對(duì)托盤天平兩個(gè)習(xí)題的探討

李素芳

摘要：托盤天平是實(shí)驗(yàn)室常用的定量儀器，它的使用方法也是中學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生應(yīng)該掌握的。在教學(xué)過程中感覺習(xí)題中的參考答案有錯(cuò)誤，不加注意可能會(huì)引起學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)的困難。

關(guān)鍵詞：托盤天平；分度值；量程

中圖分類號(hào)：G632.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2016）04-0098

初中科學(xué)七年級(jí)上《走近科學(xué)》第3節(jié)建立健康信息檔案中有關(guān)于刻度尺、溫度計(jì)包括體溫計(jì)的使用方法介紹，第4節(jié)幾個(gè)重要的科學(xué)概念中有關(guān)于托盤天平的使用方法介紹。其中，教材中關(guān)于刻度尺的使用介紹得比較詳細(xì)，對(duì)于刻度尺的讀數(shù)做了特別注明：測量值應(yīng)估讀到最小刻度的下一位，測量結(jié)果由數(shù)字和單位組成。測量體重部分中沒有關(guān)于磅秤讀數(shù)的點(diǎn)滴介紹，但14頁小資料中有一張平均身高體重對(duì)照表。測量體溫部分中關(guān)于溫度計(jì)的讀數(shù)只提到讀數(shù)的方法與刻度尺相似。托盤天平的使用方法中只介紹：讀出砝碼的質(zhì)量和游碼所指示的質(zhì)量，待測物的質(zhì)量即為兩讀數(shù)之和?？茖W(xué)教師在介紹這幾種定量實(shí)驗(yàn)儀器時(shí)通常對(duì)刻度尺的讀數(shù)要求比較高、比較規(guī)范，而對(duì)溫度計(jì)和托盤天平的讀數(shù)介紹時(shí)一般只提到不需要估讀。從許多習(xí)題的參考答案中，筆者感覺有不規(guī)范（確切地說是不正確）之處。如：

例1. （2010.河南）將一礦石標(biāo)本放在已調(diào)節(jié)好的天平左盤內(nèi)，當(dāng)天平重新平衡時(shí)，右盤內(nèi)的砝碼和游碼在標(biāo)尺上的位置如下圖所示，則礦石的質(zhì)量是 g。（部分題目）

此題參考答案的讀數(shù)為：物體質(zhì)量m=50g+10g+4g=64g。故答案為：64g。

筆者認(rèn)為該試題答案錯(cuò)誤，理由有以下幾點(diǎn)：

一、定量儀器讀數(shù)要求

教材中雖然沒有對(duì)托盤天平的讀數(shù)問題作仔細(xì)介紹，但作為科學(xué)教師應(yīng)該知道托盤天平作為一種粗略測量固體質(zhì)量的儀器，雖然不需要估讀，但其讀數(shù)值卻能反映該托盤天平的準(zhǔn)確度。該托盤天平的標(biāo)尺分度值為0.2g（稱量標(biāo)尺的分度值是天平的感量），故其讀數(shù)應(yīng)到十分位，也就是說64.0g才是該題的正確答案。對(duì)于該問題筆者曾請(qǐng)教過多位資深科學(xué)教師，令筆者失望的是：一種說法是看題目中的情況，題目中已知的數(shù)值保留到小數(shù)點(diǎn)后幾位，那就保留到小數(shù)點(diǎn)后幾位，還有一種說法是：此題中游碼的指示值是4g，讀成4.0g那不是估讀了一位嗎？托盤天平是不估讀的所以該題的答案是64g，64.0g是錯(cuò)的（另外甚至還補(bǔ)充了一句：小數(shù)點(diǎn)后末尾的0是沒有意義的。）。從數(shù)學(xué)的角度來說64g=64.0g，所以小數(shù)點(diǎn)后末尾的0不影響數(shù)值大小故沒有意義。但從科學(xué)定量儀器讀數(shù)的角度來說所讀數(shù)值不僅表示其數(shù)值大小，而且可以反映實(shí)驗(yàn)儀器的準(zhǔn)確度，所以64g和64.0g的差異大了，前者可以看出其測量儀器的分度值為1g，而后者明顯其測量儀器的分度值<1g（根據(jù)托盤天平的型號(hào)不同，可能e為0.1g，0.2g亦或是0.5g，但無論如何64.0g反映的準(zhǔn)確程度比64g高。）如實(shí)驗(yàn)用的分析天平是精度為0.0001g的精密測量儀器，在實(shí)驗(yàn)過程中其讀數(shù)必須讀到萬分位。在分析天平調(diào)平后其初始讀數(shù)0.0000g也不得記為0g因?yàn)槿f分位上的0雖不影響其數(shù)值大小，但代表著該儀器的精度。

