2021湖南高考适应性考试物理卷这样解读联通气球 焦作仨学生表示不服

1 引言

2021年1月23日-25日，广东、福建、重庆、江苏、河北、湖南、湖北、辽宁等八省市联合举行了新高考适应性考试，语文、数学、英语三个学科由教育部统一命题，其余学科由各省自主命题。这次联考导向性十分明显，对高三复习备考和高一、高二年级日常教学具有重要的指导意义。

试题命制紧跟时代，创新型试题频出。但创新型试题的命制必须遵循科学，符合实际。

如果创新型试题凭借主观想象或者依托部分文献命制，而不进行实验验证的话，就有可能出现科学性错误。这种错误会让真正做过实验的考生左右为难。

湖南省2021年普通高等学校招生适应性考试物理卷第16题就是这样的一道。

如果考生按照试题命制的物理情形答题，将违背考生自己的认知，如果考生按照客观规律如实作答，考生将存在巨大的失分风险。

2 试题回放与参考解析

我们在吹气球时，开始感觉特别困难，但当把气球吹到一定体积后，反而比较轻松。一个探究小组对此进行了研究，通过充入不同量的某种理想气体，测量了气球内气体的体积 V 与对应的压强 p，得到了如图（a）所示的 p-V 图像，其中 p0为标准大气压。把不同量的上述理想气体分别充入甲、乙两个相同的气球，此时，甲、乙气球内气体的体积分别为 V 甲和 V 乙，且 V 乙>V 甲>V0，甲、乙气球内气体的压强分别为 p 甲和 p 乙。现把甲、乙两气球以及一个容积为 VG的钢瓶用带阀门的三通细管（容积可忽略）连接，如图（b）所示。初始时，钢瓶内为真空，阀门 K1和 K2均为关闭状态。所有过程，气体温度始终保持不变。

(1)打开阀门 K1，甲气球体积将___________（填“变大”“变小”或“不变”）；

(2)打开阀门 K1和 K2，把甲、乙两气球内的所有气体压入钢瓶，求压入后钢瓶内气体的压强。

参考答案

（1）变小

（2）（p甲V甲+p乙V乙）/VG

3 创客焦作早期研究

其实，对于这个连通气球问题，焦作十一中创客小组在2016年春节期间就开展过系列实验探究，并取得了不菲的研究成果。

☀亲子实验|探究2015年国际青年物理学家锦标赛之双气球问题（一）

☀亲子实验|探究2015年国际青年物理学家锦标赛之双气球问题（二）

☀亲子实验|探究2015年国际青年物理学家锦标赛之双气球问题（三）

联通气球问题其实是2015年国际青年物理学家锦标赛17道赛题之一。

2016年春节期间，焦作十一中创客空间招募了陈敬源、赵苏骁和张舜尧三位实验探究小助手，备齐了探究实验所需的夹子、细线、三通玻璃管、橡胶管、气球、气压计、注射器，围绕联通气球问题开展了系列探究活动。

这里面最难找到的是气压计，微主从学校物理实验室借来了数字化压强传感器，还配套了便携式数字显示屏。

探究小组用橡胶管把气球、气压传感器和注射器分别与三通玻璃管相连，用细线把气球、气压传感器与三通玻璃管的连接处扎紧，防止漏气。

探究小组用注射器吸取常压下一定体积的空气，通过橡胶管为气球充气，充气结束后立刻用夹子夹紧连接注射器和三通玻璃管的橡胶管，记录气压传感器显示的气压值。

然后将注入气球的气体体积值和气球内部气压值计入表格。

探究小组一遍又一遍地重复上面的步骤，获取足够多的体积和气压数据。

探究小组将探究实验所得的数据输入电子表格，并以体积为横轴，内外压强差为纵轴绘制散点图。

压差与体积的关系图像

4 实验结论

连续多次的测量实验，显示出测量系统具有很好的稳定性和可靠性。观察上图可以发现：随着气球体积的逐渐增大，气球的压差开始逐渐增大，后来逐渐减小，最后又逐渐增大，再最后突然爆炸……

如果两个规格相同的气球用连通器相连，它们的大小变化存在如下五种可能性。

大球变小 小球变大

大球变大 小球变小

大球变大 小球变小

大球变小 小球变大

体积不变

5 反思

鉴于由规格相同的两个气球被吹成大小不等后，用连通器相连，它们各自的体积变化并不唯一。

2021湖南高考适应考试物理卷第16题中关于连通气球的问题设计与客观实际不相符，违背了气球吹涨过程中的压强-体积变化科学规律。

如果此题按照参考答案进行分析和讲评，将会使湖南省几十万考生对联通气球问题产生错误的认识，并形成思维定势，还可能会将这一错误当做真理向下一代传递。

| 创客焦作 | 

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