由實驗性高考題引發的思考

徐 平

（海安縣南莫中學，江蘇 海安 226681）

1 問題的提出

2013年江蘇高考第14題是以慣性演示為背景的試題，實驗十分簡便，可現場模擬.考生本以為能穩操勝券，但考試的結果并不令人滿意，暴露出了不少問題，由此引發了筆者深層次的思考.

2 試題與評析

如圖1所示，將小砝碼置于桌面上的薄紙板上，用水平向右的拉力將紙板迅速抽出，砝碼的移動很小，幾乎觀察不到，這就是大家熟悉的慣性演示實驗.若砝碼和紙板的質量分別為m1和m2，各接觸面間的動摩擦因數均為μ，重力加速度為g.

（1）當紙板相對砝碼運動時，求紙板所受摩擦力大小；

（2）要使紙板相對砝碼運動，求所需拉力的大小；

（3）本實驗中，m1＝0.5k g，m2＝0.1k g，μ＝0.2，砝碼與紙板左端的距離d＝0.1m，取g＝10m／s2.若砝碼移動的距離超過l＝0.002m，人眼就能感知.為確保實驗成功，紙板所需的拉力至少多大？

圖1

本題是3道計算題中的第2題，滿分16分，可謂高考大題.一改 “滑塊-滑板”的老面孔，從師生熟悉的慣性演示出發創新為“砝碼-紙板”新臉譜.試題開門見山，從受力開始設問，物理情景是砝碼離開紙板前，砝碼和紙板分別做初速度為0的勻加速運動；砝碼離開紙板后，砝碼做勻減速運動至速度為0.題中涉及到砝碼和紙、3個運動過程的受力、加速度、速度、位移及幾何關系.考查了運動學和牛頓定律等主干知識.

第（1）問要求考生會受力分析，對滑動摩擦力有準確的理解.第（2）問的關鍵是發生“相對滑動”的特征是加速度不等，因此需要考生從砝碼和紙板的加速度切入，分別取砝碼和紙板為研究對象，采用隔離體法，先求出各自加速度后再比較.不少學生不知如何分析，只能止于第（1）問.第（3）問中，要根據描述正確理解“確保實驗成功”的物理含義：“砝碼移動的距離不超過l＝0.002m”，從砝碼的運動情景入手，結合牛頓定律和運動學找出幾何關系.相當多的考生對題意的理解不透、過程不清導致錯誤.由此不難看出命題者采用低起點，小坡度，層層設卡，達到淺入深出，考查能力，區分度高的良苦用心.

筆者根據試題中提供砝碼、紙板的質量，砝碼移動距離的限制，在講臺上還原此實驗，的確能很快獲得了成功.說明命題者對慣性實驗經過深入的研究，數據賦值合理恰當.考生能從中感悟到物理的研究方法和求真、求實的科學態度，實屬是一道理論聯系實際的好題.

回顧近10年的高考試題，不難發現這類試題屢見不鮮.

3 近10年由簡單演示實驗成就的高考題分析

3.1 試題回眸（如表1所示）

表1

3.2 探究共性

從上面簡單演示實驗成就的高考題回眸不難歸納出其規律.

（1）隨手可做的力學演示實驗為考題的主體.

以小球自由落體和拋體運動組合為情景計算題江蘇卷考了2次.究其原因筆者以為，這些實驗易于操作，情景常見；同時考查了勻變速直線和勻變速曲線這兩種很典型的運動，便于綜合能力的考查.故倍受命題者的青睞.

（2）不避陳題，似曾相識.

2013年江蘇卷第14題與2004年福建卷第25題相似度很高.江蘇卷是抽桌面砝碼下的紙板，福建卷是抽桌面上圓盤下的桌布；前者考查使實驗成功抽出紙板所需的拉力，后者要求分析桌布上的不掉下桌面圓盤加速度滿足的條件.兩題的模型如出一轍，但江蘇卷設問角度有所“變臉”，由加速度變為力，從實驗成功的角度考十分新穎.往年考過的陳題經過“變臉”后還可以創新再考，高考復習中要引導學生學會“識譜”，透過現象看本質.

（3）考查的覆蓋面廣，信息量大.

2010年重慶卷第24題18分的計算題，以單擺在豎直平面內圓周運動的演示實驗為背景，設計小球運動到最低點時繩斷裂，巧妙地將圓周和平拋兩個運動有機結合起來.同時考查2個最典型的曲線運動的規律，機械能守恒定律（或動能定理）、向心力和牛頓定律等；還考查了數學求最值的思想方法，覆蓋到了力學的大部分知識點.

