從平拋運動實驗題看高考實驗題的考查

徐禮

回顧多年來的高考實驗題，很少有直接考教材中實驗的. 高考試題的原創性客觀上要求命題者必須創新，在原則上兼顧教材中的實驗的原理、方法和技能的前提下，引入其他相關的知識、技能，創造性地設計相應的實驗題，下面我們以平拋運動的實驗題為例，剖析一下高考實驗題的考法.

先看一道原版實驗題：

■ 例1在“研究平拋物體的運動”的實驗中，記錄了圖1所示的一段軌跡ABC. 已知物體是由原點O水平拋出的，C點的坐標為（60 cm，45 cm），則平拋物體的初速度為v0=______m/s，物體經過B點時的速度vB的大小為vB=_____m/s. （取g=10 m/s2）

■ 解析由平拋運動公式可得：

v0=vcx=■=■=■ m/s=2 m/s，

vBy=gtB=g■=10×■ m/s=2 m/s，

vB=■=■ m/s=2■ m/s.

從該題的解法可以看出，學生只要掌握了平拋運動實驗的基本原理、方法與基本技能后，就可以直接求解該題了.

但實際的高考題是怎么考的呢?請看下題：

■ 例2如圖2所示，在“研究平拋物體運動”的實驗中，有一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長為L. 若小球在平拋運動過程中的幾個位置如圖中的a、b、c、d所示，則小球平拋的初速度的計算式為v0=______（用L、g表示），小球在b點的速度為______.

■ 解析從圖中所標各點位置特征（各點之間水平距離相等）可知，記錄小球位置的時間間隔是相同的，設為T，在豎直方向上，Δy=gT 2=L，所以T=■；在水平方向上，v0=■=2■，又小球經過b點的豎直分速度vby=■=■■，小球通過b點的速度為vb=■=■■.

許多同學根據平時所熟悉的實驗原理與方法，錯誤地認定a點就是拋出點. 于是，根據平拋運動的特點，有L=■gT 2、2L=v0T，解得v0=■；vby=gt=■，所以vb=■=2■. 毫無疑問，這是死記硬背實驗結果所導致的錯誤. 命題者的意圖，就是要使死記硬背者得不到分，從而有利于善于靈活運用所學知識的考生.

■ 例3如圖3所示，是用頻閃照相得到的一個平拋小球的照片，照相機每隔相等時間曝光一次，拍照時，不能保持底片的上邊緣是水平，請用合理的辦法確定圖中重力加速度方向（保留作圖痕跡）. 若圖距與實際距離之比為1 ∶ 10. 在這種情況下，若只用刻度尺，如何求得該小球的初速度v0和曝光時間間隔T？（重力加速度g已知）

（1） 寫出測量的主要步驟和需要測量的物理量，并在圖上標出有關物理量的符號；

（2） 用測得的物理量和有關常量，寫出計算該小球初速度v0的表達式v0=_______.

■ 解析把首末兩小球中心相連并且三等份，各等份點與對應順序的照片上的小球中心相連，即是重力加速度方向所在的直線，并標明方向，如圖4所示.

用刻度尺測出圖中的x和y1、y2，則有：

10x=v0T，10y2-10y1=gT 2.

解得：T=■，

所以：v0=10x■.

由以上兩例可以看出高考題是如何在教材原實驗的基礎上進行創新和演變的，這就要求學生不能死記硬背實驗，需要在平時的實驗中充分理解實驗原理，并親手做實驗，掌握實驗的第一手信息與技能，從而在考場上靈活地運用所學的知識、技能（包括實驗本身的、與實驗有關的），具體問題具體分析，注重知識的類比與遷移，從而創造性地解答高考實驗題.