论文部分内容阅读
科学的发展是人类社会文明进步的标志，在课堂教学中科学性是教师必须坚持的第一原则.然而我们对习题科学性的关注度却没有课堂教学那么高.习题不科学的原因在于命题人注重题目所要考查的知识点本身，而忽略了实际情况，捏造了数据或情景.下面以两个常见问题来举例说明.
一、一道数据无法自洽出现科学错误的物理题
例1 一机车额定功率为60kW，质量为1000kg，阻力为车重的0.2倍.汽车以额定功率启动做直线运动，启动过程中功率不变，汽车速度从5m/s增加到15m/s过程中经过的位移为25m，则此过程经历了多长时间？（g取10m/s2）
这是高一下学期物理必修1-2中考查功率、动能定理的一道经典习题.近十年来，不少高中的老师和学生都做过此类题目.有时，只是简单地更改数据，情景一直没变.老师们和各类参考书给出的一致的解法如下：根据动能定理Pt-fS=12mv22-12mv21，f=0.2G=2000N，解得t=2.5s.
然而细细商量，本题数据自相矛盾.机车功率恒定，在加速启动过程中，速度增大，根据功率的公式P=Fv，可知牵引力F减小.当阻力恒定时，根据牛顿第二定律F-f=ma，可知加速减小.因此其速度—时间图像是斜率逐渐减小的曲线，如图1所示.
图1
图中梯形面积为表示汽车的速度从5m/s匀加速直线运动到速度为15m/s时经过的路程，为S′=v1+v22t=5+152×2.5m=25m.根据速度—时间图像物理意义可知，曲线与时间轴围成的面积表示位移.而实际的运动图线与时间轴围成的面积大于梯形面积，故汽车以恒定功率从5m/s加速到15m/s的过程中，其位移一定大于25m.那是不是将位移改成大于25m的任何一个数字都行呢？改为26m、30m、40m……实际上这些数据不能随便假设.因为对于一辆自身质量、功率、阻力、启动方式都确定的汽车而言，其运动规律是唯一确定的，这就意味着该汽车从5m/s加速到15m/s的过程中，位移和时间都是唯一确定的值，命题人不可以随意设定.以下是计算过程：F合=F-f=Pv-f=ma，a=dvdt=vdvdx，所以mvdvdx=Pv-f，m=1000kg，P=60kW，f=2000N，代入数值，得1000×vdvdx=60000v-2000，化简得vdvdx=60v-2v260-2vdv=dx，所以∫155v260-2vdv=∫x0dx.
x=∫155-2v-15+45030-vdv=-v24-15v-450ln（30 -v）|155=-200+450ln53≈29.87m.
当然需要一些积分的知识，对于高中生而言有一定的难度，但是老师应该帮助学生分析出来，它们之间实际上是有联系的.本着科学性的原则，此题目中的位移值应该改为29.87m.根据动能定理Pt-fS=12mv22-12mv21，代入数值，计算得t=2.66s.
二、一道违背科学常识的语文题
例2 阅读下面的材料，根据要求作文.有一种鸟，它能够飞行几万公里，飞越太平洋，而它需要的只是一小截树枝.在飞行中，它把树枝衔在嘴里，累了就把那截树枝扔到水面上，然后飞落到树枝上休息一会儿，饿了就站在树枝上捕鱼，困了就站在树枝上睡觉.谁能想到，小鸟成功地飞越了太平洋，靠的却仅是一小截的树枝.试想，如果小鸟衔的不是树枝，而是把鸟窝和食物等所有的用品，一股脑儿全带在身上，那小鸟还飞的起来么？根据上述材料作文，要求自定立意，自拟题目，自选文体（诗歌除外）;不要脱离材料的内容及做含意范围作文，不少于800字.
命题者的用意显然是引导学生朝着目光要远大，做事情要考虑方法等方面来思考.然而此材料是命题者杜撰的，不科学.第一，鸟衔树枝只是为了筑巢，没有人观察到鸟衔着树枝迁徙.带着树枝飞行，飞行阻力增大，飞行速度受到很大影响，体能消耗会大增.短距离飞行也许可行，长途飞行，难度很大.第二，如果衔着树枝迁徙，树枝还能帮着鸟浮在水面上休息，捕鱼，这一定是一根有特殊要求的树枝.首先，树枝的密度要越小越好，如果密度大于海水，树枝会自己下沉，不能帮助鸟浮在水面上.查阅密度表可知，一般干木头的密度为0.4-0.8.其中泡桐和杨木的密度是比较小的，约为0.4.假设这只鸟足够聪明，运气还足够好，找到了一根干泡桐树枝.设小鸟质量为m，泡桐树枝体积为V木.设小鸟站在树枝上时，树枝恰好浸没在水中（如果鸟身体泡进海水内，是十分危险的，不仅难以捕鱼，还容易被鱼所捕获）.mg+ρ木V木g=ρ海水V木g，V木=mρ海水-ρ泡桐，海水的平均密度为1.025g/cm3，ρ泡桐=0.4g/cm3.鸟的密度与水的密度比较接近.鸟自身的体积为V鸟=mρ鸟，则V木V鸟=mρ海水-ρ泡桐mρ鸟=ρ鸟ρ海水-ρ泡桐=1.6，树枝的体积为鸟自身体积的1.6倍，鸟衔着这样的树枝飞越太平洋，是不可能完成的任务.
这些凭空杜撰，不科学的题目给学生带来的是负面影响.为加强命题的科学性，老师要有广阔的视野，不能仅仅局限于本学科知识，文科教师要有理科素养，理科教师要具备一定的文科知识;同时要树立科学意识，命题时要从多角度推敲，不能一味地求新求异.