（4）與體育相關的課堂演示是命題一個熱點.

2008年江蘇卷的第13題是以乒乓球的發球為背景的計算題，讓學生根據實際問題構建出平拋運動和對稱的物理模型.2012年理綜重慶卷“某校舉行托乒乓球跑步比賽”要求構建物體的平衡和勻加速運動的模型.由于學生對各種體育運動均有直觀感受，以此為背景的試題，既能考查科學素養，又能引導學生理論聯系實際.

4 深層次的思考

4.1 以演示實驗為背景的試題，背景材料和問題設問均有廣泛的空間

任何一道試題要求考生的思維任務或操作活動都是置于一定的背景材料之中.因此背景材料的理解，對完成試題要求的任務至關重要.命題專家選擇學生十分熟悉的實驗作為背景材料，能夠保證試題的科學性、新穎性和公平性，且有著廣泛的命題空間.一方面，課堂由簡單器材拼拼湊湊成的演示實驗潛力巨大；另一方面由實驗編制試題的設問空間廣闊.

如由線和球制成系統為例：既可以在豎直平面內做圓周運動，也可以在水平面（如桌面內）運動.

以黑板擦——課本組成的連接體：可演示兩者一起在水平面內勻速、加速、一動一靜等，考查滑動摩擦和靜摩擦、物體受力、相對運動、牛頓定律、做功與生熱等；又可一起拋出，考查超、失重；可用手托住一起在豎直平面內勻速圓周，考查與圓周運動相關的牛頓定律等知識.

以黑板擦為例，受某一方向的推力作用在豎直平面內緩慢運動（擦黑板），可以考查受力分析、力的平衡；擦黑板時，若黑板擦突然滑落，可考查黑板擦的受力（沒有彈力就沒有摩擦力），運動（斜拋、平拋、自由落體等），分析黑板擦得干凈的原因（摩擦的角度、分子力的角度、化學角度等）等.

4.2 以演示實驗為背景的計算題應運而生，是新課程理念的呼喚和要求

以實驗和生活為背景新穎試題，源于課本演示和生活實際，體現了“從生活走向物理、從物理走向社會”，“科學探究”的新課程理念，應當成為高考命題的趨勢.

4.3 以演示實驗為背景的計算題凸顯了對高三復習的導向作用

目前高考模式下，物理學科的地位低，課時少任務重.造成了少數教師課上不做演示實驗，一支粉筆一堂課，課上講實驗，考前背實驗的局面.有的教師甚至認為這樣教學的效率高.是高效教學，還是急功近利，不言而喻.以實驗和生活為背景的計算題不斷出現，意義在于強化演示實驗意識，培養師生的動手能力，激發學生的學習興趣，讓死記失效，做實驗與不做實驗大不一樣.

4.4 高三復習中要積極延拓

課堂教學中教師應積極創造條件多做新穎的演示實驗，組織學生進行小實驗、小制作比賽，有意識將定性分析引申為定量計算.一方面可以加深概念和規律的理解；另一方面為高考備足物理資源.

積極嘗試由實驗情景和生活情景自編新穎的復習試題，探究“情景描述——設定問題——數據給定——語言錘煉”的命題程序和要求，開展相應的命題、答題比賽，組織小組合作交流.

如討論：① 器材如何選取和優化？② 實驗成功的條件？③ 有何創新實驗？④ 實驗中可抽象出哪些物理模型？⑤ 可解決哪些問題（包括定性和定量）？⑥ 可得出哪些結論？⑦ 可演變成哪些新穎試題？培養學生從實驗和生活情景中抽象出本質內涵，見物講理，勇于探究的良好習慣.

5 結束語

臺上3分鐘，臺下10年功.看似信手拈來的演示實驗，卻凝聚著教師辛勤的汗水和對學生沉甸甸的希望.它要求教師千方百計地創造條件做好課本上的演示，深入開展演示實驗的定量研究，將趣味性的體育活動和生活情景融入演示實驗，引導學生在學習中關心生活、觀察現象，學會將實際問題轉化成物理問題，構建物理模型.

1 江蘇省教育考試院.2014年江蘇省普通高中學業水平測試（選修科目）說明［M］.2013.

2 余如旺，林帆，鄭麗對.例析科技論文為素材的高考生物學科命題策略［J］.課程·教材·教法，2013（10）：88-93.