引导教学、服务选才是中考试题的生命

2024-10-21 00:00:00李海鹏
数理化解题研究·初中版 2024年9期

摘要:义务教育课程标准对学科提出明确的内容要求、学业要求和概括性的学业质量描述,定位学业水平考试的性质和目标,提出具体的命题原则.文章基于课程标准的内容和试题引导教学、服务选才的功能,对近年来各地的几道中考物理试题进行分析和评价.

关键词:课程标准;中考试题;杠杆;摩擦;浮力

中图分类号:G632文献标识码:A文章编号:1008-0333(2024)26-0097-03

近年中考试卷中,每年都有大量的红榜试题问世,也有少数黑榜试题掺杂其中.现基于义务教育课程标准的学业水平命题要求,从不同层面对几道误导教学的中考试题进行分析和评价,以期这些问题不会被老师作为“真理”传递给一届又一届学生[1].

1试题距离标准有多远

例1(2023·某市中考)如图1,将质量均匀的木棒切割并组装成两个形状相同、质量均为m的木模,用三根竖直细线a、b、c连接,在水平面上按照“互”字型静置,上方木模呈现悬浮效果,这是利用了建筑学中的“张拉整体”结构原理,则().

A.a的拉力等于mg

B.b的拉力大于a的拉力

C.沿左右方向平移三根细线在上方木模的接线点,线仍竖直,线上拉力会改变

D.沿左右方向平移三根细线在上方木模的接线点,线仍竖直,地面受到的压力会改变

常规解题思路:上方木模在竖直方向受到重力和三根细线的拉力,木模处于平衡状态,细线a向上的拉力等于向下的重力、细线b和细线c的合力,即Fa= G+Fb+Fc =mg+Fb+Fc,Fa>mg、Fa>Fb.

上方模型可看成以细线a下方的连接点为支点的杠杆,细线b拉力Fb和细线c拉力Fc的作用线在支点的左侧,两个力使杠杆有逆时针转动的趋势,杠杆的重力作用线在杠杆支点的右侧,使杠杆有顺时针转动的趋势,根据杠杆的平衡条件,则有Fblb+Fclc=GlG.沿左右方向平移三根细线在上方木模的接线点时,为了保持三根细线竖直,三个点必须同时向左或向右移动,这种情况下力臂lb、lc保持不变,但力臂lG随着移动而改变.根据Fblb+Fclc=GlG可知,Fb和Fc的大小随移动而改变,相应的Fa也随移动而改变,即三根细线的拉力都在改变.两个木模看成整体,细线的拉力属于内力,对其运动没有影响,整体在重力和地面支持力作用下平衡,则二力大小相等,根据力的作用是相互的,可知对地面的压力大小FN=G=2mg而保持不变.

课程标准要求:了解同一直线上的两力合成,知道二力平衡条件;知道简单机械,探究并了解杠杆的平衡条件.本题的学业要求:四个力平衡的问题,而且涉及不在一条直线上的三力合成;木模的杠杆模型结构,对初中学生而言隐蔽而陌生,而且涉及杠杆的三力平衡.显然,本题的学业要求和课程标准的学业要求相去甚远.

2试题源于当前中考吗

例2(2023·某市中考)甲、乙两辆汽车在同一条平直公路上同地同时出发,并排同向行驶,路程—时间图像如图2所示.关于两辆汽车在0~t1时间内的运动,下说法正确的是().

A.乙车做减速运动

B.甲车做减速运动

C.甲车的平均速度大于乙车的平均速度

D.甲车始终在乙车前方

针对本题的调研结果,初三学生大多数能判断两车的平均速度相等,少数能判断甲车是匀速运动,极个别能基于选项D的“始终”“两车的路程相等”排除“甲车始终在乙车前方”,最终确定选项A正确,而说不清其中的理由.

初中教师画出如图2中所示的辅助线,结合竖(虚)线告诉学生“运动过程中,乙车的路程始终大于甲,即乙车在甲车前”,结合竖横(虚)线告诉学生“间隔相同的时间,乙车后面运动的路程比前面运动的路程短,做减速运动”.高中教师根据图像形状直接回答乙车做减速运动,同时画出加速运动的图像.这类中考试题,往往会导致当地的初中教师和家长提前关注高中物理的教学内容,甚至将高中内容落实在初中课堂,加重学生学业负担的同时,导致国家课程计划的落空,必须从中考试卷中消失.

3试题学术争议在哪儿

例3(2022·某市中考)实验小组利用如图3所示的装置探究“滑动摩擦力的大小和哪些因素有关”,用弹簧测力计水平拉动木块在桌面上做运动,弹簧测力计示数就等于木块受到的滑动摩擦力的大小.下面是小组成员的4个猜想以及操作方案:……(注:限于篇幅省略原题前面三问的内容)

(4)小红联想到“雨天路滑”,猜想:除了接触面材料,接触面上有水没水,也能影响滑动摩擦力.她在桌面上注水后再做方案(1),发现多次测出的滑动摩擦力比没有注水时(选填“大”或“小”).小组通过一起讨论和查阅资料知道:在木块和桌面之间形成的一层水膜充当了润滑剂.

