王高林
物理是一門實驗學科,在實驗過程中要用到很多實驗方法.
(1)圖1是“測量滑動摩擦力”的實驗,用彈簧測力計水平拉動木塊在長木板上滑動,讀出彈簧測力計的示數(shù),根據(jù)二力平衡條件得出滑動摩擦力的大小,這種實驗方法叫轉(zhuǎn)換法;把一個小鐵塊放在木塊上方,如圖2所示,再次測量時,發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的示數(shù)變大,這是因為在同一個接觸面,,滑動摩擦力越大.
(2)用天平稱量物體質(zhì)量時,右盤砝碼的質(zhì)量加上游碼示數(shù)等于左盤物體的質(zhì)量,這種實驗方法叫做等效替代法.圖3是測量物體質(zhì)量時,所用砝碼和游碼位置的情況,則該物體質(zhì)量為g.
(3)用圖4裝置探究“動能大小與質(zhì)量的關系”,具體做法是:把不同的鋼球從相同的高度滾下,使鋼球到達水平面時獲得相同的,通過觀察,比較兩種情況下鋼球動能的大小.實驗過程除了用到轉(zhuǎn)換法,另外還用到了法.
上述試題是深圳市2015年的中考物理試題中的一部分,可見出題人不僅想考查學生,還想傳播一定的思想方法,想法不錯,但是好像有些值得商榷的地方.
1說說等效替代.
等效替代法是在保證某種效果(特性和關系)相同的前提下,將實際的、復雜的物理問題和物理過程轉(zhuǎn)化為等效的、簡單的、易于研究的物理問題和物理過程來研究和處理問題的方法.天平測質(zhì)量的方法能否稱為等效替代法?顯然不能,這里沒有替代,完全就是杠桿原理.要說等效替代測質(zhì)量的方法,最典型的就是曹沖稱象.筆者再舉個例子:給你一根彈簧和合適的砝碼等器材,測一個物體的質(zhì)量.這里的思想可以讓被測物體與砝碼分別使彈簧伸長量相等,從而得出被測物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量,這就是等效替代.
所以,原題中為傳授方法而勉強舉不妥的例子,應該是傳播廣泛的中考試題之大忌.
2說說鋼球的速度
“不同的鋼球從相同的高度滾下,使鋼球到達水平面時獲得相同的速度”,要讓學生理解這個知識點,對于初中學生好像還真的沒有什么好辦法,最多只能舉“兩個鐵球同時落地”的例子來幫助學生記憶——也只能是死記硬背的記憶了.所以,這個實驗對于初中學生有硬傷,教學中一般也只是模糊處理,自然不應該作為重點來考查.原題還專門在這里留出一個空成為考查點,筆者認為不合適,難道就為了考核學生死記硬背的功夫嗎?
3說說轉(zhuǎn)換法
物理學中對于一些看不見摸不著的現(xiàn)象或不易直接測量的物理量,通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認識或用易測量的物理量間接測量,這種研究問題的方法叫轉(zhuǎn)換法.研究決定動能大小的因素的實驗,常常被認為是轉(zhuǎn)換法的典型例子.筆者卻有不同看法.
能的大小的判斷標準:一個物體能夠做的功越多,則具有的能越大.能的大小不好直接測量,有了這個標準后就好測量比較了.本實驗就是以此為原理,通過鋼球推動木塊克服摩擦做功的多少來認識動能的大小.因為摩擦力大小相等,所以,把木塊推得越遠則克服摩擦做功越大也就是鋼球的動能越大.
(1)按照原始思路:木塊遠→做功多→動能大,一切順理成章,沒有轉(zhuǎn)換.
(2)如果簡化:木塊遠→動能大.把動能的大小用直觀的距離來量度,可以認為用了轉(zhuǎn)換法.
(3)其實,這個問題筆者更想說,在判斷能的大小的標準上用了轉(zhuǎn)換法——能夠做的功越大具有的能越大,但是這個實驗本身無需轉(zhuǎn)換——把木塊推的越遠自然克服摩擦做的功越多.
作為傳播廣泛、對后來的教師的教及學生的學都頗有影響、有指導意義的中考試題,應該是慎之又慎的,盡量不含有出題者個人主觀的認識.像問題(1),應該避免;問題(2),應該回避;問題(3),也有探討的余地.