作者单位：北京市顺义区第一中学
一、一道数据无法自洽出现科学错误的物理题
例1 一机车额定功率为60kW，质量为1000kg，阻力为车重的0.2倍.汽车以额定功率启动做直线运动，启动过程中功率不变，汽车速度从5m/s增加到15m/s过程中经过的位移为25m，则此过程经历了多长时间？（g取10m/s2）
这是高一下学期物理必修1-2中考查功率、动能定理的一道经典习题.近十年来，不少高中的老师和学生都做过此类题目.有时，只是简单地更改数据，情景一直没变.老师们和各类参考书给出的一致的解法如下：根据动能定理Pt-fS=12mv22-12mv21，f=0.2G=2000N，解得t=2.5s.
然而细细商量，本题数据自相矛盾.机车功率恒定，在加速启动过程中，速度增大，根据功率的公式P=Fv，可知牵引力F减小.当阻力恒定时，根据牛顿第二定律F-f=ma，可知加速减小.因此其速度—时间图像是斜率逐渐减小的曲线，如图1所示.
图1
图中梯形面积为表示汽车的速度从5m/s匀加速直线运动到速度为15m/s时经过的路程，为S′=v1+v22t=5+152×2.5m=25m.根据速度—时间图像物理意义可知，曲线与时间轴围成的面积表示位移.而实际的运动图线与时间轴围成的面积大于梯形面积，故汽车以恒定功率从5m/s加速到15m/s的过程中，其位移一定大于25m.那是不是将位移改成大于25m的任何一个数字都行呢？改为26m、30m、40m……实际上这些数据不能随便假设.因为对于一辆自身质量、功率、阻力、启动方式都确定的汽车而言，其运动规律是唯一确定的，这就意味着该汽车从5m/s加速到15m/s的过程中，位移和时间都是唯一确定的值，命题人不可以随意设定.以下是计算过程：F合=F-f=Pv-f=ma，a=dvdt=vdvdx，所以mvdvdx=Pv-f，m=1000kg，P=60kW，f=2000N，代入数值，得1000×vdvdx=60000v-2000，化简得vdvdx=60v-2v260-2vdv=dx，所以∫155v260-2vdv=∫x0dx.
x=∫155-2v-15+45030-vdv=-v24-15v-450ln（30 -v）|155=-200+450ln53≈29.87m.
当然需要一些积分的知识，对于高中生而言有一定的难度，但是老师应该帮助学生分析出来，它们之间实际上是有联系的.本着科学性的原则，此题目中的位移值应该改为29.87m.根据动能定理Pt-fS=12mv22-12mv21，代入数值，计算得t=2.66s.
二、一道违背科学常识的语文题
例2 阅读下面的材料，根据要求作文.有一种鸟，它能够飞行几万公里，飞越太平洋，而它需要的只是一小截树枝.在飞行中，它把树枝衔在嘴里，累了就把那截树枝扔到水面上，然后飞落到树枝上休息一会儿，饿了就站在树枝上捕鱼，困了就站在树枝上睡觉.谁能想到，小鸟成功地飞越了太平洋，靠的却仅是一小截的树枝.试想，如果小鸟衔的不是树枝，而是把鸟窝和食物等所有的用品，一股脑儿全带在身上，那小鸟还飞的起来么？根据上述材料作文，要求自定立意，自拟题目，自选文体（诗歌除外）;不要脱离材料的内容及做含意范围作文，不少于800字.
命题者的用意显然是引导学生朝着目光要远大，做事情要考虑方法等方面来思考.然而此材料是命题者杜撰的，不科学.第一，鸟衔树枝只是为了筑巢，没有人观察到鸟衔着树枝迁徙.带着树枝飞行，飞行阻力增大，飞行速度受到很大影响，体能消耗会大增.短距离飞行也许可行，长途飞行，难度很大.第二，如果衔着树枝迁徙，树枝还能帮着鸟浮在水面上休息，捕鱼，这一定是一根有特殊要求的树枝.首先，树枝的密度要越小越好，如果密度大于海水，树枝会自己下沉，不能帮助鸟浮在水面上.查阅密度表可知，一般干木头的密度为0.4-0.8.其中泡桐和杨木的密度是比较小的，约为0.4.假设这只鸟足够聪明，运气还足够好，找到了一根干泡桐树枝.设小鸟质量为m，泡桐树枝体积为V木.设小鸟站在树枝上时，树枝恰好浸没在水中（如果鸟身体泡进海水内，是十分危险的，不仅难以捕鱼，还容易被鱼所捕获）.mg+ρ木V木g=ρ海水V木g，V木=mρ海水-ρ泡桐，海水的平均密度为1.025g/cm3，ρ泡桐=0.4g/cm3.鸟的密度与水的密度比较接近.鸟自身的体积为V鸟=mρ鸟，则V木V鸟=mρ海水-ρ泡桐mρ鸟=ρ鸟ρ海水-ρ泡桐=1.6，树枝的体积为鸟自身体积的1.6倍，鸟衔着这样的树枝飞越太平洋，是不可能完成的任务.
这些凭空杜撰，不科学的题目给学生带来的是负面影响.为加强命题的科学性，老师要有广阔的视野，不能仅仅局限于本学科知识，文科教师要有理科素养，理科教师要具备一定的文科知识;同时要树立科学意识，命题时要从多角度推敲，不能一味地求新求异.
作者单位：北京市顺义区第一中学