中考物理試題對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟示

(江蘇省太倉市明德初級(jí)中學(xué)，江蘇 蘇州 215431)

近年來，各地中考物理試卷對(duì)實(shí)驗(yàn)操作、設(shè)計(jì)和應(yīng)用能力的考查越來越重視，要求也越來越高，體現(xiàn)了物理學(xué)科的重要特征，符合課程改革的理念與導(dǎo)向，對(duì)我們的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著諸多啟示。筆者以近年來蘇州市中考物理實(shí)驗(yàn)試題為例，研究其命題的意圖和結(jié)構(gòu)，以求進(jìn)一步提高我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，從而有效提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc學(xué)科素養(yǎng)。

1 重細(xì)節(jié)，考查實(shí)驗(yàn)觀察的細(xì)致程度

例1(2016年蘇州市中考第28題):在探究“物體動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，讓小車從斜面上由靜止釋放，小車下滑后撞擊斜面底端的木塊。請(qǐng)回答下列問題：

(1) 小車進(jìn)入水平面時(shí)的動(dòng)能是由_______轉(zhuǎn)化來的，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過_______來比較動(dòng)能大小。

(2) 同一小車從斜面不同高度由靜止釋放，如圖1甲、乙所示，是探究動(dòng)能大小與_______的關(guān)系，得出的結(jié)論是：______________。

圖1

(3) 實(shí)驗(yàn)中若使用的木塊質(zhì)量較大，為確保實(shí)驗(yàn)仍有較明顯的現(xiàn)象，有很多種方法．請(qǐng)答出一種方法：_____________________。

解析：本題考查了“動(dòng)能與什么因素有關(guān)”，是中考或平?？荚囍械某Ｒ婎}，本題蘊(yùn)含了“控制變量”與“轉(zhuǎn)換法”兩種實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)生對(duì)這樣的問題有一定的了解，在2016年蘇州中考第28題再一次出現(xiàn)，但比之前的題目多了第(3)小問。這個(gè)小問把很多學(xué)生給難住了，理由是平時(shí)教師沒有講過。實(shí)際上此實(shí)驗(yàn)為學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在操作過程中出現(xiàn)過同樣的問題，只是沒有仔細(xì)觀察而忽視了對(duì)問題的研究，很多學(xué)生在放置小車時(shí)位置偏低，導(dǎo)致木塊移動(dòng)距離不大，很難比較。他們知道把小車往上移動(dòng)之后再做實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象就會(huì)更加明顯。如果學(xué)生在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)做個(gè)“有心人”，多注意觀察，這樣的問題自然就迎刃而解。

啟示：要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的細(xì)致觀察。科學(xué)研究離不開觀察，因?yàn)樗峭饨缧畔⑤斎氲拇翱凇Ｎ覈刭|(zhì)學(xué)家李四光說：“觀察是得到知識(shí)的一個(gè)首要步驟。”因?yàn)橛^察不可能是孤立的，人在對(duì)某一事物或現(xiàn)象進(jìn)行觀察的同時(shí)，必然伴隨有大腦緊張的思維活動(dòng)，對(duì)通過觀察所獲得的信息進(jìn)行初步分析、加工、整理、總結(jié)、判斷。物理學(xué)的基礎(chǔ)是觀察和實(shí)驗(yàn)，只有細(xì)致地觀察才能發(fā)現(xiàn)事物細(xì)微之處、關(guān)鍵之處。有的教師為了得到自己想要的結(jié)果，沒有留下足夠的時(shí)間給學(xué)生，以至于很多細(xì)微的地方學(xué)生都沒有觀察到位，從而導(dǎo)致物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生困難。中考這類題型的出現(xiàn)提醒我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中需要重視細(xì)致觀察，這也是培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的需求。

2 重視實(shí)驗(yàn)的過程性

例2(2017年蘇州中考第30題)：如圖2所示，王老師在圓柱形玻璃杯內(nèi)裝滿水，用平滑的塑料薄片緊貼水面蓋住杯口，壓緊后將杯子倒置，水和塑料片都不會(huì)掉下來。接著將倒置的杯子懸掛在玻璃鐘罩內(nèi)，封閉鐘罩后用抽氣機(jī)持續(xù)抽出鐘罩內(nèi)的空氣，直至塑料片掉下。已知杯中水和塑料片總質(zhì)量為100g，倒置后杯和水與塑料片的接觸面積為12.5cm2。(不考慮分子間作用力)

圖2

(1) 塑料片不掉下來說明了_______的存在，通過計(jì)算可知，當(dāng)鐘罩內(nèi)氣壓降到_______Pa時(shí)，塑料片會(huì)掉下。(g取10N/kg)

(2) 王老師在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，抽氣至鐘罩內(nèi)氣壓為30kPa時(shí)，玻璃杯內(nèi)出現(xiàn)了一些小氣泡，繼續(xù)抽氣至鐘罩內(nèi)氣壓為8kPa時(shí)，塑料片就掉下了。請(qǐng)你對(duì)此時(shí)塑料片掉下的現(xiàn)象做出合理的解釋:____________________________。

解析：本題主要考查了大氣壓一節(jié)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，第(1)小題的設(shè)問中規(guī)中矩，首先考察“覆杯實(shí)驗(yàn)”是一個(gè)證明大氣壓存在的例子，其次考查了P=F/S公式的計(jì)算。

第(2)問就比較特殊，不是一個(gè)純理論的分析，而是考查在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，根據(jù)第(1)問的計(jì)算發(fā)現(xiàn)理論上鐘罩內(nèi)氣壓低至800Pa，紙片才會(huì)掉落，但實(shí)際當(dāng)氣壓降至8000Pa前紙片就已經(jīng)掉落了，并且在之前玻璃杯中出現(xiàn)氣泡等現(xiàn)象，說明有氣體跑到玻璃杯內(nèi)了。

