(jīng)閉合,但是兩端的電壓接近電動(dòng)勢,說明5、6兩個(gè)觸電接觸不好.燈泡如果短路,5、6兩點(diǎn)完好的話,應(yīng)該沒有電壓;燈泡如果斷路,5、6兩點(diǎn)同樣沒有電壓.

(3)拆離燈泡的原因就是檢查它的燈絲有沒有斷掉,如果斷了,那么電阻無窮大,否則就是一個(gè)比較小的阻值.

題目23.某學(xué)生為了探究物體在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力與斜面傾角的關(guān)系,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如圖2,長直平板一端放在水平桌面上,另一端架在一物塊上.在平板上標(biāo)出 A、B兩點(diǎn),B點(diǎn)處放置一光電門,用光電計(jì)時(shí)器記錄滑塊通過光電門時(shí)擋光的時(shí)間.

實(shí)驗(yàn)步驟如下:

①用游標(biāo)卡尺測量滑塊的擋光長度d,用天平測量滑塊的質(zhì)量 m;

②直尺測量 AB之間的距離s,A點(diǎn)到水平桌面的垂直距離h1,B點(diǎn)到水平桌面的垂直距離h2;

③將滑塊從 A點(diǎn)靜止釋放,由光電計(jì)時(shí)器讀出滑塊的擋光時(shí)間 t;

④重復(fù)步驟③數(shù)次,并求擋光時(shí)間的平均值ˉt;

⑤利用所測數(shù)據(jù)求出摩擦力 f和斜面傾角的余弦值cosα;

圖2

圖3

⑥多次改變斜面的傾角,重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟②③④⑤,作出 f-cosα關(guān)系曲線.

(1)用測量的物理量完成下列各式:

②滑塊通過光電門的速度 v=________;

③滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a=________;

④滑塊運(yùn)動(dòng)受到的摩擦力f=________.

(2)測量滑塊擋光板長度的游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖3所示,讀得 d=________.

簡析:(1)①根據(jù)斜面的幾何關(guān)系,易得

②由于過光電門的時(shí)候很快,時(shí)間很短,利用擋光板的長度除以擋光時(shí)間所得的平均速度來近似代替到達(dá)時(shí)的瞬時(shí)速度,所以

③再利用勻加速運(yùn)動(dòng)學(xué)方程:vt2-v02=2as,可以算出加速度

④由牛頓第二定律可得:mgsinα-f=ma,而 sinα=聯(lián)立可得滑塊運(yùn)動(dòng)受到的摩擦力

(2)由十分度的游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則可得

2 試題特點(diǎn)與啟示

2.1 試題特點(diǎn)

分析2009年這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)題,發(fā)現(xiàn)試題的設(shè)計(jì)不同于往年,呈現(xiàn)這樣幾個(gè)特點(diǎn):

(1)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)徹底突破了往年修修補(bǔ)補(bǔ)的傳統(tǒng).往年的實(shí)驗(yàn)題是在課本要求的實(shí)驗(yàn)中選擇1～2個(gè)作為“母題”,然后在此基礎(chǔ)上做一些局部的變化,再提出新的要求.這樣的設(shè)計(jì)有其道理,畢竟高考立足于教材和教學(xué)大綱,不能脫離了基礎(chǔ).但也正是這樣的考慮,一步步把高考實(shí)驗(yàn)逼上了“絕路”,幾乎所有的實(shí)驗(yàn)都被“改裝”一遍,實(shí)驗(yàn)題的考查新意乏陳.但是,2009年實(shí)驗(yàn)題目的設(shè)計(jì)新穎高調(diào),讓人有脫胎換骨之感.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)在高考考綱中沒有一模一樣的原型,電學(xué)實(shí)驗(yàn)題是尋找電路的故障,力學(xué)實(shí)驗(yàn)題是探究摩擦力與斜面傾角的關(guān)系.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)從本質(zhì)上突破了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的最后枷鎖:不再狹隘地局限在幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的“改裝”套路中,而是尋找更廣闊的實(shí)驗(yàn)考察平臺(tái).

(2)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的考查仍然立足教材,但立意跳出了限制.在形式上擺脫了修修補(bǔ)補(bǔ)的傳統(tǒng)做法后,再深入地分析它所考察的本質(zhì)知識(shí)要求并沒有改變,涉及的內(nèi)涵知識(shí)都是課本和大綱所要求的基礎(chǔ)知識(shí).譬如,第1個(gè)實(shí)驗(yàn)考察的就是“電表的使用”,這是重點(diǎn)掌握的實(shí)驗(yàn)之一.再看第2個(gè)實(shí)驗(yàn),考察的是“游標(biāo)卡尺的使用”、“光電門的使用”、“測物體的速度”等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識(shí).雖然知識(shí)要求并沒有加深,但對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力要求大幅提高.不再是簡單地獨(dú)立地考查,而是將它們有機(jī)地組合,設(shè)計(jì)出完整的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程來.立意高,考察全面,真正衡量學(xué)生知識(shí)的掌握和靈活應(yīng)用的能力.

