一道高考题的解析探讨和透视观察.doc

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1、37卷第1期2015年1月物理教学HIYSICSTEACHIMGVol.37NO.1Jan.2015道高考题的解析探讨和透视观察朱木清(湖北省武汉市黄陂区第一中学湖北430300)摘要本文通过对2014年高考上海港中一道探究性实验题的解析探讨，联系新课改力推的学习方式变革•总结出髙考试题对探究性学习的选题引领的五个方而。关键词高考物理实验题探究性学习文章編号1002—0748(2015)1—0068中图分类号G633-7文献标识码B试题(2014-上海卷29)某小组在做“用单摆测定重力加速度”实验后，为了进一步探究，将单摆的轻质细线改为刚性重杆。通过查资料得知，这样做疗_T_===

2、成的“复摆''做简谐运动的周期T-27/,"vmg>式中为由该摆决定的常量，m为摆的质量，g为重力加速度，r为转轴到重心C的跖离。如图1(a)所示，实验时杆上不同位置打上多个小孔，将其中一个小孑L穿在光滑水平轴0上，使杆做简谐运动，测量并记录r和相应的运动周期T；然后将不同位置的孔穿在轴上重复实验，实验数据见表，并测得摆的质©m—0.50kgor/m0.450.40O.35O.30O.25O.20IT/S2.112.142.202.302.432.64(2)1的国际单位制单位为，由拟合直线得到的值为(保留到小数点后二位);⑶若摆的质量测量值偏大，重力加速度g的测量值(选填：“偏大

3、”、“偏小'或•不变”)解析探讨：(1)由T一2II人/士，整理得Tz：Vmg,4、厂9472—Ic结合图示直线知，横坐标为r2,纵坐gmg标即为T。r；(2)根据Tr一—472；，+472-ic可知47处和gIngIng4?/y的单位是相同的，故I的单位为kg.mz：直线g图屮纵轴表示;(b)图丨⑴由实验数据得出图1(b)所示的拟合宜线,的斜率愚一等，由图可知忌一3・68解得:g—47“(g下一107m/s)；由图示直线得：纵截距b——n2ic1-25，则I。一0・17kg・mz。n毡+4〜z—⑶根据Tzr-42—「2Ic可知质S的测gmg量值偏大，不影响直线的斜率，故不影响重

4、力加速度的测量值，即不变。故答案为:⑴，.；(2)kgnl2；0.17；(3)不变。这道探究性实验题，源白普通物理实验。中学生运用所学知识，通过探究可以解答题目问题。但考试过后，学生会追问：复摆的周期公式怎么來的？看似简单的摆动，共实蕴含着非常复杂的数理知识，教师需深入探讨。如图2所示，依题意，复摆的总质量为，过重心C且垂直纸面轴的转动惯量为I，重心C到转轴。的距藹为「，根据平行轴定理，则整个摆对轴0的转动惯量为_I+mr"o当摆的角位移为时，由转动定理，得：图2喀一mgn当极小时,sinO^O,上式变为d0+。==0令-0）2则血0,为二阶常系数微分方（1£程，共解为0—Ooco

5、s（0）t+a）式中Oo（0o<5。）为最大偏角——摆幅，复摆做角谐振动，周期与摆幅无关。由一挈，得周期：T一2开丁2肝/、，7r,这就是试题给出的己知条件。讨论：（1）在摆的总质量m和过重心C且垂直纸面轴的转动惯量为一定的条件下，重心C到转动轴（）的茨离r不同，复摆做角谐振动的周期T不同，而r・r〜为线性关系，题目图示直线反映了这一规律。⑵对于确定的复摆，任总摆幅条件下都有+sin-。，不同于+—。，是非线性微分方程，则角位移0随时间I的变化规律不是余弦关系，复摆不是做简谐振动，而是一种非线性振动。令mJgr—*叫2,则d20+o）2Sin一o当摆幅岛极小时，周期为T——2V2兀

6、L+mr2•则任总摆幅时，周期的表达式为27c/；大摆幅条件下，周期的表达式为V£T一T[+lsinz（导）+si13.4（导）+]即T随摆幅0的变化而变化。这个结论正是2008隹高考上海卷第17题的题根。附：（2O0&上海卷.17）已知单摆在任意偏角0时的周期公式可近似为T—Toll+（导）],式中丁0为偏角0趋近于0,时的周期，n为常数。为了用图象法验证该关系式，需要测虽的物理量有；若某同学在实验中得到了如图3所示的图线，则图象门的横轴表示。图3解析：将题设关系式变为sin（普1一•厶・af}—11,知sinzf导1T为一次函数，图象）0・厶・为直线.图象横轴表示T。验证

7、该关系式，需要测虽单摆在任意摆角时的周期丁。本题答案为：T、；T。透视观察：探究性学习，是新课改及其高考力推的学习方式。在探究性学习中，英发端——课题选择，相对其过程本身更为重要，而此时师牛总是普遍发愁。通过上述试题讨论，我们透过试题本身，可看到高考正是针对屮学师生的困惑，对其选题进行有效引领。纵观多年高考可见，这种引领主要表现在以下五个方面：（1）通过“实验探究”，引导重视上下物理教学衔接。上述考题就屈此类情形。还有，2007年全国大纲卷第22题利用碰撞恢复系数P—