对托盘天平的两个习题的探讨论文_李素芳

摘要:托盘天平是实验室常用的定量仪器,它的使用方法也是中学科学学习过程中应该掌握的。在教学过程中感觉习题中的参考答案有错误,不加注意可能会引起学生后续学习的困难。

关键词:托盘天平;分度值;量程

初中科学七年级上《走近科学》第3节建立健康信息档案中有关于刻度尺、温度计包括体温计的使用方法介绍,第4节几个重要的科学概念中有关于托盘天平的使用方法介绍。其中教材中关于刻度尺的使用介绍得比较详细,对于刻度尺的读数做了特别注明:测量值应估读到最小刻度的下一位,测量结果由数字和单位组成。测量体重部分中没有关于磅秤读数的点滴介绍,但14页小资料中有一张平均身高体重对照表。测量体温部分中关于温度计的读数只提到读数的方法与刻度尺相似。托盘天平的使用方法中只介绍:读出砝码的质量和游码所指示的质量,待测物的质量即为两读数之和。科学教师在介绍这几种定量实验仪器时通常对刻度尺的读数要求比较高、比较规范,而对温度计和托盘天平的读数介绍时一般只提到不需要估读。从许多习题的参考答案中,笔者感觉有不规范(确切地说是不正确)之处。如:

例1.(2010. 河南)将一矿石标本放在已调节好的天平左盘内,当天平重新平衡时,右盘内的砝码和游码在标尺上的位置如下图所示,则矿石的质量是 g。(部分题目)

此题参考答案的读数为:物体质量m=50g+10g+4g=64g.故答案为:64g。

笔者认为该试题答案错误,理由有以下几点:

一、定量仪器读数要求

教材中虽然没有对托盘天平的读数问题作仔细介绍,但作为科学教师应该知道托盘天平作为一种粗略测量固体质量的仪器,虽然不需要估读,但其读数值却能反映该托盘天平的准确度。该托盘天平的标尺分度值为0.2g(称量标尺的分度值是天平的感量),故其读数应到十分位,也就是说64.0g才是该题的正确答案。对于该问题笔者曾请教过多位资深科学教师,令笔者失望的是:一种说法是看题目中的情况,题目中已知的数值保留到小数点后几位,那就保留到小数点后几位,还有一种说法是:此题中游码的指示值是4g,读成4.0g那不是估读了一位吗?托盘天平是不估读的所以该题的答案是64g,64.0g是错的(另外甚至还补充了一句:小数点后末尾的0是没有意义的。)。从数学的角度来说64g=64.0g,所以小数点后末尾的0不影响数值大小故没有意义。但从科学定量仪器读数的角度来说所读数值不仅表示其数值大小,而且可以反映实验仪器的准确度,所以64g和64.0g的差异大了,前者可以看出其测量仪器的分度值为1g,而后者明显其测量仪器的分度值<1g(根据托盘天平的型号不同,可能e为0.1g,0.2g亦或是0.5g,但无论如何64.0g反映的准确程度比64g高。)如实验用的分析天平是精度为0.0001g的精密测量仪器,在实验过程中其读数必须读到万分位。在分析天平调平后其初始读数0.0000g也不得记为0g因为万分位上的0虽不影响其数值大小,但代表着该仪器的精度。

二、教材中也有间接说明

科学教师只要仔细思考不难明白托盘天平的读数问题。刻度尺的读数要求读到最小刻度的下一位而托盘天平不需要估读那就是读到最小刻度位,而该托盘天平标尺的最小刻度位是十分位所以该题答案是64.0g才是正真正确的。如果是初中阶段想要放宽要求64g也不算错(也给分)那是可以的,但参考答案给的是64g就不对了,不仅是对学生而且对教师的导向性都是错误的。

三、高中阶段的要求

在高中化学学习中就经常会涉及托盘天平的读数问题。例如:高一时关于一定物质的量浓度溶液的配制中最基础的题目:现实验室需配制1mol/L的NaOH溶液100ml需称量氢氧化钠多少克?类似的题目不管在平时还是在省会考或高考中只有一个答案是正确的那就是4.0g。再如在高中阶段的实验题中有许多关于物质质量的计算问题,其计算结果必须保留到十分位。对于看似如此简单的一个问题我们的学生总是搞错,笔者认为这也和我们初中阶段对这一问题不加注意有关。曾有教师这样说,这是高中和初中不一样的地方;也有老师说我们的学生读了高中以后回来说:“我们高中老师说你们初中老师教的是错的”。该教师对学生的回答是:“是的,高中和初中是不一样的”。真的不一样吗?同一个仪器同样是科学领域可以不一样吗?作为一名科学教师难道不应该思考为什么会出现这样的问题吗?也有教师会说,有些型号的托盘天平分度值是1g的不一定能准确到十分位。这也是这个题目答案非4.0g不可的另一原因,托盘天平属于定量测量仪器,而所有定量仪器使用前都必须根据其量程和分度值选择合适的仪器,所以中学实验室要称量4.0g的物质,选择量程为100g分度值为0.1g的最合适。而且中学实验室中常备的托盘天平就是量程为100g分度值为0.1g或量程为200g分度值为0.2g的托盘天平。

源于以上三点理由,笔者坚持该题正确答案为64.0g。

例2.(广东初中生毕业生学业考试第13题).某托盘天平的全部砝码及标尺如图7,此天平的称量(即称量范围)是 g.若将此天平调节平衡后测一物体的质量,物体应放在 盘。当加入一定量的砝码后,发现天平的指针偏向分度盘的左侧,再加入最小的砝码,指针偏向分度盘的右侧,这时应该 ,直至天平平衡.