啟示：要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程性。在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有時(shí)理論分析是一個(gè)結(jié)果，而在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的影響因素，使得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)論與理論上的分析有出入。而真正的科學(xué)實(shí)驗(yàn)正是在實(shí)驗(yàn)中不斷排除表象的、次要的干擾因素，最終尋找到事物的本質(zhì)，這就是物理學(xué)的魅力所在。在基礎(chǔ)教育階段，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度十分重要，重視實(shí)驗(yàn)過程的指導(dǎo)，不怕出現(xiàn)問題，就怕太過于“完美”。重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，不僅是中考命題的需求，更是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的訴求。

3 重視對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析

圖3

例3(2016年蘇州市中考第19題):學(xué)過天平使用的知識(shí)后，好奇的小明想用家中的一架舊天平稱一個(gè)雞蛋的質(zhì)量。在調(diào)整橫梁平衡時(shí)，先將游碼移至零刻度線處，此時(shí)指針偏向分度盤右側(cè)，則應(yīng)將平衡螺母向_______調(diào)節(jié)。他發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)平衡螺母，指針總略偏向分度盤右測(cè)，于是他在天平的左盤中放入幾粒米后重新調(diào)節(jié)平衡并進(jìn)行了測(cè)量，如圖3所示，則雞蛋的質(zhì)量_______(大于/等于/小于)61g。

解析：天平的調(diào)節(jié)是一個(gè)簡(jiǎn)單的問題，通過移動(dòng)游碼和調(diào)節(jié)平衡螺母來實(shí)現(xiàn)橫梁平衡的調(diào)節(jié)，但很多時(shí)候會(huì)出現(xiàn)游碼移至零刻度線后，不管怎么調(diào)節(jié)平衡螺母也無法平衡的情況，但很多教師的處理方式是給學(xué)生另一架天平。而忽略如何解決這樣的問題，比如說通過增加米?；蛘咂渌锲愤M(jìn)行配平。

啟示：要重視對(duì)實(shí)驗(yàn)真實(shí)結(jié)果分析能力的培養(yǎng)。有的教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，過于重視結(jié)果的完美性，一些不符合預(yù)期的“不正常”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都搪塞過去，不予解答，這樣處理問題的方式不可取，也是不科學(xué)的，對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)非常不利。我們應(yīng)該正視這種“不正常”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，尋找背后的原因，尋找解決問題的方法，要科學(xué)對(duì)待真實(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)和結(jié)果。

4 重視對(duì)書本實(shí)驗(yàn)的再開發(fā)

例4(2016年蘇州市中考第31題):為研究紙錐下落的運(yùn)動(dòng)情況，小華查閱資料了解到，物體下落過程中會(huì)受到空氣阻力的作用，阻力f的大小與物體的迎風(fēng)面積S和速度v的二次方成正比，公式為f=kSv2(k為比例常數(shù))。

現(xiàn)用一張半徑為R、面密度為ρ(厚度和質(zhì)量分布均勻的物體，其質(zhì)量與面積之比稱為面密度)的圓紙片，按圖4甲所示將圓紙片裁剪成圓心角為n°的扇形，然后做成如圖4乙所示的紙錐，紙錐的底面積為S0(即為紙錐的迎風(fēng)面積),讓紙錐從足夠高處靜止下落。

圖4

(1) 紙錐在整個(gè)豎直下落過程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是( )。

A.一直加速 B.一直勻速

C.先加速后勻速 D.先加速后減速

(2) 下落過程中紙錐能達(dá)到的最大速度為____________________________。

解析：本題涉及“物體運(yùn)動(dòng)”這一節(jié)的實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生學(xué)會(huì)使用刻度尺與秒表進(jìn)行長(zhǎng)度與時(shí)間的測(cè)量，從而算出紙錐的平均速度。但此考題進(jìn)行了創(chuàng)新編制，把此實(shí)驗(yàn)與“力與運(yùn)動(dòng)”的內(nèi)容相聯(lián)系，用“力與運(yùn)動(dòng)”的知識(shí)去解決物體運(yùn)動(dòng)的問題。主要考查物體加速時(shí)動(dòng)力大于阻力，只要?jiǎng)恿Ρ茸枇Υ?，就在加速，只不過由于阻力在增加，速度增加的快慢在不斷減小，直到阻力與動(dòng)力相等時(shí)，即mg=f，速度增加停止，速度達(dá)到最大。

啟示：要重視實(shí)驗(yàn)的拓展與創(chuàng)新。對(duì)這一中考試題的分析可知：實(shí)驗(yàn)教學(xué)的拓展與創(chuàng)新也很重要，教師不應(yīng)為了完成教學(xué)任務(wù)，而只是機(jī)械地照搬照抄教材中的實(shí)驗(yàn)方案，應(yīng)該根據(jù)學(xué)生具體情況，多思考，多嘗試，多研究，重視培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，注重知識(shí)的遷移與創(chuàng)新，把學(xué)到的知識(shí)與技能運(yùn)用于實(shí)際問題的解決之中，運(yùn)用物理方法創(chuàng)新地解決問題，這也是當(dāng)代物理教育所追求的一個(gè)重要目標(biāo)。

中考是對(duì)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的檢測(cè)，通過對(duì)中考中一些實(shí)驗(yàn)題型的研究與分析，可發(fā)現(xiàn)一些被我們忽視或者沒有被重視的盲點(diǎn)問題，尋找我們?nèi)粘?shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該重視的地方，對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著積極的指導(dǎo)作用。