鄭曄蒙

（溫州市第二十二中學(xué)，浙江 溫州 325000）

機(jī)械能守恒定律的驗(yàn)證是高中物理的重要實(shí)驗(yàn)，也是每年高考必考的實(shí)驗(yàn)，2011年海南卷物理試題第14題就考查了.筆者經(jīng)過(guò)反復(fù)思考認(rèn)為，本題有不妥之處，現(xiàn)簡(jiǎn)單談?wù)勛约旱目捶?，?qǐng)同行指正.

1 原題

圖1

現(xiàn)要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示：水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌；導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長(zhǎng)方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過(guò)輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連；遮光片兩條長(zhǎng)邊與導(dǎo)軌垂直；導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門(mén)，可以測(cè)試遮光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的擋光時(shí)間t，用d表示A點(diǎn)到導(dǎo)軌低端C點(diǎn)的距離，h表示A與C的高度差，b表示遮光片的寬度，s表示A，B兩點(diǎn)的距離，將遮光片通過(guò)光電門(mén)的平均速度看作滑塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度.用g表示重力加速度.完成下列填空和作圖.

（1）若將滑塊自A點(diǎn)由靜止釋放，則在滑塊從A運(yùn)動(dòng)至B的過(guò)程中，滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量可表示為_(kāi)_______.動(dòng)能的增加量可表示為_(kāi)_______.若在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，1與s的關(guān)系式為1 t2t2＝________.

（2）多次改變光電門(mén)的位置，每次均令滑塊自同一點(diǎn)（A點(diǎn)）下滑，測(cè)量相應(yīng)的s與t值，結(jié)果如表1所示.

表1

圖2

2 幾點(diǎn)商榷

2.1 器材選取砝碼不妥

砝碼是天平上作為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的物體，通常為金屬塊或金屬片，可以用作稱(chēng)量較精準(zhǔn)的質(zhì)量放在天平的一端作為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的金屬塊或金屬片，大小不一，各有一定重量.使用時(shí)有嚴(yán)格的要求：使用時(shí)，不能用手捏，只能用鑷子夾或佩戴手套拿??；嚴(yán)禁接觸腐蝕性物質(zhì)；嚴(yán)防碰撞或墜落，避免碰傷或劃傷；在使用砝碼時(shí)，要“先大后小”.而在本實(shí)驗(yàn)中，卻把砝碼用細(xì)繩拴起來(lái)，這是明顯不恰當(dāng)?shù)?雖然這不會(huì)對(duì)考生解答本題造成影響，但是會(huì)給學(xué)生對(duì)天平的使用造成困惑，帶來(lái)認(rèn)知矛盾，讓人無(wú)所適從.

2.2 實(shí)驗(yàn)裝置圖的說(shuō)法不妥

本題中，把如圖1說(shuō)成是實(shí)驗(yàn)裝置，筆者認(rèn)為欠妥.實(shí)驗(yàn)裝置圖應(yīng)該不用標(biāo)注也讓讀者（考生）能夠看出本實(shí)驗(yàn)所使用的儀器來(lái)，但是圖1中，不能看出實(shí)驗(yàn)儀器的形狀.準(zhǔn)確的講，圖1應(yīng)該是實(shí)驗(yàn)原理圖，它只是表示實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理及其組成部分的相互關(guān)系的簡(jiǎn)圖.

2.3 數(shù)學(xué)推理太復(fù)雜，削弱了物理味道

高考中要求考查考生的運(yùn)用數(shù)學(xué)解決物理問(wèn)題的能力，但是在本實(shí)驗(yàn)題中數(shù)學(xué)知識(shí)過(guò)于復(fù)雜，這削弱了試題的物理味道.首先，在第（1）問(wèn)中，若將滑塊自A點(diǎn)由靜止釋放，則在滑塊從A運(yùn)動(dòng)至B的過(guò)程中，滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)，若機(jī)械能守恒，推導(dǎo)與s的關(guān)系式為＝________，該過(guò)程數(shù)學(xué)計(jì)算過(guò)于復(fù)雜，考生要推導(dǎo)出需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間.其次，本題中以s為橫坐標(biāo)為縱坐標(biāo)做出圖像，坐標(biāo)過(guò)于復(fù)雜，使簡(jiǎn)單問(wèn)題復(fù)雜化了.

2.4 測(cè)的物理量太多導(dǎo)致誤差增大

本實(shí)驗(yàn)中，要測(cè)量的物理量有，帶遮光片滑塊的質(zhì)量M，砝碼的質(zhì)量m，遮光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的擋光時(shí)間t，A點(diǎn)到導(dǎo)軌低端C點(diǎn)的距離d，A與C的高度差h，遮光片的寬度b，A、B兩點(diǎn)的距離S等7個(gè)量，實(shí)在太多，這在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中是非常復(fù)雜的了，而且測(cè)量太多的量會(huì)增大實(shí)驗(yàn)的誤差.顯然題目中是由于測(cè)量的量太多，誤差太大不具備可操作性，所以更像一個(gè)計(jì)算題，而非實(shí)驗(yàn)題.

2.5 圖像沒(méi)有物理意義

在物理學(xué)上引入物理圖像的目的在于使物理量之間的關(guān)系更加的直觀(guān)、形象的呈現(xiàn)出來(lái)，本題中的圖形雖然是一條直線(xiàn)，但是其縱坐標(biāo)不代表任何的物理量，圖像的斜率也沒(méi)有任何的意義，也談不上反映了物理兩之間的關(guān)系.

2.6 為了創(chuàng)新而創(chuàng)新

機(jī)械能守恒定律的驗(yàn)證是高中物理的重要實(shí)驗(yàn)，本題為了驗(yàn)證機(jī)械能守恒而大膽“創(chuàng)新”，這一點(diǎn)是值得肯定的.通過(guò)測(cè)速度和時(shí)間做圖像，得到斜率k，然后測(cè)得的h、d、b、M和m數(shù)值可以計(jì)算出直線(xiàn)的斜率ko.將k和ko進(jìn)行比較，若其差值在試驗(yàn)允許的范圍內(nèi)，則可認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.這一做法看似很新穎，但是卻把簡(jiǎn)單的問(wèn)題復(fù)雜化，完全是為了考住學(xué)生而“創(chuàng)新”，為了有個(gè)新的題目而創(chuàng)新，筆者認(rèn)為這不可?。「呖际菄?guó)家級(jí)的選拔考試，題目的每一處都應(yīng)十分嚴(yán)謹(jǐn)，題目的創(chuàng)新也應(yīng)該有利于考生的充分發(fā)揮，才能保證高考的權(quán)威性和公平性.