二、教材中也有間接說明

科學(xué)教師只要仔細(xì)思考不難明白托盤天平的讀數(shù)問題?？潭瘸叩淖x數(shù)要求讀到最小刻度的下一位而托盤天平不需要估讀那就是讀到最小刻度位，而該托盤天平標(biāo)尺的最小刻度位是十分位所以該題答案是64.0g才是正真正確的。如果是初中階段想要放寬要求64g也不算錯(cuò)（也給分）那是可以的，但參考答案給的是64g就不對(duì)了，不僅是對(duì)學(xué)生而且對(duì)教師的導(dǎo)向性都是錯(cuò)誤的。

三、高中階段的要求

在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中就經(jīng)常會(huì)涉及托盤天平的讀數(shù)問題。例如：高一時(shí)關(guān)于一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制中最基礎(chǔ)的題目：現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室需配制1mol/L的NaOH溶液100ml需稱量氫氧化鈉多少克？類似的題目不管在平時(shí)還是在省會(huì)考或高考中只有一個(gè)答案是正確的那就是4.0g。再如在高中階段的實(shí)驗(yàn)題中有許多關(guān)于物質(zhì)質(zhì)量的計(jì)算問題，其計(jì)算結(jié)果必須保留到十分位。對(duì)于看似如此簡單的一個(gè)問題我們的學(xué)生總是搞錯(cuò)，筆者認(rèn)為這也和我們初中階段對(duì)這一問題不加注意有關(guān)。曾有教師這樣說，“這是高中和初中不一樣的地方”；也有教師說我們的學(xué)生讀了高中以后回來說：“我們高中老師說你們初中老師教的是錯(cuò)的”。該教師對(duì)學(xué)生的回答是：“是的，高中和初中是不一樣的”。真的不一樣嗎？同一個(gè)儀器同樣是科學(xué)領(lǐng)域可以不一樣嗎？作為一名科學(xué)教師難道不應(yīng)該思考為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的問題嗎？也有教師會(huì)說，有些型號(hào)的托盤天平分度值是1g的不一定能準(zhǔn)確到十分位。這也是這個(gè)題目答案非4.0g不可的另一原因，托盤天平屬于定量測量儀器，而所有定量儀器使用前都必須根據(jù)其量程和分度值選擇合適的儀器，所以中學(xué)實(shí)驗(yàn)室要稱量4.0g的物質(zhì)，選擇量程為100g分度值為0.1g的最合適。而且中學(xué)實(shí)驗(yàn)室中常備的托盤天平就是量程為100g分度值為0.1g或量程為200g分度值為0.2g的托盤天平。

源于以上三點(diǎn)理由，筆者堅(jiān)持該題正確答案為64.0g。

例2. （廣東初中生畢業(yè)生學(xué)業(yè)考試第13題）某托盤天平的全部砝碼及標(biāo)尺如右圖，此天平的稱量（即稱量范圍）是 g。若將此天平調(diào)節(jié)平衡后測一物體的質(zhì)量，物體應(yīng)放在 盤。當(dāng)加入一定量的砝碼后，發(fā)現(xiàn)天平的指針偏向分度盤的左側(cè)，再加入最小的砝碼，指針偏向分度盤的右側(cè)，這時(shí)應(yīng)該 ，直至天平平衡。

該題，筆者最先是在學(xué)生自己從新華書店購買的資料中看到的，當(dāng)時(shí)就覺得該題的第一空很奇怪，怎么會(huì)有這樣的題目？這不是為了出題而出題嗎？后來上網(wǎng)搜索了才知道此題的出處。出題者對(duì)第一空設(shè)計(jì)意圖很明了，就是根據(jù)砝碼和標(biāo)尺最大示數(shù)確定該托盤天平的量程是210g。提供的參考答案就是是210g，但這對(duì)嗎？筆者認(rèn)為該題的答案不是210g而應(yīng)該是200g。理由如下：每架托盤天平的底座上都有銘牌，銘牌上標(biāo)有分度值及Max值。從托盤天平的設(shè)計(jì)原理看其量程應(yīng)取決于刀口的應(yīng)力承受能力。砝碼盒內(nèi)的砝碼質(zhì)量和個(gè)數(shù)是根據(jù)測量時(shí)的需要，設(shè)置最少個(gè)數(shù)的砝碼就能測量量程以內(nèi)的各種質(zhì)量值而配置的。由于砝碼是一種標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量，出廠時(shí)就大致根據(jù)托盤天平的量程配置砝碼，所以會(huì)出現(xiàn)所配砝碼總質(zhì)量略大于天平量程的現(xiàn)象，小質(zhì)量的砝碼及游碼主要是為完成精確稱量用的。如果超過了Max值可能會(huì)使支撐橫梁的刀刃損壞，影響天平的精確度。實(shí)驗(yàn)室常用托盤天平的量程是：100g、200g、500g、1000g其對(duì)應(yīng)的分度值為其量程的1/1000，即0.1g、0.2g、0.5g、1g，而中學(xué)實(shí)驗(yàn)室中學(xué)生用的托盤天平一般為前兩種居多。很明顯對(duì)于該題第一空，命題者肯定沒有仔細(xì)思考同時(shí)也反映出在平時(shí)的教學(xué)中這位教師對(duì)托盤天平的銘牌沒有加以留心過。網(wǎng)上對(duì)該題的討論也較為激烈，有的認(rèn)為托盤天平量程應(yīng)該看銘牌Max值，有的認(rèn)為看砝碼質(zhì)量之和，有的認(rèn)為看砝碼質(zhì)量之和加標(biāo)尺示數(shù)最大值，還有的認(rèn)為有銘牌看銘牌沒銘牌看其他的。一架托盤天平可以出現(xiàn)如此多不同的量程嗎？這科學(xué)嗎？筆者對(duì)后幾種情況均持保留意見，作為一名科學(xué)教師介紹的知識(shí)首先應(yīng)該是正確的、符合科學(xué)事實(shí)的，其次再思考教學(xué)方法等問題?？茖W(xué)教師不能只本著提高學(xué)生考試成績而忘了自己應(yīng)盡的本分。

