近三年高考物理實驗試題特征評述

安徽巢湖春暉學校(238000) 從 巖●

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近三年高考物理實驗試題特征評述

安徽巢湖春暉學校(238000)
從 巖●

隨著教育觀念的進步，高考對于物理實驗部分的考查也在逐步轉變.從過去的重視雙基(基本知識、基本技能)，到現在的重點考查學生綜合素質及創新能力.相對應的，高考試題也在不斷變化.所以對于現如今的試題進行綜合分析就顯得尤為重要.本文就對2014-2016年高考物理實驗部分試題進行統計并分析，就其試題變化及考查重點進行解析，找出其特征以便于考生各個擊破.

高考物理；實驗試題；評述

《普通高中物理課程標準》開篇即提到“物理學是一門基礎自然科學”，同時在第三部分內容標準中明確指出“物理學是一門以實驗為基礎的自然科學”，所以物理實驗教學一直是中學物理課程的一個重要組成部分.同時，一直以來對于物理實驗的考察也是高考的重點之一，每年都要占物理全卷分值的 7%-20%.縱覽2014-2106年全國各地物理高考卷(詳見表1、2、3)，其中實驗題部分均立足于高中物理教學的基本實驗，但其中考查的知識內容多已超越課本中的學生實驗范疇，不拘泥于單純的課堂教學內容.從基本實驗儀器使用，基本實驗方法、實驗操作及實驗思想的考查，逐步過渡到要求學生利用曾經學過的實驗方法及物理思想去解決一些新穎性問題.試卷中多加強了對實驗情景的實驗創新，出現了很多探究性實驗和設計性實驗，這就要求學生需要能夠更加活學活用所學知識.

一、近三年高考物理實驗部分統計表

表1 2014年高考試題物理實驗部分考點及分值統計表

表2 2015年高考試題物理實驗部分考點及分值統計表

表3 2016年高考試題物理實驗部分考點及分值統計表

二、近三年來高考物理實驗試題的幾個特征

具體研究2014年以來各地高考試題，其實驗題的組合多采用“一力一電”的模式，逐漸呈現出了“力學實驗生活化，電學實驗實際化”的命題趨勢.且高考試題的考查重點逐漸向設計類、探究類、拓展類實驗偏移，實驗題取材更加靈活，形式類別多樣.如例1中，就巧妙的將圓周運動的向心力問題作為試題考查的知識載體，進而對一些傳統的知識點進行了考查.雖然本題涉及的圓周運動、超重的等部分不在高考考綱所要求的19個實驗之內，但是題目的問題設置都十分簡單，沒有給考生拿分造成較大的困難，切實有效的做到了新而不難，可謂是2015年高考物理試題創新的神來之筆.

例1 (2015年新課標Ⅰ卷第22題)(10分)某物理小組的同學設計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點的速度的實驗，所用器材有：玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R=0.20m).

完成下列填空：

(1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上，如圖1(a)所示，托盤秤的示數為1.00kg;

(2)將玩具小車放置在凹形橋模擬器最低點時，托盤秤示數如圖1(b)所示，該示數為____kg.

圖1

(3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放，小車經過最低點后滑向另一側，此過程中托盤秤的最大示數為m,多次從同一位置釋放小車，記錄各次的m值如下表所示：

序號12345M(kg)1．801．751．851．751．90

根據以上數據，可求出小車經過凹形橋最低點時對橋的壓力為是____N,玩具小車通過最低點時的速度大小為____m/s,(重力加速度大小取9.80 m/s2，計算結果保留2位有效數字)

答案: (2)1.40 (2分) (4)7.9 (2分) 1.4(2分)

高考卷由于篇幅有限，而物理實驗方面考點較多且雜，故其相關試題多綜合性較強，問題設置環環相扣，進而成為高考試題的難點之一.而試題的難點多出現在實驗原理、實驗方法及實驗數據處理等方面.

(一)實驗原理(情景)新穎

實驗原理是物理實驗中實驗設計的依據和思路，是實驗測量與實驗驗證的理論依據.而高考試題中涉及到的實驗原理，均是學生在日常學習中學過的物理規律，依據基本物理規律中涉及到的各個物理量之前的關系，確定需要測量的物理量，進而進行實驗并對實驗結果做出判斷.如想要測定物理的重力加速度，就可利用中學物理教學中涉及到的多種原理、方法(如單擺、平拋運動的頻閃照片、牛頓管中的自由落體運動等)設計實驗.

