2021高考物理力學實驗題命題特點研究

龔曉峰

(江蘇省張家港市樂余高級中學 215600)

物理實驗是物理規律探究生成的重要手段和方法，物理實驗能力是直接影響著實驗者對物理規律能否成功探究得出的關鍵能力，因而也是高考考查的目標之一，那么作為新一輪高考改革首年，2021年全國高考及自主命題省份的高考物理力學實驗試題究竟考查了些什么，呈現怎樣的特點，本文就2021高考物理全國甲卷、乙卷及部分自主命題省份卷中力學實驗題的命題特點作一粗淺探討，與各位同仁共勉.

1 2021高考物理力學試題考查內容

表1

表1粗略的統計了2021年高考物理力學試題的命題內容，從統計的內容不難看出2021高考物理力學試題命題具有相當鮮明的特色之處，現分類概述如下.

2 特點研究

2.1 實驗類型豐富多彩

物理實驗是物理學的基礎，可以說沒有物理實驗便沒有物理學的誕生和發展，物理實驗往往類型豐富，常有不同的分類方法，傳統的分類方法有學生實驗、演示實驗、體驗性活動.隨著我國課程改革的不斷深入推進，現又發展了探究型實驗、測量型實驗、驗證型實驗和綜合性實驗等.

上表統計的結果可以看出，2021年全國高考物理力學實驗題所考查的實驗類型豐富多彩，呈現以探究型為主、測量型次之、驗證型最少的命題特點.

探究型方面，遼寧卷的“探究流體的阻力(f)與速度(v)定量關系f=kv”、浙江卷Ⅰ的“探究功與速度變化的關系”、福建卷的“探究空氣阻力與速度的關系”、山東卷的“用手機研究乒乓球與球臺碰撞過程中能量損失的情況”、河北卷的“探究機械能變化量與力做功的關系”及湖南卷的“探究加速度與物體所受合外力的關系”等都屬于探究型實驗，探究韻味濃厚.

測量型方面，全國甲卷的“測量小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數”、天津卷的“用手機拍攝小球勻變速直線運動過程研究其加速度”、湖北卷的“相機拍照法測重力加速度”和廣東卷的“測量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數”等都屬于測量型實驗，命題者都要求先運用相關的方法采集實驗數據，然后通過公式或圖像的方式處理數據直接或間接得出待測的物理量.

驗證型方面，浙江卷II的“驗證機械能守恒定律”和江蘇卷的“驗證動量定理”都屬于驗證型實驗，前者是熱點驗證型實驗，后者屬于冷門考點，在高考實驗題較少呈現.

2.2 主干知識突出完善

物理實驗與物理學主干知識并不是分離的，兩者是有機融合的，實驗試題的命制必然離不開物理知識的支持，力學實驗試題的命制必定要體現對學生核心定律、核心定理、核心概念等學生必備知識的考查.高中力學板塊中，核心定律以牛頓第二定律、胡克定律、機械能守恒定律最為典型，核心定理以動能定理、動量定理最具代表性，核心概念以加速度、力、速度、勻變速直線運動、自由落體運動、平拋運動等最具代表性，縱觀表中統計的實驗， 2021全國高考力學實驗題與力學主干知識完美融合，彰顯出力學實驗題對學生物理學必備知識的考查要求.

核心定律角度.北京卷的“加速度與力關系”和湖南卷的“探究加速度與物體所受合外力的關系” 都直指牛頓第二定律，全國甲卷的“測量小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數”及福建卷的“探究空氣阻力與速度的關系”都間接滲透對牛頓第二定律的考查；廣東卷的“測量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數”和浙江II卷的“驗證機械能守恒定律”則分別考查胡克定律和機械能守恒定律.

核心定理角度.江蘇卷考查了較為冷門的“動量定理”，浙江卷Ⅰ中的“探究功與速度變化的關系”屬于對動能定理的直接探究，而河北卷的“探究機械能變化量與力做功的關系”則是蘊含著功能關系和動能定理的運用.動量定理和動能定理都是力學中十分重要的定理，試題對兩核心定理的考查全部覆蓋到，且呈現出新穎性、探究性和運用性等特性.

核心概念角度.勻變速直線運動、自由落體運動、平拋運動、彈力、動能、動量、機械能等概念都是力學中重要的概念，2021力學實驗題均牽涉到.