初中科學(xué)課程是以提高每一個(gè)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，立足學(xué)生的發(fā)展為前提。教師應(yīng)本著從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，精選基礎(chǔ)知識(shí)、技能與方法，創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件和環(huán)境使學(xué)生在學(xué)習(xí)中體驗(yàn)科學(xué)的魅力。在教學(xué)過程中應(yīng)盡量引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察，多思考、多提問、多動(dòng)手、多動(dòng)腦，立足學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展。這就要求我們的教師隊(duì)伍不斷提高自身的科學(xué)素養(yǎng)。

為此，我們可以做些什么？思考再三，筆者認(rèn)為應(yīng)該做好以下四點(diǎn)：

1. 立足教材和課程標(biāo)準(zhǔn)

面對(duì)教材，不斷思考教師該教些什么？怎樣教？學(xué)生該學(xué)些什么？怎樣學(xué)才能更容易理解和掌握才能更好的培養(yǎng)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)？（1）教師應(yīng)認(rèn)真反復(fù)地研究教材中的每一句話、每一幅圖、每一張表格、每一個(gè)數(shù)據(jù)、每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，通過反復(fù)推敲，找到最合理的解釋最有效的方法。在課堂教學(xué)中努力讓每一位學(xué)生都能接受到正確的知識(shí)、科學(xué)的方法、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作要領(lǐng)，以提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，培養(yǎng)學(xué)科學(xué)、愛科學(xué)的情感態(tài)度。（2）精選習(xí)題，根據(jù)教材和課程標(biāo)準(zhǔn)篩選習(xí)題，做到習(xí)題為教學(xué)知識(shí)服務(wù)，而不是以習(xí)題為中心，習(xí)題上有什么教師教什么。另外，要不斷地對(duì)習(xí)題中的答案質(zhì)疑，科學(xué)在不斷地探索和發(fā)現(xiàn)過程中，人類的認(rèn)識(shí)也在不斷地改變。

2. 加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)，不斷更新教學(xué)理念

通過閱讀教學(xué)理論論著或教育專家的隨筆、參加學(xué)科培訓(xùn)、教研組備課組活動(dòng)及聽課、評(píng)課等活動(dòng)學(xué)習(xí)新的教學(xué)理念教學(xué)方法及時(shí)探討在教學(xué)中遇到的各種問題，彌補(bǔ)自身不足，提高工作能力和效率以適應(yīng)不斷發(fā)展的社會(huì)形式。

3. 加強(qiáng)學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)

作為初中科學(xué)教師，我們不僅要對(duì)初中科學(xué)教材爛熟于心，也要利用課余時(shí)間翻看高中物理、化學(xué)、生物教材，了解學(xué)生下一階段將要學(xué)習(xí)哪些知識(shí)，有利于提高和完善自身科學(xué)知識(shí)的同時(shí)，教師能更好地把握初中科學(xué)教學(xué)時(shí)的度。利用課余時(shí)間翻看教學(xué)參考叢書，從中了解當(dāng)前同仁們正在討論或研究的問題。每年不僅要看和做各地中考卷，還要關(guān)注高考試題的變化和要求，有利于自身把握的教學(xué)方向。

4. 不斷反思

不斷進(jìn)行教學(xué)反思有助于教師自身逐步培養(yǎng)和發(fā)展對(duì)教學(xué)實(shí)踐的判斷、思考和分析能力，從而為進(jìn)一步深化自己的實(shí)踐性知識(shí)，乃至形成比較系統(tǒng)的教育教學(xué)理論提供了有效的途徑。教學(xué)反思有助于教師立足于教學(xué)實(shí)踐，細(xì)細(xì)品味深入鉆研，從而不斷提高自身專業(yè)素質(zhì)和能力。美國心理學(xué)家波斯納提出了教師成長的公式：“成長=經(jīng)驗(yàn)+反思。”

以上幾點(diǎn)看似簡單實(shí)則不易，但我們至少要有這樣的意識(shí)，經(jīng)常對(duì)照、不斷努力，做不到完美但可以減少缺點(diǎn)。

以上為筆者淺薄見解，不當(dāng)之處敬請(qǐng)批評(píng)指正。

（作者單位：浙江省寧波市江北育才實(shí)驗(yàn)學(xué)校 315000）