中考物理非常規(guī)實(shí)驗(yàn)試題賞析

文代銘

(貴州省桐梓縣教研服務(wù)中心,貴州 遵義 563200)

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》明確要求：“除專門配備的儀器外,應(yīng)提倡師生利用身邊的物品、器具、材料等進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)”，非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)選擇的是學(xué)生所熟知的生活素材,根據(jù)教學(xué)需求,結(jié)合物理教學(xué),創(chuàng)設(shè)真實(shí)任務(wù)情境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)活動(dòng),促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，激活其創(chuàng)新潛質(zhì)，培育其核心素養(yǎng)，育人功能獨(dú)特。非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)素材新穎,生活性強(qiáng)、體驗(yàn)性好,以此為素材命題考查靈活、題型多樣,且探究性強(qiáng)、便于拓展,有利于考查學(xué)生核心素養(yǎng)的各個(gè)方面,可充分彰顯其獨(dú)特的評(píng)價(jià)功能。

1 考查物理觀念

非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)是根據(jù)初中物理教學(xué)內(nèi)容,結(jié)合學(xué)生的興趣愛好和個(gè)性特點(diǎn),融合生活資源,能較好地滿足學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的需求,促進(jìn)認(rèn)知發(fā)展。非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生生活與物理知識(shí)之間的橋梁,運(yùn)用非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)試題,有利于考查學(xué)生物理觀念的構(gòu)建情況,促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展。

圖1

例1(2020年無錫中考):如圖1所示,把長(zhǎng)約20cm的飲料吸管從中部剪開(但不要徹底剪斷)并彎折過來,將其中一段吸管a插在盛水的燒杯中,在另一段吸管b的管口用力吹氣,水將從a管的管口噴出,且呈霧狀,這是因?yàn)榇禋鈺r(shí)( )。

A.a管上端附近氣體的壓強(qiáng)變大

B.a管上端附近氣體的壓強(qiáng)變小

C.燒杯中水面上氣體的壓強(qiáng)變大

D.燒杯中水面上氣體的壓強(qiáng)變小

解答:當(dāng)用力從吸管b的管口吹氣時(shí),吸管a上端的空氣流速加快,壓強(qiáng)減小,燒杯中的水便從吸管a的管口呈霧狀噴出，選項(xiàng)B正確。

賞析:該題是以非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)為素材命制的中考試題，以實(shí)驗(yàn)探究的形式考查學(xué)生對(duì)“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”的理解和應(yīng)用,同時(shí)考查學(xué)生從物理學(xué)的視角解決生活中實(shí)際問題的能力。此題要求學(xué)生能用“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、解釋水從吸管a的管口呈霧狀噴出的原因,從而解決實(shí)際問題,理解噴霧器的工作原理。自制“簡(jiǎn)易噴霧器”與生活聯(lián)系密切,該實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易做,貼近生活,體驗(yàn)性好,情境真實(shí)。

2 考查科學(xué)思維能力

非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)是體驗(yàn)性、動(dòng)手性、探究性強(qiáng)的實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)，利用非常規(guī)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境,讓物理知識(shí)更加貼近學(xué)生的生活,培育學(xué)生的創(chuàng)新思維,運(yùn)用邏輯思維判斷身邊的事物,分析和解決生活中的實(shí)際問題。學(xué)生將創(chuàng)意和方案轉(zhuǎn)化為有形的實(shí)驗(yàn)用品,或?qū)σ延械纳钗锲愤M(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)，就會(huì)激活其創(chuàng)新潛質(zhì)。非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)試題有利于考查學(xué)生模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等科學(xué)思維的要素。

例2(2020年紹興中考):如圖2所示，小敏將質(zhì)量為20g、體積為25cm3的塑料塊放入水平平衡的容器內(nèi)(圖甲),放手后容器右端下降。撤去塑料塊,往容器內(nèi)緩慢倒入一定量的水,使容器再次水平平衡(圖乙),將該塑料塊輕輕放入圖丙所示的位置,放手后容器最終將(填“左低右高”“左高右低”或“水平平衡”)。此時(shí),塑料塊受到的浮力為N。

圖2

解答:據(jù)題意知塑料塊的密度為0.8g/cm3,小于水的密度,將塑料塊輕輕放入水中,放手后,塑料塊會(huì)漂浮在水面上。液體朝各個(gè)方向都有壓強(qiáng),且同一深度的壓強(qiáng)相等,容器最終將處于水平平衡狀態(tài)。由于塑料塊漂浮在水面,受到的浮力F浮等于塑料塊的重力G,大小為0.2N。

賞析:該題情境新穎、趣味性強(qiáng)，有一定的創(chuàng)新性,著重考查學(xué)生利用液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)解決實(shí)際問題的能力。課標(biāo)要求通過實(shí)驗(yàn)來探究液體壓強(qiáng)的影響因素,試題利用非常規(guī)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境,設(shè)置懸念,巧妙地考查了學(xué)生運(yùn)用液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)和浮力知識(shí)進(jìn)行綜合分析、解決實(shí)際問題的能力,同時(shí)也考查了學(xué)生的邏輯思維能力。

3 考查科學(xué)探究能力

非常規(guī)實(shí)驗(yàn)是重要的物理課程資源，也是物理教學(xué)的重要組成部分,非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)性好、探究性強(qiáng)。在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生手腦并用、思維活動(dòng)活躍,是培養(yǎng)學(xué)生理性思維、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒖茖W(xué)探究能力的重要途徑。利用非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)探究編制試題,有利于考查學(xué)生的科學(xué)探究能力。