針對這一類問題，要求學生充分理解試題中涉及到的實驗原理中蘊含的物理規律，才能夠根據相應的物理規律對試題進行解構，對試題所描述的物理問題做出正確的判斷，進而轉化為日常學習過的基本物理實驗問題.隨著新課程改革的逐步推進，高考實驗的創新力度逐年增大，著重突出實驗程序的探索性、實驗手段的現代化、實驗描述的多樣性.許多試題涉及到當下的熱點科技問題(如載人航天等)，致使試題中出現許多新知識、新情景.但不管試題中的知識載體是什么，只要認真審題，找出試題中各個物理量之間的關系，依據所學的物理規律和相應的知識構建起相應的物理模型，摸清題中哪些是已知量，哪些是待測量；哪些是直接測量的，哪些是間接測量的，再列出其中相應的函數關系式，就可順利進行解題.

例1 (2016年新課標Ⅰ卷第23題)(10分)現要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統，當要求熱敏電阻的溫度達到或超過60℃時，系統報警.提供的器材有：熱敏電阻，報警器(內阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警)，電阻箱(最大阻值為999.9Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內阻不計)，滑動變阻器R(最大阻值為1000Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值為2000Ω)，單刀雙擲開關一個，導線若干.

在室溫下對系統進行調節，已知U約為18V，I約為10mA；流過報警器的電流超過20mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在60℃時阻值為650.0Ω.

(1)在答題卡上完成待調節的報警系統原理電路圖的連線.如圖2.

圖2

(2)在電路中應選用滑動變阻器____(填“____”或“____”).

(3)按照下列步驟調節此報警系統：

①電路接通前，需將電阻箱調到一定的阻值，根據實驗要求，這一阻值為____Ω；滑動變阻器的滑片應置于____(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是____.

②將開關向____(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至____.

(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關向另一端閉合，報警系統即可正常使用.

答案:(1)連線如圖所示.(2)R2

(3)①650.b 接通電源后，流過報警器的電流會超過20 mA，報警器可能損壞②c報警器開始報警；

點評 此題中實驗是由教材中閉合電路歐姆定律的應用演變而來，扎根于教材本身，而又不拘泥于教材，對知識載體進行了創新，將傳感器作為命題背景，在新的物理情境下考察學生對教材基本實驗原理的理解.本題考察了多個實驗相關的知識點，重在考查電路的簡單設計，以及替代法測電阻等.題目雖然并不難，但凸顯出對于學生的應變能力和實驗綜合能力的考查目的.

此題雖涉及到熱敏電阻這一概念，但并未成為學生解題的難點問題，而是作為知識載體存在，凸顯出目前高考“平穩不乏靈活，平實透著新意”的命題原則.試題考察主體的穩定確保了考生的穩定發揮，而具體細節上的創新則恰恰是選拔創新性、高水平人才的必經之路.(二)實驗器材(方案)選擇困難

實驗器材是一個實驗的具體載體,對于同一個實驗目的，運用不同的物理規律,采用不同的實驗方案，利用不同的器材,會演繹出不同的實驗效果.而高考試題往往從實驗器材的選擇這一步驟上考察學生對于實驗整體的理解和認識.學生通過選擇合理的實驗器材來進行設計實驗，來減少實驗誤差進而提高實驗精度，這是能夠完成一個高質量的實驗所必須的環節之一.實驗器材選擇的重要性尤其在電學實驗中有凸顯，由于電壓表和電流表的內阻會對整體電路造成影響，如果選擇不當，會對實驗的精確度產生較大影響.同時，電學實驗中如果器材選擇不當，還會對器材造成損壞(如燒壞電阻、電表指針彎曲等)，同時帶來一定的安全隱患.因此根據一些實驗的基本原則和實驗原理選擇相應的實驗器材，一直是近些年高考實驗部分的的熱點內容.

面臨具體的實驗器材選擇問題時，我們需要把握住一下幾個原則，就能針對問題，逐個擊破.

1.從減小實驗誤差的角度出發進行選擇

一般情況下，電學實驗中電表的選擇需要遵循著其測量值能達到電表量程的2/3以上.因為若測量值小于電表量程的1/3，就會使測量的相對誤差較大.所以在不超過量程的前提下，我們需要盡量選擇小量程的電表進行測量.相應的，力學實驗中同樣需要我們從減小誤差的角度進行實驗方案選擇(如探究牛頓第二定律實驗中考慮如何減小摩擦力等).

