浙江省高考物理實驗試題幾個問題的商榷

胡君亮

（永康市第二中學，浙江 永康 321300）

浙江省高考理科綜合獨立命題已經5年，物理實驗的考查以評價學生實驗能力和實驗素養為目標，試圖實現“讓做過實驗的考生比沒做過實驗的考生多得分，讓認真做實驗的考生比馬虎做實驗的考生多得分.”應該肯定，浙江省近5年的物理實驗試題設計是成功的.不過，對考生進行調查發現，試題還是在以下幾個方面出現了值得商榷的地方，使考查的結果事與愿違.

1 試題設計的科學性

（2011年第22題）在“探究導體電阻與其影響因素的定量關系”實驗中，為了探究3根材料未知，橫截面積均為S＝0.20mm2的金屬絲a、b、c的電阻率，采用如圖1所示的實驗電路.M為金屬絲c的左端點，O為金屬絲a的右端點，P是金屬絲上可移動的接觸點.在實驗過程中，電流表讀數始終為I＝1.25A，電壓表讀數U 隨OP間距離x的變化如表1.

圖1

表1

（1）繪出電壓表讀數U隨OP間距離x變化的圖線；

（2）求出金屬絲的電阻率ρ，并進行比較.

這是一道源于教材的試題，命題教師進行了實驗，為了使電阻很小的金屬絲b也有一定的電壓，他增大了通過金屬絲的電流.筆者也進行了這個實驗，發現當電流達到試題給出的1.25A時，金屬絲a、c已經發燙，而金屬絲b幾乎還是室溫.這樣一來，“探究導體電阻與其影響因素的定量關系”的前提條件就不成立了.

（2010年第21題）在“探究彈簧彈力大小與伸長量的關系”的實驗中，甲、乙兩位同學選用不同的橡皮繩代替彈簧.為測量橡皮繩的勁度系數，他們在橡皮繩下端依次逐個掛上鉤碼（每個鉤碼的質量均為m＝0.1kg，取g＝10m／s2），并記錄繩下端的坐標X加i（下標i表示掛在繩下端鉤碼個數），然后逐個拿下鉤碼，同樣記錄下端的坐標X減i，繩下端坐標的平均值 Xi＝（X加i＋X減i）／2的數據如表2所示.

表2

（1）同一橡皮繩的X加___________X減（大于或小于）；

（2）______同學的數據更符合實驗要求（甲或乙）；

（3）選擇1組數據用作圖法得出橡皮繩的勁度系數k（N／m）；

（4）為了更好地測量勁度系數，在選用鉤碼時需要考慮的因素有哪些？

本題源于學生課外實驗，對促進學校開展研究性學習活動有一定的指導意義.本題情景、導向很好，但考點的設計存在問題.

第（2）小題，哪個同學的數據更符合實驗要求？考生一頭霧水.因為甲、乙都是經過實驗獲得的數據，都是事實，怎么能夠說誰的數據更符合實驗要求呢？如果只從數據變化上看，甲已經伸長到原長的2.5倍，乙只伸長到原長的1.5倍，這樣就能說甲伸長得太長而判為不合理？事實上彈簧秤中的彈簧是伸長到原長的3倍以上.而且學生又不能事先知道橡皮筋是否遵循胡克定律？其實只能作出甲、乙兩個同學的彈力與長度改變量的圖像，才能發現，乙橡皮筋的圖線基本上是直線，大概符合胡克定律.而甲的圖線已不是直線，不符合胡克定律.因此第（2）小題應放在第（3）小題的后面，然而，第（3）小題又只要求作出1根橡皮筋的圖線，因此也無法進行比較.

第（3）小題的問題在于，學生作圖后發現甲、乙橡皮筋彈力與伸長量都不是經過坐標原點的直線，也就是說不符合胡克定律，怎能得出橡皮繩的勁度系數呢？像評分標準中得出的答案也沒有意義啊？

第（4）小題的參考答案是“盡可能使伸長量在彈性范圍內，同時有足夠大的伸長量，以減小長度測量的誤差”.問題是，實驗時誰能知道伸長量在什么范圍內屬于彈性形變？

2 考查學生的有效性

（2010年第21題）（題目同上）的第（1）小題，同一橡皮繩的X加___________X減（大于或小于）.參考答案是“小于”.然而，調查發現這道小題對絕大多數的同學來說是猜對的.因為沒有做過實驗，總認為是彈性形變，所以應填“等于”啊？看看沒有“等于”的選項，才想到可能不是彈性形變，所以就猜了一個，總不至于傻到猜“大于”吧.因此，這道題選填的選項設計不妥.

（2012年第21題）在“測定玻璃的折射率”實驗中，某同學經正確操作插好了4枚大頭針，如圖2甲所示.

（1）在答題紙上相應的圖中畫出完整的光路圖；

（2）對你畫出的光路圖進行測量和計算，求得該玻璃磚的折射率n＝______（保留3位有效數字）；

（3）為了觀測光在玻璃磚不同表面的折射現象，某同學做了兩次實驗，經正確操作插好了8枚大頭針，如圖2乙所示.圖中P1和P2是同一入射光線上的2枚大頭針，其對應出射光線上的2枚大頭針是P3和 （填“A”或“B”）.

圖2

問題出在第（2）小題，玻璃磚的折射率參考答案是1.51±0.03.調查發現，有些認真畫圖的考生，由于作圖偏差，答案超出了參考答案給定的范圍而未能得分.相反，有些同學只是記得教材中的玻璃折射率為1.50，反而得分了.因此，這道題所涉及的玻璃磚是否應采用有別于平時實驗的玻璃磚？

［2009年第22（Ⅱ）題］在“探究單擺周期與擺長的關系”實驗中，兩位同學用游標卡尺測量小球的直徑如圖3甲、乙所示.測量方法正確的是 （選填“甲”或“乙”）.

