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这个科学试题不科学

添加日期:2019-03-09    点击率:3154    来源:自创    录入人:邢利泉



H市某区2018年第一学期五年级科学试卷的最后一题难倒了很多学生,事后我在分析题目时却发现这个题目的设计存在缺陷。

题目是这样的:某实验小组正在进行小车精准停车的测试,如图小车在物块的拉动下能向右运动直到从桌面落下,现要求小车的车头能精准地停在站点线上。同学们通过在轨道上加砂皮纸和在小车上加钩码的方式最后实现了精准停车。请根据记录单回答下列问题:

12分)

精准停车调试记录单

次数

砂皮纸数量/张

钩码数

小车停车时车头的位置

1

1

0

站点线右侧28厘米处

2

2

0

站点线右侧24厘米处

3

3

0

站点线右侧20厘米处

4

0

1

站点线右侧20厘米处

5

0

2

站点线右侧8厘米处

6

0

3

站点线左侧4厘米处

7

站点线上

注:同学们在实验中发现,起点线与站点线之间的距离最多只能放4张砂皮纸。

(1) 该实验中小车运动的动力是__力。

(2) 该实验中小车是靠__力停下来的。

(3) 在轨道上加砂皮纸其实是通过_____方式增大摩擦力;而在小车上加钩码其实是通过_____方式增大摩擦力。

(4) 经过前6次实验,请推测第7次实验时砂皮纸数量和钩码数量分别为多少时,最有可能达到精准停车,请将数据填入表格中。

(5) 分析记录单中数据我发现该实验中( )对于摩擦力影响更大。

A.一张砂皮纸 B.一个钩码

这个题目导致学生大面积失分,事后我仔细一分析,发现题目的设计是存在问题,先不说这样的题目的叙述有很多学生不理解,也不说设计者用数学方法来增加难度是否合理。更不可思议的是这样的实验数据根本不符合运动理论,也就是说在实验过程中是不可能产生这样的结果的。

不如我们先来拓展一下有关摩擦力的知识。

摩擦可分为静摩擦和动摩擦两大类。而动摩擦又可分为滑动摩擦和滚动摩擦两类。

(1)静摩擦: “物体间有相对运动的趋势,但没有发生相对的运动的摩擦。例如,静止于斜面上的物块,受到斜面给予的静摩擦力。静摩擦力存在最大值,称为最大静摩擦力。它等于使物体刚要运动所需要的最小外力。

(2)滑动摩擦: “一个物体在另一个物体的表面上滑动时产生的摩擦”。例如,在水平面上运动的物块,受到水平面给予的滑动摩擦力

(3)滚动摩擦:“轮状或球状物体”在另一个物体表面上滚动时,产生的摩擦,叫做滚动摩擦.例如,汽车在水平公路上匀速前进,轮子所受的摩擦就是滚动摩擦。

这三种力的大小是不同的。在垂直于接触面的压力和接触面的光滑程度一定的情况下,三种摩擦力当中,最大静摩擦力大于滑动摩擦力,相比最大静摩擦和滑动摩擦,滚动摩擦力要小得多。

我们再看这个题目的实验,小车在拉力不变的情况下,要拉动起点处静止的小车,必须克服静摩擦力的最大值,这时:拉力≥最大静摩擦力,在其他条件不变的情况下,小车的最大静摩擦力要远大于他的滚动摩擦力,所以,小车一旦被拉动,拉力>滚动摩擦力,小车只会加速向前,根本不可能停下来。此时,若增加钩码数量,这时摩擦力会增加,但只要被拉动,那么拉力还是要远远大于滚动摩擦力,小车还是会加速向前运动。当小车重量增加到一定程度时,就干脆拉不动了。不可能会出现在途中停下的情况。

而第1、2、3次实验也只能在特殊情况下才能停下来,只有把砂皮纸放在道路的后面一点,让小车先在平滑的地方运动起来,有了一定的初速度,然后冲上砂皮纸,摩擦力增大,这时,拉力<滚动摩擦力,小车才会慢慢在砂皮纸上停下来,就好像足球在草地上慢慢停止滚动。要是开始时就把小车放在砂皮纸上的话,结果就会和第4、5、6的情况一样了,要么停不下来,要么拉不动。而且,一旦小车过了砂皮纸还在动的话,也不会再停下来了,因为这时又是拉力>滚动摩擦力,小车会加速向前。而从第1、2、3的实验来看,小车均越过了站点线,也就是说不在砂皮纸上了,那么他是不可能停下来的。

科学的数据来源于现实,讲究的是真实性和可靠性。所以我们在设计科学题目的时候,必须要慎之又慎,有时还需要扩展一下自己的知识面,五年级的科学在介绍摩擦力时,只笼统地介绍了摩擦力的一些初步知识,并没有涉及到动摩擦力和静摩擦力的区别,而这个题目却关联到这些知识的运用。设计者可能没有想到这些情况,而是偏重于数学计算的准确性,忽略了科学的真实性和可靠性,以及相关的理论知识,导至出现了这样的差错。如果设计前先深入地学习一下有关摩擦力的知识,也许就可以避免这样的问题。还是那句老话,要想给学生一杯水,必须自己有一桶水,只有不断学习,才能有源源不断的新鲜水源来滋润我们的学生。

附记:为了验证实验的真伪,我也严格按照本题目的要求,在学校实验室中反复做了几次,在用砂皮纸来增加摩擦力的情况下,一旦小车越过了砂皮纸,肯定是不会停下来的,在用钩码增加压力的实验中,用了三个小垫片做重力,也就是说拉力比较小,目的是为了让小车速度较慢,但在少于6个钩码的情况下,小车都是加速冲向站点线,没有停下来的迹象,而当6个钩码的时候,小车就动不了了,于是,我用5个钩码然后一个一个地加小垫片,当加到6个小垫片时,小车行动非常缓慢,在3厘米处就停下了,检查桌面,发现在一个不干起眼的小突起,把桌子擦干净,再测,但小车在增加5个或6个小垫片的情况下均有一些不规则、无规律的停车,而且总是停在起点线和站点线的前半部分,一旦小车到了路线的后半部分或越过了站点线,就不会停下来了,会加速通过。所以像表格里所说的小车停在站点线右侧的某某处的讲法,根本不可能出现。

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