中考物理實(shí)驗(yàn)題的商榷

1、中考物理實(shí)驗(yàn)題的商榷唐學(xué)民+徐正黃摘要2021年蘇州中考物理卷中有一道用傾斜杠桿探究杠桿平衡條件的試題，構(gòu)思獨(dú)特。但在信息傳遞、因果推理、科學(xué)導(dǎo)向等方面值得商榷，文章對此進(jìn)行分析探討。關(guān)鍵詞物理實(shí)驗(yàn)題；杠桿自重；力臂測量；平衡條件中圖分類號G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號167460582021350040022021年江蘇省蘇州市中考物理試卷第27題第3小題是一道頗有創(chuàng)意，但值得商榷的試題。原題節(jié)選：在“探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)中：3杠桿處于圖1所示位置時(shí)，小李同學(xué)就在杠桿上掛鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，小明認(rèn)為這樣操作會(huì)對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生以下影響：杠桿自身重力可能會(huì)對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響可能不便于測量力臂或出現(xiàn)力臂測量錯(cuò)

2、誤無法得出杠桿平衡條件你認(rèn)為正確的選項(xiàng)是_。A.B.C.命題者提供的參考答案是A。一、命題思路揣摩試題的研究對象是圖1所示的傾斜杠桿。按題中用語“處于圖1所示位置時(shí)，可認(rèn)定此時(shí)杠桿是平衡的。相當(dāng)于蘇科版物理九年級上冊第十一章第一節(jié)學(xué)生實(shí)驗(yàn)“探究杠桿的平衡條件的第一步操作“安裝好杠桿，調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使之在水平位置平衡已經(jīng)完成。因此“小李同學(xué)就在杠桿上掛鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，終能使杠桿再度在原傾斜角度位置平衡，也就是說傾斜的杠桿能得出杠桿的平衡條件。這樣就排除了“無法得出杠桿平衡條件?；诟軛U是傾斜的，命題者認(rèn)為“杠桿自身重力可能會(huì)對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響；可能不便于測量力臂或出現(xiàn)力臂測量錯(cuò)誤是正確的，選

3、A。二、原試題商榷原題是值得商榷的?？梢詮娜缦氯齻€(gè)方面分析：一是傳遞的信息；二是因果推理；三是科學(xué)導(dǎo)向。1.傳遞的信息商榷1操作選項(xiàng)解讀圖1給出的傾斜杠桿平衡，“傾斜和“平衡是題給信息的兩大特征，該怎樣對這一信息進(jìn)行處理呢？設(shè)想將圖1中傾斜杠桿的支點(diǎn)所在的區(qū)域局部放大，就有兩種可能結(jié)構(gòu)，如圖2中的圖和圖所示。圖中的O點(diǎn)為杠桿的支點(diǎn)，C點(diǎn)為杠桿的重心，C點(diǎn)位于O點(diǎn)的正下方，這種平衡是穩(wěn)定平衡。如果輕輕撥動(dòng)杠桿使其轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)，最終平衡位置就是圖1所示位置，也就是說這個(gè)位置杠桿自身重力的力臂為零，對杠桿的平衡不產(chǎn)生影響。這樣，在杠桿上掛鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只要最終的平衡位置跟圖1所示一樣，就可不考慮杠桿的

4、自身重力對杠桿平衡的影響，亦即杠桿的自身重力不影響杠桿平衡條件的得出。這種背景下，這道實(shí)驗(yàn)題的答案只需要考慮。但有兩段，一段是可能“不便于測量力臂，它不影響得出杠桿平衡條件；另一段是“出現(xiàn)力臂測量錯(cuò)誤，那么肯定影響得出杠桿平衡條件。兩方面兼顧是否認(rèn)，所以均予以否認(rèn)，A、B、C三個(gè)選項(xiàng)均是非選項(xiàng)。圖中的O點(diǎn)跟C點(diǎn)重合，這種平衡是隨遇平衡。輕輕撥動(dòng)杠桿，杠桿可以在任何位置平衡，接下來掛鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，就可以取最科學(xué)、最簡易的操作，使杠桿在水平位置平衡，得出杠桿的平衡條件。顯然，該背景下實(shí)驗(yàn)題的影響因素全部否認(rèn)，A、B、C三個(gè)選項(xiàng)均不適合。2其他操作選項(xiàng)解讀杠桿處于圖1位置時(shí)，就在杠桿上掛鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