2.3 能力考查細致具體

重視對儀器讀數、使用規范、圖像描繪等基本實驗技能的考查.實驗必有器材，而作為最為重要的器材之一儀器的使用對實驗者有一定的技能要求，儀器的操作規范、讀數等實驗者必須熟練掌握.2021年全國力學實驗題中，北京卷、湖北卷、湖南卷、山東卷和江蘇卷均考查了游標卡尺的讀數，同時江蘇卷還考查了氣墊導軌調水平的目的，福建卷考查了探究加速度與力關系的實驗中平衡摩擦力的操作方法.物理圖像能直觀反映兩物理量之間的變化關系，物理學實驗中常將采集的數據通過描繪相關圖像的方法呈現相關量間的變化關系，因此根據實驗數據恰當選取、刻度橫縱坐標進而描點連線形成圖像也是實驗者應當具有的基本技能，2021年全國高考力學實驗題中，湖南卷、河北卷和江蘇卷都設置了根據相關數據描繪圖像的問題，且從描繪的形狀看，都是線性圖像.

注重對逐差法、平均值法、圖像法等數據處理能力的考查.逐差法、平均值法及圖像法處理數據的共同優點是可以減少數據采集時生成的偶然誤差，因而被物理實驗者廣泛采用.2021高考全國甲卷的“測量小銅塊沿斜面下滑的加速度大小”、天津卷的“用手機錄像功能法測量小球沿斜面下滑過程的加速度”及廣東卷的“測量緩沖裝置中彈簧勁度系數”都采用了逐差法處理數據，不僅如此廣東卷中測量緩沖裝置中彈簧勁度系數時的彈簧形變量的測定還運用了平均值法.而2021河北卷的“探究機械能的變化與做功的關系”、湖南卷的“探究加速度與力的關系”、遼寧卷的“探究流體阻力與速度關系”和江蘇卷的“驗證動量定理”均不約而同的選用圖像法處理實驗數據，并要求根據圖像推理分析出相關物理量，對考生的理解、推理及分析綜合等能力進行了全方位的考查.

關注對誤差的類別、誤差的影響因素及有效減少誤差方法的綜合分析能力考查.2021年湖北省高考物理力學實驗題測量重力加速度實驗中的第三小問“可以減小本實驗重力加速度大小測量誤差的措施有____”、天津卷力學實驗題的第三小問“在測量小球相鄰位置間距時由于實驗者讀數產生的誤差是____誤差(填‘偶然’或‘系統’)”、浙江高考6月卷力學實驗題的第二小問“比較ΔEk增與ΔEp減的大小，出現這一結果的原因可能是____” 及江蘇卷力學實驗題的最后一小問“實驗結果發現，圖線斜率的實驗值總小于理論值，產生這一誤差的兩個可能原因是____”都是對形成誤差的原因及減少誤差的方法進行設問考查，考查具體細致，要求層次不同.

3 典型創新實驗試題亮點賞析

例(2021河北卷11題)略

試題亮點試題最大的亮點之處在于探究的主題新穎.通常對機械能的實驗探究集中在驗證機械能守恒定律這點上，多數高考實驗題都圍繞這一主題展開命制，要么變換研究對象(將物體變換為系統)考查，要么變換探究的裝備(將落體改為擺球)考查，要么對誤差進行設問考查，像2021河北卷這種探究系統機械能的變化實屬罕見，這是試題的創新之舉，這一新的創舉，與當前的新課改相呼應，符合新課標所倡導的培養學生能量觀、相互作用觀等物理觀念的育人新理念.

綜上所述，2021年全國卷及自主命題卷高考物理力學試題具有“實驗類型豐富多彩、主干知識突出完善、能力考查細致具體”等顯著特征，較好的考查了學生物理學的必備知識和關鍵能力，同時對學科素養的滲透考查也有所體現，對選拔優質人才方面發揮出了實驗題應有的功能.然而，實驗題這種紙筆測試的考查方式，有其一定的局限性，教師要能意識到這種局限性，要在教學中彌補這種局限性，要正確認識實驗教學的意義和作用，盡可能的創造機會開展實驗教學，要本著“能實驗的決不靠講授、能學生實驗的決不靠演示、能現場生成的決不視頻代替”的原則進行，要重視對學生實驗方案的設計、儀器的使用規范、實驗方法、數據處理、誤差分析等基本技能方法的培養指導，讓學生真正從實驗中探索自然科學的奧秘.與此相反，教師千萬不能抓住這種紙筆測試的局限性，鉆當前教育評價和選拔人才機制不夠完善的空子，大搞題目海戰術，走應試教育的老路子，這種唯分數論的應試觀念實質是一種急功近利的表現，與當前的課改理念完全背道而馳，物理教師要摒棄這種錯誤的觀念，著實為培養合格的人而教，而不是為分數而教.