圖3

本題選項缺乏技術含量，應該再增加一幅將小球夾在測量爪刀口的照片，這樣就暴露出使用游標卡尺技術上的錯誤.同時，本實驗中擺長是擺線懸掛點到小球頂點的繩長加上小球的半徑，繩長用毫米刻度尺，小球的直徑又何必用50分度的游標卡尺進行測量呢？

［2009年第22（Ⅰ）題］某同學從標稱為“220V 25 W”、“220V 300W”、“220V 500W”的3只燈泡中任選1只，正確使用多用電表測量燈光阻值如圖4所示.該燈泡的阻值是_________Ω，標稱的額定功率為______W.

圖4

本題考查多用電表的使用.從多用電表上不難讀出，該燈泡的阻值是160Ω，但在判斷測定的是哪個燈泡時，相當多的同學計算得“220V 300W”的燈絲電阻是161Ω，一激動就選擇了“220V 300W”的燈泡.考生沒有認真分析或者考試緊張而失分本來是咎由自取.問題是調查失分的同學發現，許多優秀的學生也在這里中招，包括當年考上浙江大學的幾個同學.如此看來，這道題的迷惑性太大，降低了評價考生的效度.

（2011年第21題）在“探究加速度與力、質量的關系”實驗時，已提供了小車、一端附有定滑輪的長木板、紙帶、帶小盤的細線、刻度尺、天平、導線.為了完成實驗，還須從圖5中選取實驗器材，其名稱是______（漏選或全選得零分）；并分別寫出所選器材的作用__________.

圖5

本題答案：學生電源、電磁打點計時器、鉤碼、砝碼，或者電火花計時器、鉤碼、砝碼.學生電源為電磁打點計時器提供交流電源；電磁打點計時器（電火花計時器）記錄小車運動的位置和時間；鉤碼用以改變小車的質量；砝碼用以改變小車受到的拉力大小，還可以用于測量小車的質量.

學生解答時出現了兩個問題：一是用鉤碼改變小車受到的拉力，因為平時就用10g的鉤碼進行實驗，而照片中沒有顯示出這是50g的鉤碼（盡管命題人已經將砝碼放在鉤碼邊）.二是不用鉤碼，只選用砝碼.因為1盒砝碼，有200g 2只，100g 1只，50g 1只，20g 2只，10g 1只.把200g、100g的砝碼用來改變小車的質量，5g、10g的砝碼用來改變小車受到的拉力，也能完成實驗.但這些都是與評分標準不相符的.

（2013年第22題）采用如圖6所示的電路“測定電池的電動勢和內阻”.

圖6

（1）除了選用照片中的部分器材外，_____（填選項）

（A）還需要電壓表； （B）還需要電流表；

（C）還需要學生電源； （D）不再需要任何器材.

（2）測量所得數據如表3.

表3

用作圖法求得電池的內阻r＝__________；

（3）根據第5組所測得的實驗數據，求得電流表內阻RA＝__________.

第（1）小題的參考答案是（A），按照電路確實還需要電壓表.然而，有些同學認為，照片中的電阻箱和電流表串聯起來，可以測定電源的路端電壓，何必再找電壓表呢？因此選擇了（D）選項.

3 評價教學的指導性

（2010年第21題）在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，某同學測得電流電壓的數據如表4所示.

表4

（1）用以上數據描繪電壓隨電流的變化曲線；

（2）為了探究燈絲電阻與溫度的關系，已作出電阻隨電流的變化曲線如圖7所示，請指出圖線的特征，并解釋形成的原因.

第（2）小題的參考答案是：電阻隨電流增大，存在3個區間，電阻隨電流的變化快慢不同.第1區間電流很小時，電阻變化不大；第2區間燈絲溫度升高快，電阻增大快；第3區間部分電能轉化為光能，燈絲溫度升高變慢，電阻增大也變慢.

圖7

這道小題要求較高，經調查發現幾乎沒有學生從3個區間分析，而是簡單地說隨著電流怎大，熱功率增大，溫度升高，電阻增大.在解釋形成的原因時，考生還不知道輻射是與溫度的4次方成正比的，因此圖線的特征和形成原因的解釋已經超過了中學教學的水平，失去評價中學教學的指導性.

4 試題設計的合理性

2010年第21題（題目同上）第（1）小題要構建坐標系，描繪11個數據點，方能描繪電壓隨電流的變化曲線，只有4分分值，考生覺得得不償失.

2011年第22題（題目同上）第（1）小題要描繪14個數據點，連接3條直線.根據直線數據進行3個復雜的數字運算，算后再進行評價.然而分值只有10分，調查發現，大多數考生放棄這道題.

作為理科綜合考試，物理設計試題時要考慮對化學、生物學科的影響.如果物理試題過難、過繁，學生將物理試題放在最后解答，最終影響的還是物理學科，從而不能達到命題人的意圖.

分析上述試題，并非否認浙江省的物理實驗命題.事實上，浙江省的物理實驗試題是獲得中學教師的好評的，瑕不掩瑜.分析問題，是希望高考試題充分發揮高考評價的功能，充分發揮對新課改的指導作用，充分考慮中學生的認知特點，設計的問題應合理、嚴密，不能有科學性的差錯，不能讓思維發散、縝密的考生吃虧.