疑“自圆其说” 辩“据理力争”

2020-06-30 10:07景世群霍云亮李子明
关键词:深度思考

景世群 霍云亮 李子明

摘   要:近年来,各类试题立意新颖、独特,较好地考查了学生的分析与综合、判断与推理能力,渗透了批判性思维和创新思维,也凸显了对学生思维方式与思维方法的培养。这些值得推广的新思想和新方法,逐渐成为了中考命题的亮点,但美中不足的是命题者给出的标准答案不够严谨,通过深刻剖析、探讨问题的不足来引起命题者对其足够地重视,由此使试题更加严谨、趋于娴熟,命题者的命题能力得以提升。

关键词:中考物理试题;答案;深度思考

中图分类号:G633.7    文献标识码:A    文章编号:1009-010X(2020)14-0008-03

题目1:(2019石家庄某校模拟)如图1甲所示的电路中,电源电压可调,滑动变阻器R上标有“1A”字样,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~0.6A,将电源电压调为某一定值时,滑片移动过程中电压表与电流表示数的变化如图1乙所示,求:

(1)定值电阻的阻值;

(2)将电源电压调为6V,电压表改接0~3V量程,为保证电路安全,求电路消耗的功率范围;

(3)若滑动变阻器可任意调节,且使电流表指针示数不低于满偏刻度的六分之一(电压表接0~3V量程),则电源电压的可变范围是多少?

原题答案:

(3)由题意可知电流表示数范围为0.1~0.6A,滑动变阻器的最大值由图乙可得R滑最大=U/I=5V/0.25A=20Ω,电源电压最小值为U最小=I最小R总=0.1A×28Ω=2.8V,当I=0.6A,R0=8时,U最大=IR0=4.8V.滑片任意调节,当UR=3V,R滑=20Ω时,最大电压为U最大=3V×28Ω/20Ω=4.2V<4.8V 所以电源电压范围为2.8V~4.2V.

思考讨论一:本题的(3)问中滑动变阻器的最大值是多大?

当滑动变阻器可任意调节时,滑动变阻器的最大值是不是对应“5V和0.25A这个点的电阻呢?在给定的原题答案中,默认其为对应点5V和0.25A的阻值,且其也是满足各种条件下滑动变阻器的最大阻值。但经仔细分析发现,当R滑任意调节,R滑调至最大U≤3V时, 变阻器的最大值为R最大=3V/0.1A=30Ω。显然,最大阻值不是“5V和0.25A这个点的电阻,所以给出的答案是错误的,不能自圆其说。

思考讨论二:滑动变阻器的滑片在什么位置时电源电压最大?

当R滑调至0时,电路中的最大电流I大≤0.6A,U1=0.6AR0=0.6V×8Ω=4.8V;R滑调至最大时U≤3V,U2=3V+ I小R0=3V+0.1A×8Ω=3.8V.因此电源电压的可变范围是3.8V~4.8V.

题目2:(2014河北)实验室里有两只额定电压分别为4V和6V的小灯泡L1和L2,将它们连接到图2所示的电源电压可调的电路中,其中通过L2的电流与电压的关系如图3所示。闭合开关S1、S2,断开S3,滑片P置于最左端时,一个小灯泡正常发光,电路消耗的功率为5.2W;只闭合S3,滑片P置于最右端时,也有一个小灯泡正常发光,且L2的电阻与变阻器连入电路中的电阻之比为:R2∶R=1∶4.求:

(1)L2正常工作时的电阻;

(2)L1正常工作时的电流;

(3)在一个小灯泡正常发光条件下,电源电压的调节范围。

原题答案:

(1)RL2=6Ω.

(2)L1正常工作时的电流I1=0.4A.

(3)只闭合S3,滑片P置于最右端时,小灯泡L1和L2及变阻器R串联,正常发光的一个灯泡为L1,此时电路中的电流为I总′=I1额=0.4A,由图象可知,此时U2=1V,L1的电阻R1=10Ω,L2的電阻R2=2.5Ω,由于R2:R=1:4.所以变阻器的电阻R=4R2=4×2.5Ω=10Ω,电源电压U′=0.4A×(R1+R2+R)=0.4A×(10Ω+2.5Ω+10Ω)=9V.因此电源电压的调节范围为4V~9V.

思考讨论三:在一个小灯泡正常发光的条件下,求电源电压的调节范围,是不是只有串联电路一种形式呢?

当S3断开,S1、S2闭合时,如图4两个小灯并联的情况下,可以满足L1正常发光,滑片P置于最左端时,L1和L2并联,仅能L1正常发光,这时电源电压U=UL1额定=4V;滑片P置于最右端时,L1和L2并联,仅能L1正常发光,这时UL1额定=4V,I1=0.4A, 由图像可知I2=0.9A,所以 I总′=0.4A+0.9A=1.3A,电源电压U′=4V+1.3A×10Ω=17V.故电源电压的调节范围为4V~17V.

思考讨论四:除了串联和并联两种电路形式,还有哪些符合要求的电路设计?

笔者摘取了阅卷时发现的一些学生的情况

Ⅰ:若S3闭合,S1、S2断开,如图5两个小灯串联的情况下,可以满足L1正常发光,划片在最左端时,U小=0.4A×(R1+R2)=0.4A×(10Ω+2.5Ω)=5V.划片在最右端时,U大=0.4A×(R1+R2+R)=0.4A×(10Ω+2.5Ω+10Ω)=9V.故电源电压调节范围为5V~9V.

Ⅱ:当S1闭合,S3、S2断开,如图6只有L1小灯串联的情况下,且滑片在最左端时,U小=U1额=4V;滑片在最右端时,U大=U1额+0.4A×10Ω=8V,故电源电压的调节范围为4V~8V.

Ⅲ:当S2闭合,S3、S1断开,如图7只有L2小灯串联的情况下,滑片在最左端时,U小=U2额=6V.滑片在最右端时,U大=U2额+1A×10Ω=16V.故电源电压调节范围为6V~16V.

……

以上解答均符合“一个灯泡正常发光”的条件,却出现了多种解答结果,其问题根源就在于 “一个小灯泡正常发光”这一开放的条件没有言明,且命题者只给出一种串联的情况,这显然是命题者没有意识到这开放的条件而导致的理解偏差。

【启示一】试题创新的严谨性和参考答案的标准性,无疑是命题者最为常见的薄弱环节。因此在对试题进行创新时应力求慎之又慎,精中再精,即要经得起推敲和检验。只有把握好命题的严谨性,答题的标准性,试题才能起到正确的引领作用,达到检测的目的。

在日常的课堂教学中,要强化判断与推理、分析与综合等思维方法的引导,让思维方法指导学习方法,学习方法是思维方法在学习中的具体表现。

【启示二】在阅卷过程中我们发现,有些试题虽然能很好地体现区分度,但是绝大多数的学生难以应对,无从下手,甚至是劳而无获,付出的时间与所得的分值不成正比,由此引发的学生对物理难学的恐惧感岂不是最大的缺憾?这类考试毕竟不是竞赛,建议命题者把试题的难度系数,界定在一个合理的区间,以求达到题目与学生的认知相匹配。

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