新高考背景下高考物理實驗題的特點及備考策略

河北 付紅麗 樊秀才

2021年新高考物理學科自主命題的省份達14個，呈現出多元化的發展。雖然各省實驗題分值和考查內容不盡相同，但基于物理實驗在培養學生的科學探究能力和科學態度、養成科學思維習慣、增強創新意識和實踐能力的重要地位，各省的實驗命題都很好地貫徹落實了《普通高中物理課程標準(2017年版2020年修訂)》、《中國高考評價體系》的理念。本文將通過歸納研究2021年7份高考試卷實驗題的特點，探討新高考命題規律，找出有效備考策略，以饗讀者。

一、2021年高考真題分析

由表可知，各省份實驗題從結構來看，基本是一力一電，分值約為15分。從試題內容來看，儀器的使用、讀數和選擇，數據處理、誤差分析是考查的重點。具體來說，有如下特點：

1.注重對基礎知識、基本技能的考查，體現試題的基礎性

各省份物理實驗試題都突出對雙基的考查，具體表現在兩個方面。一是從考查內容上看，延續之前高考實驗題的考查方式，仍以教材中學生必做實驗為基礎，以高中物理主干規律的探究、驗證或某個重要物理量的測量為命題載體。7套試卷的15道試題中，有一半是新教材上學生分組實驗，涉及研究平拋運動規律、探究加速度與合外力關系、機械能守恒定律、胡克定律、歐姆定律的考查。剩下一半實驗題雖然創新實驗目的，但依然是對物理主干知識的考查，比如河北省試卷的12題，探究機械能變化量與力做功的關系是對功能關系理解的考查；山東卷13題，研究乒乓球與球臺碰撞過程中能量損失，是對能量守恒和拋體運動的考查；廣東卷12題、山東卷14題，探究熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規律，還是以測電阻為主線考查半導體元件的特性。二是重視實驗過程的考查，加強了對實驗儀器使用、實驗具體操作的考查。涉及儀器使用、讀數及選擇的試題有8道，尤其是浙江卷17題第2小題，以兩個選擇題的形式考查了利用雙縫干涉測光的波長具體實驗過程中的實操問題，凸顯了新課程標準對實驗部分的兩點要求：①學生必須真實做過實驗；②突出實驗的探究性。

2.命題角度、試題內容不單一，體現試題的綜合性

實驗題尤其是分值較高的大實驗題，難度一般都是中等偏上、綜合性比較強。其綜合性體現在兩個方面，一是命題角度不單一，由表1可知一般都會涉及基本儀器的使用、實驗原理、數據處理及誤差分析中的幾個方面。另外數據處理既有解析式法，又包括圖像法；誤差分析既有定性分析，又有定量計算。二是試題既強調物理知識與物理方法的融合，又凸顯各板塊知識間的綜合。實驗題往往將等效替代法、控制變量法、逐差法、化曲為直、理想化模型等物理思想和方法融合在試題中，串聯多個板塊知識，體現試題的綜合性。如廣東卷11題，將逐差法遷移到測量彈簧勁度系數的實驗數據處理中，同時考查了胡克定律、力的平衡和逐差法處理實驗數據。全國甲卷22題以測量動摩擦因數為實驗目的，考查了逐差法求加速度以及牛頓第二定律。浙江卷19題同時考查了伏安法和等效替代法測電阻，既有儀器讀數、實驗原理考查，又有實驗電路設計考查；既涉及數據處理，又有誤差分析。

表1 2021年部分省份高考實驗題分析

3.創設真實問題新情境，創新性實驗增多，體現試題的創新性

新高考物理試題命制越來越注重理論聯系實際，設計與生產實踐、體育運動、科技前沿、社會熱點等緊密聯系的實際情境，考查學生靈活運用所學物理知識分析解決問題的能力，引導學生學以致用，在真實問題的解決中促進物理學科核心素養的達成。這一命題理念在2021年高考實驗題中體現得淋漓盡致，包括“遷移類實驗”、“設計型實驗”“應用型實驗”“研究性學習類實驗”在內的創新實驗占一半，如湖南卷12題，以學生測量電池電動勢和內阻的研究性學習缺少刻度尺無法測長度為背景，要求學生利用圓形時鐘表盤測量電阻絲長度，并設計測量電阻絲單位長度電阻的實驗方案，對學生科學思維、科學探究能力有很高要求。山東卷13題以“已于我們實際生活緊密聯系的手機應用”為背景探究碰撞中能量損失，創新信息呈現形式(以圖像和表格呈現的信息)，對于學生在眾多信息中獲取有效信息的能力及計算能力有很高要求。

二、新高考背景下實驗題備考策略

2021年高考實驗題特點可以簡單概括為“守正出新”，對物理必備知識的理解以及學生基本實驗技能的考查是實驗題不變的主旋律，實驗目的、實驗裝置、實驗情境的創新是實驗題永恒的追求，因此我們在實驗備考中，要把握兩條策略。

1.認真研究新課程標準、新教材和新高考真題，提煉實驗必備知識，夯實學生雙基

《普通高中物理課程標準(2017版2020年修訂)》中指出，高中物理課程內容提及的實驗有60個，其中學生必做實驗21個，包括力學、電磁學、振動和波、光、熱所有物理模塊知識，涉及刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、打點計時器、光電門、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、秒表等基本儀器的使用與讀數，我們要最大限度安排學生實驗，使學生有更多動手做實驗的機會，更多經歷實驗演示的機會，更好地掌握基本儀器的操作和讀數，提升學生的基本技能。同時，我們要引導學生在實驗中理解物理主干知識，如力與運動關系、功能關系、沖量與動量變化關系，閉合電路歐姆定律；進一步明確核心物理量的測量方法，如速度、加速度、電阻、單擺周期、光的波長、折射率、壓強的測量；領悟諸如等效替代、理想化模型、控制變量、累加、轉換等物理思想和方法在實驗方案設計中的應用；掌握利用解析式法和圖像法處理實驗數據的方法和技巧，使學生全面深刻的理解教材中實驗的基本原理，深入理解與掌握物理實驗的具體流程，夯實基礎知識和基本技能。

2.拓寬教學資源，加強理論與實際聯系，提升學生科學探究和創新能力

2021年高考試題依據課程標準，貼近中學物理教學實際，創設典型的問題情境，考查學生對基本物理概念、物理規律全面深刻地理解和掌握，引導教學回歸教材。因此，我們在實驗備考中，一要充分挖掘教材資源。在做好學生必做實驗基礎上，可以在課堂中針對學生的薄弱知識點通過增加演示實驗、拓展實驗呈現概念和規律的形成過程，促進學生物理觀念的深化；也可以引導學生在課后利用身邊器材完成課本上的各類實驗，提高動手能力的同時，逐步加強發現問題和解決問題的能力。二要精心選編試題進行專題訓練。我們要從模擬題中選編體現物理知識與生產生活實際、體育運動、前沿科技、社會熱點緊密聯系，有效考查物理規律和學生實驗能力的情境式試題組成專題對學生進行訓練，引導學生學以致用，進一步熟練基本儀器的使用和讀數，提升從圖表和圖像等眾多信息中檢索有效信息的能力，提高通過類比、聯想、等效等思想方法建立與新情境對應物理模型的科學思維，從而提升物理學科素養。