2.根據題中具體實驗要求進行選擇

在有些實驗器材(方案)的選擇上，我們需要根據題中的具體要求進行選擇.例如當面臨滑動變阻器分壓式與限流式兩種接法的選擇時，我們就要根據題中有沒有明確要求電路的電流或電壓從零開始且可連續調節，或用滑動變阻器的最大阻值小于待測電阻Rx的估測值，或要求列表或作圖這幾種情況，如果存在這幾種情況，我們就要果斷選擇使用分壓式接法.而當滑動變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓式接法的要求時，我們再考慮采用限流式接法.

這里借著實驗器材的選擇，實際目的是考察考生的實驗基本功，也就是對實驗的整體理解.這個正是我們物理教學中的最根本的一個部分之一，即是培養學生科學探究的態度和實驗研究的思想.

(三)實驗方法(方案)有創新

針對目前的中學物理課程中涉及到的物理實驗，其實驗數據的測量及驗證方面，多是十分簡潔明了的，各物理量之間的聯系也十分直接.往往是直接測量出實驗當中相關物理量的實驗數據，再通過對實驗數據進行分析，找出實驗中相關各個物理量之間的函數關系式.然而從新課改開始，高考試題中的實驗題多是在課本中常規實驗的基礎上，進行變形再加工，從而增強試題創新性.這里高考試題加強了對于學生利用課堂上學習的知識解決相似問題的變通能力，知識遷移的能力及創新能力.因此當我們在試卷中遇到類似問題時，我們需要首先確定實驗目的，掌握實驗原理，利用學習過的相關物理規律把題目中涉及到的各個物理量聯系起來，穿成一條知識鏈條，把課本中相對簡單的實驗方案遷移到新的實驗情景中來，進而形成正確的解題方案.

例4 (2015年山東卷第22題)(8分)如圖3甲所示的電路中，恒流源可為電路提供恒定電流I0，R為定值電阻，電流表、電壓表均可視為理想電表.某同學利用該電路研究滑動變阻器RL消耗的電功率.改變RL的阻值，記錄多組電流、電壓的數值，得到如圖3乙所示的U—I關系圖線.

圖3 圖乙

回答下列問題：(1)滑動觸頭向下移動時，電壓表示數____(填“增大”或“減小”).(2)I0=____A.(3)RL消耗的最大功率為____W(保留一位有效數字)

答案:(1)減小；(2)1.0(3)5

點評 本題形式十分新穎，題目立足于課本中的U-I圖像及基本的實驗數據處理、電學相關問題計算.雖然全都是學生最熟悉的物理情景，但又打破常規，出其不意.同時此題合理的設計了題目的難度和梯度，使不同層次的考生對于此題都能有所收獲.試題從基本實驗器材的使用和實驗操作兩個方面入手，以課本中基本實驗技能和實驗方法為試題考查重點，加強了對于學生實驗原理、實驗分析的考查，很好的體現了中學物理教學中應貫徹的應用科學探究的方法研究物理問題、設計實驗方案的理念.題目既考查了考生的實驗能力，又很好地考查了考生的基本科學素養.

說回題目本身，本題是將電學實驗基本電路與恒流源相結合，在此基礎上展開設問，既考查了實驗基本知識與技能，又對學生獲取、分析、加工信息的能力提出了要求，這也正是題目新穎之處所在.本題的解題關鍵點是根據電路，利用曾經學習過的物理規律來找出電流I和電壓U二者的一次函數關系式，根據的得到的圖像中斜率和截距的物理意義進行解題.而考生在具體解題中需結合題干內容才能夠理解圖像中電流I和電壓U二者的關系，這里體現了對于考生獲取信息的能力和對新知識的理解遷移能力的高要求.同時此題解題方向的多樣性，又體現出了試題考查的靈活性.

人們常常把高考戲稱為教學的“指揮棒”，在一線教學中常常是起到了極強的教學導向作用.而新課程改革背景下的高考物理試卷對于物理實驗部分的考查，已普遍從對于一般性的實驗知識記憶進行考查，過渡到了對于基本實驗原理和方法的理解與遷移上來.試題中常常打破了現有的實驗方案，而變成了學生需要根據特定的實驗要求和條件，自行設計新的實驗方案和實驗步驟，以達到實驗目的設計性實驗.這就要求中學物理教師在實際的物理實驗教學過程中，需要突出學生主體，讓學生積極參與實驗，注意培養學生的自主學習能力.知識是基礎，方法是橋梁，讓學生在學習知識和方法中養成多角度思考問題的習慣，才能在高考中走的更高更遠.

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