该题笔者最先是在学生自己从新华书店购买的资料中看到的,当时就觉得该题的第一空很奇怪,怎么会有这样的题目?这不是为了出题而出题吗?后来上网搜索了才知道此题的出处。出题者对第一空设计意图很明了,就是根据砝码和标尺最大示数确定该托盘天平的量程是210g。提供的参考答案就是是210g,但这对吗?笔者认为该题的答案不是210g而应该是200g。理由如下:每架托盘天平的底座上都有铭牌,铭牌上标有分度值及Max值。从托盘天平的设计原理看其量程应取决于刀口的应力承受能力。砝码盒内的砝码质量和个数是根据测量时的需要,设置最少个数的砝码就能测量量程以内的各种质量值而配置的。由于砝码是一种标准质量,出厂时就大致根据托盘天平的量程配置砝码,所以会出现所配砝码总质量略大于天平量程的现象,小质量的砝码及游码主要是为完成精确称量用的。如果超过了Max值可能会使支撑横梁的刀刃损坏,影响天平的精确度。实验室常用托盘天平的量程是:100g、200g、500g、1000g其对应的分度值为其量程的1/1000,即0.1g、0.2g、0.5g、1g,而中学实验室中学生用的托盘天平一般为前两种居多。很明显对于该题第一空,命题者肯定没有仔细思考同时也反映出在平时的教学中这位教师对托盘天平的铭牌没有加以留心过。网上对该题的讨论也较为激烈,有的认为托盘天平量程应该看铭牌Max值,有的认为看砝码质量之和,有的认为看砝码质量之和加标尺示数最大值,还有的认为有铭牌看铭牌没铭牌看其他的。一架托盘天平可以出现如此多不同的量程吗?这科学吗? 笔者对后几种情况均持保留意见,作为一名科学教师介绍的知识首先应该是正确的、符合科学事实的,其次再思考教学方法等问题。科学教师不能只本着提高学生考试成绩而忘了自己应尽的本分。

初中科学课程是以提高每一个学生的科学素养为宗旨,立足学生的发展为前提。教师应本着从学生的实际出发,精选基础知识、技能与方法,创造良好的学习条件和环境使学生在学习中体验科学的魅力。在教学过程中应尽量引导学生仔细观察,多思考、多提问、多动手、多动脑,立足学生的长远发展。这就要求我们的教师队伍不断提高自身的科学素养。

为此,我们可以做些什么?思考再三,笔者认为应该做好以下四点:

1.立足教材和课程标准

面对教材,不断思考教师该教些什么?怎样教?学生该学些什么?怎样学才能更容易理解和掌握才能更好的培养学生的兴趣,提高学生的科学素养?(1)教师应认真反复地研究教材中的每一句话、每一幅图、每一张表格、每一个数据、每一个实验,通过反复推敲,找到最合理的解释最有效的方法。在课堂教学中努力让每一位学生都能接受到正确的知识、科学的方法、规范的实验操作要领,以提高学生的动手操作能力,培养学科学、爱科学的情感态度。(2)精选习题,根据教材和课程标准筛选习题,做到习题为教学知识服务,而不是以习题为中心,习题上有什么教师教什么。另外,要不断地对习题中的答案质疑,科学在不断地探索和发现过程中,人类的认识也在不断地改变。

2.加强理论学习,不断更新教学理念

通过阅读教学理论论著或教育专家的随笔、参加学科培训、教研组备课组活动及听课、评课等活动学习新的教学理念教学方法及时探讨在教学中遇到的各种问题,弥补自身不足,提高工作能力和效率以适应不断发展的社会形式。

3.加强学科知识学习

作为初中科学教师,我们不仅要对初中科学教材烂熟于心,也要利用课余时间翻看高中物理、化学、生物教材,了解学生下一阶段将要学习哪些知识,有利于提高和完善自身科学知识的同时,教师能更好地把握初中科学教学时的度。利用课余时间翻看教学参考丛书,从中了解当前同仁们正在讨论或研究的问题。每年不仅要看和做各地中考卷,还要关注高考试题的变化和要求,有利于自身把握的教学方向。

4.不断反思

不断进行教学反思有助于教师自身逐步培养和发展对教学实践的判断、思考和分析能力,从而为进一步深化自己的实践性知识,乃至形成比较系统的教育教学理论提供了有效的途径。教学反思有助于教师立足于教学实践,细细品味深入钻研,从而不断提高自身专业素质和能力。美国心理学家波斯纳提出了教师成长的公式:成长=经验+反思。

以上几点看似简单实则不易,但我们至少要有这样的意识,经常对照不断努力,做不到完美但可以减少缺点。

以上为笔者浅薄见解,不当之处敬请批评指正。

(作者单位:浙江省宁波市江北育才实验学校 315000)

论文作者:李素芳

论文发表刊物:《中学课程辅导●教学研究》2016年4月上

论文发表时间:2016/6/15

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