5、，操作方法是多樣化的。下面羅列兩種均以圖2型做載體。其他操作一。在杠桿兩側(cè)掛鉤碼后，調(diào)節(jié)動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂，使杠桿改在水平位置平衡。記錄四個(gè)量的大小，并有序改變其中假設(shè)干量，進(jìn)行屢次測量比較。這樣操作，關(guān)鍵動(dòng)作是掛上鉤碼后，杠桿在水平位置平衡對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么影響呢？杠桿的自身重力肯定對杠桿的平衡產(chǎn)生影響，故對；杠桿水平位置平衡，便于測量力臂，故錯(cuò)；無法得出杠桿平衡條件，故對。正確的選項(xiàng)為B。應(yīng)該指出，將非水平位置的空載杠桿，負(fù)載后回歸到水平位置平衡，這種操作是可行的、可取的，得出的選擇B是可信的。其他操作二。杠桿負(fù)載后調(diào)節(jié)動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂，使杠桿在非水平位置平衡。杠桿的傾斜角

6、度不限，但肯定不在原傾斜位置，屢次實(shí)驗(yàn)找規(guī)律均相同。操作二對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的影響有：杠桿自身重力對杠桿平衡產(chǎn)生影響，對；不便于測量力臂或易出現(xiàn)力臂測量錯(cuò)誤，對；無法得出杠桿的平衡條件，對。所列的A、B、C三選項(xiàng)均非選項(xiàng)。2.因果推理的商榷本試題是“探究杠桿的平衡條件學(xué)生實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)題。因果關(guān)系中的“果就是能否得出杠桿平衡條件，“因就是題設(shè)條件，杠桿自身重力和力臂測量。因此，可以從以下兩個(gè)方面討論試題的因果推理。1參考答案凸顯因果關(guān)系相悖參考答案是A。為正確選項(xiàng)，亦即杠桿自重和力臂測量可能影響得出杠桿平衡條件?，F(xiàn)請讀者思考如下一個(gè)問題：可能影響得出杠桿平衡條件跟無法得出杠桿平衡條件相近呢，還是跟能得出杠

7、桿平衡條件相接近？毫無疑問前者接近，這說明選后理應(yīng)考慮選，不宜選后排除。顯然，參考答案選否認(rèn)，暴露了其推理邏輯中的因果關(guān)系是矛盾的。2試題中三個(gè)影響因素因果表達(dá)詞不達(dá)意第一，對于“杠桿自身重力可能會(huì)對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響來說，除“可能質(zhì)疑外，因果關(guān)系也極不明確。第3小題題干的最后已寫有“對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響，兩次重復(fù)出現(xiàn)的“產(chǎn)生影響沒有相隔幾個(gè)字，但都沒有言明對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生什么影響。建議改為“杠桿自身重力會(huì)影響杠桿平衡，導(dǎo)致無法得出杠桿平衡條件。第二，對于“可能不便于測量力臂或出現(xiàn)力臂測量錯(cuò)誤來說，因果關(guān)系更為混亂。一是開頭的“可能是否包括后面的力臂測量錯(cuò)誤，不明確；二是“不便于測量力臂和“出現(xiàn)力臂測量錯(cuò)誤，對

8、實(shí)驗(yàn)影響的后果等級不同?！安槐阌跍y量力臂，其后果只能給實(shí)驗(yàn)操作增添麻煩，不至于“無法得出杠桿平衡條件；而“出現(xiàn)力臂測量錯(cuò)誤，肯定“無法得出杠桿的平衡條件。較為科學(xué)的表述應(yīng)將原表述改為兩段“不便于測量力臂，增加操作難度；易出現(xiàn)力臂測量錯(cuò)誤，導(dǎo)致無法得出杠桿平衡條件。endprint第三，對于“無法得出杠桿平衡條件來說，這一項(xiàng)應(yīng)是“探究杠桿的平衡條件這個(gè)實(shí)驗(yàn)的終極目標(biāo)，它不是具體的操作因素影響，但它必須依附于具體操作和具體信息傳遞，故不應(yīng)單獨(dú)列項(xiàng)，而應(yīng)將它分解到“自身重力和“力臂測量兩個(gè)方面。3.科學(xué)導(dǎo)向的商榷“探究杠桿的平衡條件是義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的20個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)之一。按照課標(biāo)對學(xué)生實(shí)