(3)實(shí)驗(yàn)命題來源于生活,立足實(shí)際.第1個(gè)實(shí)驗(yàn)是電路的檢查,故障的查找是電路實(shí)驗(yàn)中一塊重要的知識(shí),也是中學(xué)生應(yīng)該掌握的基本實(shí)驗(yàn)技能之一.生活中經(jīng)常碰到電路出問題了,解決問題的第1步就是要判斷什么地方出了故障,可以說這是電工知識(shí)的基礎(chǔ),那么學(xué)生掌握這樣的知識(shí)和技能無疑是實(shí)用的,受用終身的.學(xué)生不再覺得書本上的知識(shí)都是抽象的,沒有實(shí)用價(jià)值.第2個(gè)實(shí)驗(yàn)是有關(guān)摩擦力的問題,也是生活中常常碰到的問題,對(duì)這樣的問題進(jìn)行深入地研究,上升到理性的高度,對(duì)于學(xué)生而言也是新鮮的,知識(shí)也是鮮活的.

(4)加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)能力相結(jié)合的考察.高中物理的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)于數(shù)學(xué)能力的考察是有限的.事實(shí)上,所有物理問題的解決都是通過數(shù)學(xué)方程來表達(dá)和實(shí)現(xiàn)的,物理實(shí)驗(yàn)考察學(xué)生的數(shù)學(xué)處理能力是理所當(dāng)然的.第2個(gè)實(shí)驗(yàn)中,對(duì)于摩擦力與傾角的關(guān)系,需要掌握力的相關(guān)知識(shí),求出 f和cosα的表達(dá)式,再作出 f-cosα關(guān)系曲線,最后得到結(jié)果.一個(gè)實(shí)驗(yàn)完整地再現(xiàn)了科學(xué)研究的各個(gè)過程:

問題的提出→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→記錄數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)分析(包括建立數(shù)學(xué)模型)→得到結(jié)果

試題可商榷之處:雖然這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)題目非常新穎,但是也暴露出一些不足,特別是第23題,對(duì)于最后的結(jié)果沒有進(jìn)行深入的探討,f-cosα曲線到底是什么形狀?物體在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力與斜面傾角的關(guān)系到底是怎么樣的?唯一遺憾的是這里挖掘不是很到位.

2.2 試題啟示

2009年的理科綜合實(shí)驗(yàn)題部分非常出彩,不僅起到了選拔功能,而且對(duì)于今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和高考復(fù)習(xí)有很好的導(dǎo)向作用.

(1)重視對(duì)基本實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng).從2009年的實(shí)驗(yàn)題目看,實(shí)驗(yàn)所涉及的原理永遠(yuǎn)在課本要求的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)之中.不能盲目地猜題和押題,還是要重視基礎(chǔ).特別注重讓學(xué)生利用已學(xué)知識(shí)、原理和方法在題設(shè)的條件和情境下,按照題設(shè)的要求制定出實(shí)驗(yàn)方案,選擇實(shí)驗(yàn)器材,設(shè)計(jì)方案等.不能再局限于幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的照搬照抄,也不要對(duì)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行簡單、機(jī)械地“改裝”,要開闊思路,在課堂上利用一些開放性實(shí)驗(yàn)提煉學(xué)生的思維能力,多予關(guān)注創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì).

(2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該重點(diǎn)體現(xiàn)探索過程而不僅僅是呈現(xiàn)結(jié)果.新課程的中心理念之一便是改變以往的接受式學(xué)習(xí)為探究式學(xué)習(xí),從這兩年的實(shí)驗(yàn)題目看,連續(xù)出現(xiàn)讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程,或者設(shè)計(jì)解決方案,問題非常開放.如果學(xué)生只記住了實(shí)驗(yàn)的結(jié)論,面對(duì)這樣的提問,往往會(huì)無從下手,因?yàn)樗麄兊哪X海中沒有這樣的“標(biāo)準(zhǔn)答案”.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要真正落實(shí)探究的學(xué)習(xí)方式,讓學(xué)生參與到發(fā)現(xiàn)的過程中去,才能培養(yǎng)他們的思維品質(zhì),才能培養(yǎng)他們的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?學(xué)生是在思考和行動(dòng)中掌握本領(lǐng),領(lǐng)會(huì)知識(shí)的.

(3)要關(guān)注實(shí)驗(yàn)的拓展練習(xí).如果僅僅局限于讓學(xué)生記住幾個(gè)實(shí)驗(yàn),學(xué)生在高考時(shí)一碰到陌生的題目,很快便會(huì)亂了陣腳,不知道知識(shí)之間的聯(lián)系.如何拓展實(shí)驗(yàn)?zāi)?譬如在練習(xí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),可以問學(xué)生:利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以解決哪些問題?測量地球重力加速度的方法有哪些?讓學(xué)生充分討論,找到各自的方法,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,開拓學(xué)生視野,為高考中的實(shí)驗(yàn)變形做好充分的準(zhǔn)備.

(4)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和物理理論學(xué)習(xí)應(yīng)該融為一體.實(shí)驗(yàn)的作用不能僅僅停留在教學(xué)的輔助手段的層面上,而應(yīng)該是貫穿在整個(gè)教學(xué)過程中創(chuàng)造物理情景、探索物理規(guī)律,實(shí)驗(yàn)過程就是一個(gè)學(xué)習(xí)探索的過程.(收稿日期:2009-07-05)