例3(2020年貴陽(yáng)中考):如圖3甲所示,一空瓷碗漂浮在足夠深的盛水容器中,現(xiàn)用筷子將空碗緩慢地豎直壓入水中并沉入容器底靜止,請(qǐng)?jiān)谝覉D的坐標(biāo)中畫出從開始?jí)和胫敝镣氲捉佑|容器底這一過程中, 下壓過程中碗口始終向上,不考慮筷子浸入水中的體積，請(qǐng)畫出水對(duì)容器底的壓強(qiáng)p隨碗底下降的距離s變化關(guān)系的大致圖像。

圖3

解析:壓瓷碗前,碗漂浮在水面上,水對(duì)容器底有一定的壓強(qiáng)。開始豎直壓碗后,水面不斷上升,水對(duì)容器底的壓強(qiáng)增大,當(dāng)碗口與水面相平時(shí),水面上升到最高位置,容器底受到的壓強(qiáng)最大。繼續(xù)豎直壓碗,水開始進(jìn)入碗中,水面不斷下降,容器底受到的壓強(qiáng)減小,當(dāng)碗中裝滿水后,水面下降到最低位置,水對(duì)容器底的壓強(qiáng)最小。此后碗沉入容器底靜止,水面高度不再變化,容器底受到的壓強(qiáng)不變,不過,容器底此時(shí)受到的壓強(qiáng)小于碗漂浮時(shí)受到的壓強(qiáng)，水對(duì)容器底的壓強(qiáng)p隨碗底下降的距離s變化關(guān)系的圖像如圖4所示。

圖4

賞析:在科學(xué)探究中要求學(xué)生用學(xué)過的物理術(shù)語(yǔ)、圖像、表格等表述科學(xué)探究的過程和結(jié)論，該題創(chuàng)設(shè)了非常規(guī)實(shí)驗(yàn)情境,考查學(xué)生運(yùn)用p-s圖像描述液體壓強(qiáng)的大小與深度的關(guān)系的關(guān)鍵能力,同時(shí)考查學(xué)生基于觀察和實(shí)驗(yàn)探究、分析論證得出壓強(qiáng)p隨碗底下降的距離s變化關(guān)系結(jié)論的科學(xué)探究能力。

4 考查科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

非常規(guī)實(shí)驗(yàn)可使學(xué)生感受到物理學(xué)真實(shí)、可靠，切身體會(huì)到物理與技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境之間的互動(dòng)關(guān)系,領(lǐng)悟物理知識(shí)源于生活,又服務(wù)于社會(huì)。非常規(guī)實(shí)驗(yàn)的開發(fā)和應(yīng)用有利于學(xué)生保持對(duì)自然界的好奇,領(lǐng)略自然界的美妙與和諧,體驗(yàn)知識(shí)的構(gòu)建過程。與非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)的試題,貼近生活,內(nèi)容豐富,真實(shí)感強(qiáng),有利于考查學(xué)生對(duì)科學(xué)的真情實(shí)感和對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

圖5

例4(2020年荊州中考):如圖5所示,在一個(gè)罐子的蓋和底各開兩個(gè)小洞。將小鐵塊用細(xì)繩綁在橡皮筋的中部穿入罐中,橡皮筋兩端穿過小洞用竹簽固定。做好后將它從不太陡的斜面滾到水平面。下列說法正確的是( )。

A.罐子從斜面滾下,重力勢(shì)能只轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

B.罐子從斜面滾下的過程中,只有動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化

C.因?yàn)槟芰恐g可以相互轉(zhuǎn)化,所以罐子滾下后可能再次滾上斜面

D.如果水平面是光滑的,則罐子會(huì)一直滾動(dòng)下去

解答：罐子從不太陡的斜面滾下的過程中,罐子的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。滾動(dòng)過程中小鐵塊使橡皮筋發(fā)生形變,橡皮筋的彈性勢(shì)能增加,罐子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為橡皮筋的彈性勢(shì)能。當(dāng)罐子的速度為零后,橡皮筋的彈性勢(shì)能又會(huì)轉(zhuǎn)化為罐子的動(dòng)能,使罐子沿水平面往回滾動(dòng),罐子很有可能再次滾上斜面。

賞析:該題以非常規(guī)實(shí)驗(yàn)為素材考查動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,要求學(xué)生判斷影響動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能的因素及其相互轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)。試題在考查學(xué)生對(duì)重力勢(shì)能與動(dòng)能、動(dòng)能與彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)的同時(shí),也考查了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是、勇于探索的科學(xué)態(tài)度的形成情況。該題的精彩之處在于彈性勢(shì)能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化的情境設(shè)置,巧妙地利用小鐵塊的慣性使橡皮筋發(fā)生形變,罐子的動(dòng)能以彈性勢(shì)能的形式儲(chǔ)存在橡皮筋中,使“罐子滾下后可能再次滾上斜面”具有神秘的色彩,如果學(xué)生沒有類似的非常規(guī)實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷和親身體驗(yàn),很難全面把握和準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)動(dòng)能與彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)換的本質(zhì)。

5 結(jié)語(yǔ)

開發(fā)與應(yīng)用非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn),將物理知識(shí)與生活資源有機(jī)融合起來,就會(huì)點(diǎn)燃學(xué)生創(chuàng)新思維的火花。在初中物理教學(xué)評(píng)價(jià)中加強(qiáng)非常規(guī)實(shí)驗(yàn)試題的地位,有利于形成正確的導(dǎo)向,切實(shí)培育學(xué)生的核心素養(yǎng),充分發(fā)揮非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)的育人價(jià)值,彰顯其評(píng)價(jià)功能。