9、驗(yàn)的要求“應(yīng)讓學(xué)生在理解實(shí)驗(yàn)方案的前提下，自己選擇器材，組合實(shí)驗(yàn)裝置，自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生積極思考。作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)題，理應(yīng)表達(dá)?初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)?的教學(xué)目標(biāo)要求，怎樣理解“探究杠桿的平衡條件的實(shí)驗(yàn)方案呢？簡而言之，應(yīng)科學(xué)地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行兩次以上在水平位置平衡的操作。一次空載杠桿，其余是負(fù)載杠桿，并有機(jī)地與托盤天平平衡操作進(jìn)行鏈接。審視這道實(shí)驗(yàn)題，它要排除“無法得出杠桿平衡條件這一選項(xiàng)，必須進(jìn)行兩次非水平位置平衡的操作，要想通過這樣的操作得出規(guī)律，是不太現(xiàn)實(shí)的。試題考查的是學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，但迄今為止沒有一堂學(xué)生實(shí)驗(yàn)課是如此操作的。未經(jīng)實(shí)踐，哪能出真知，故有“閉門造車之嫌。實(shí)驗(yàn)題，特別是學(xué)生必做

10、實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)題，命題時(shí)“需要正確認(rèn)識物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)，注意把握實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，尤其要做到“按要求進(jìn)行操作，起到科學(xué)導(dǎo)向的作用。引號中用語源于?初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)?，全文同三、對原試題微調(diào)本實(shí)驗(yàn)題是以一傾斜杠桿為載體探究杠桿平衡條件的，構(gòu)思奇特新穎，很有開發(fā)價(jià)值。為提高它的區(qū)分度，筆者建議試題依附于一個(gè)具體操作，然后對影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素加以選擇?，F(xiàn)列舉三個(gè)方案。方案1杠桿處于圖1位置時(shí)，小李同學(xué)就在杠桿上掛鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，掛上鉤碼后讓杠桿在水平位置平衡。小明認(rèn)為這樣操作會(huì)對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生以下影響：杠桿自身重力會(huì)對杠桿平衡產(chǎn)生影響，導(dǎo)致無法得出杠桿的平衡條件不便于測量力臂，操作難度增加易出現(xiàn)力臂測量錯(cuò)誤，導(dǎo)

11、致無法得出杠桿的平衡條件你認(rèn)為正確的選項(xiàng)是_。答案：。方案2杠桿處于圖1位置時(shí)，小李就在杠桿上掛鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。掛上鉤碼后，讓杠桿仍舊在原位置上平衡。小明認(rèn)為這樣操作會(huì)對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生以下影響：杠桿自身重力會(huì)對杠桿平衡產(chǎn)生影響，導(dǎo)致無法得出杠桿的平衡條件不便于測量力臂，操作難度增加易出現(xiàn)力臂測量錯(cuò)誤，導(dǎo)致無法得出杠桿的平衡條件你認(rèn)為正確的選項(xiàng)是_。答案：。如果改變操作探究的初衷，將試題改成杠桿平衡條件得出后思考討論題，那么可以出現(xiàn)“可能選項(xiàng)。方案3杠桿處于圖1所示位置時(shí)，一同學(xué)就在杠桿上掛鉤碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，雖然屢次實(shí)驗(yàn)，但都找不出“動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂的關(guān)系，你認(rèn)為無法得出杠桿平衡條件的原因有_?？赡軖焐香^碼后，未確保杠桿在原位置平衡可能在傾斜杠桿上進(jìn)行操作，力臂測量麻煩可能力臂測量錯(cuò)誤，盡管杠桿每次均處在原