答案:(4)小

商榷:在木块和木板接触面注水时,木块所受的滑动摩擦力变大还是变小?

身边事实:接触表面有水时摩擦减小的证据.例如,平底玻璃杯在略有坡度的玻璃桌面上没有滑动,当玻璃杯和玻璃桌面间有水,往往会发生滑动.

接触表面有水时摩擦增大的证据.例如,银行职员清点钞票时,用手指沾水.

文献研究:如图3所示,弹簧测力计水平匀速拉动木块时,在一定范围内,木块所受滑动摩擦力随着木板上水量增加而变大;超过范围后,木块所受滑动摩擦力随着木板上水量增加而变小.

不难发现:第(4)问的第一空,若没有补充说明“小组通过一起讨论和查阅资料知道在木块和桌面之间形成的一层水膜充当了润滑剂”就没有标准答案,有了补充说明初中教师又会让学生接纳“在木块和木板接触面注水时,木块所受的滑动摩擦力变小”这类片面的结论.这类不够严谨的试题对后续物理教学或学生将来的科学研究带来负面的影响,需要注意回避和舍弃.

4考试结果真实有效吗

例4(2023·某市中考)铁架台的水平底座上有一只溢水杯,贴近溢水杯有一底面积为20 cm2的圆柱形小桶(不计侧壁厚度).弹簧测力计的上端挂在铁架台的支架上,下端悬挂一重力为1.2 N、密度为4×103 kg/m3的金属块.初始时,金属块有1/5的体积浸在水中,弹簧测力计的示数为F1,杯中水面恰好与溢水口相平,小桶中没有水,如图4所示.接着竖直向上提溢水杯,当溢水杯刚好离开水平底座时(底座对溢水杯的支持力刚好为零),提绳竖直向上的拉力为T1;提着溢水杯竖直向上缓慢移动,当金属块刚好浸没在水中时,水对小桶底部的压强为p,弹簧测力计的示数为F2,提绳竖直向上的拉力为T2.已知小桶能全部接住从溢水杯中溢出的水,则下列说法正确的是().

A.金属块体积为300 cm3B.F1-F2=0.18 N

C.p=150 Pa D.T2=T1

常规推理计算:金属块体积V金=mρ=Gρg=1.24×103×10m-3=0.3×10-4m-3=30 cm3.

计算F1的思路:金属块1/5的体积浸在水中,排开水的体积为金属块体积的1/5.则有F1=G金-F浮= G金-ρ水gV排=1.2 N-1.0×103kg/m3×10 N/kg×15×0.3×10-4m3=0.06 N;计算F2的思路:金属块浸在水中,排开水的体积等于金属块体积,参照上述方法可得F2= 0.9 N,F1-F2=1.14 N-0.9 N=0.24 N.

问题出在F1和F2的计算思路完全相同,重复占用宝贵的考试时间,客观上导致有效测试样本的减少,应该回避.

计算压强p1的思路:初始时,杯中水面恰好与溢水口相平,小桶中没有水,当金属块浸没在水中G溢=F浮′-F浮=0.3 N-0.06 N=0.24 N,小桶中水的体积V=mρ=G溢ρg=0.24103×10

m3=0.24×10-4 m3,水的深度h=0.24×10-420×10-4 m=0.012 m,水的压强p=ρgh=103×10×0.12 Pa=120 Pa.金属块的1/5浸在水中时,杯中水面恰好和溢水口相平,学生遇到的真实情境“探究浮力大小和排开液体重力关系实验”,物体浸入水中之前水面就在溢水口,很多学生出错在没有关注到这点.障碍设置在非重点的歧节上,而不是设置重点的学科核心素养,属于偏题怪题.

计算T1的思路:当溢水杯刚好离开水平底座时,提绳竖直向上的拉力T1=G杯+G水+G排 =G杯+G水+F浮=G杯+G水+0.06 N;计算T2的思路:当金属块刚好浸没在水中时,提绳竖直向上的拉力T2=G杯+G水-G溢+G排′=G杯+G水-G溢+F浮′=G杯+G水-0.24 N+0.3 N=G杯+G水+0.06 N.推理计算T1或T2,对初中学生而言要求很高.基于课程标准的教学,学生不明白拉力T1或T2中包含的为什么是G排,而不是金属块重力G.面对这样繁难的选择题,更多的教师会指导学生放弃,凭感觉选择答案,这种试题的考试结果不可靠也不可信.

5结束语

综上所述,具备生命力的试题必须注意以下三点:一是基于课程标准的内容要求和学业质量描述,严禁高中物理内容的下移;二是站到更高层次审视试题内容的科学性,杜绝科学性错误和不严谨结论;三是难点落实在学科的主干知识和核心素养上,不在歧节上设置障碍.

参考文献:[1] 中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准(2022年版) [M].北京:人民教育出版社,2022.

[2] 李宝银.“科学”“可靠”是中考试题的生命[J].物理老师,2015(3):36~38.

[责任编辑:李璟]