高考物理实验与探究命题的规律和创新

高考物理实验与探究命题的规律和创新

继承和创新 ‎——实验与探究的命题特点 为了了解学生学习物理的情况，把物理学分成电磁学、力学和运动学、机械波和光学、物理实验等四部分进行问卷调查，根据对900余名学生的统计结果表明：42%的同学认为电磁学最困难；39%的同学选择了物理实验；10%选择了机械波和光学；9%的同学选择了力学和运动学。可见学生对物理实验与探究明显有困惑。为此研究实验与探究的命题规律，了解创新的途径，寻找行之有效的复习方案迫在眉睫。‎ 一、安徽省物理实验与探究考什么 根据《2014年普通高等学校招生全国统一考试安徽卷考试说明》（以下简称《考试说明》）安徽省理综物理的实验与探究包括八个力学实验和四个电学实验，按照实验类型可以划分为：测量性实验、验证性试验、探究性实验。测量性实验涵盖：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、秒表、电流表、电压表、多用电表、天平、弹簧测力计等。要求理解仪器的结构原理、规格、参数，灵活地使用仪器，能正确的读数（估读、有效数字等）。验证性实验涵盖：验证力的平行四边形定则、验证牛顿第二定律、验证机械能守恒等。这类实验要求用实验的方法来验证已归纳、总结的结论，从而加深对物理规律适用条件和结论的理解。探究性的实验包括：探究弹力和弹簧伸长的关系、探究动能定理、探究平抛运动的规律、探究单摆的运动等。此类实验需要学生可以根据题给背景和条件自行建立实验方案、确定实验原理、选择恰当的器材、能采集实验数据并能处理分析，确定物理量之间的联系并揭示所包含的物理规律。探究性实验具有很强的创新空间。‎ 根据对2008年到2013年的高考统计表明，研究匀变速直线运动、验证力的平行四边形定则和探究平抛运动的规律未曾考察，验证机械能守恒定律于2008年和2010年考查两次，其余均已考查一次。测定电源的电动势和内阻于2008年、2009年、2013年考查三次，描绘小电珠的伏安特性曲线于2010年、2012年考查两次，练习使用多用电表2009年、2011年考查两次，测定金属的电阻率于2013年考查一次。游标卡尺于2010年考查了20分度，2013年考查了10分度。螺旋测微器于2010年和2013年考查了两次。多用电表于2009年，2011年考查了两次。刻度尺、秒表等未曾考查。‎ 实验与探究三年设置两小题考查，一题考查力学实验，一题考查电学实验。三年设置三小题考查，基本上以一道测量仪器的使用，一道力学实验，一道电学实验的模式。‎ 二、安徽省物理实验与探究怎么考 图2‎ 结合近六年的全国部分高考真题、模拟题和今年的考试说明发现实验与探究的命题具有以下特点：‎ 打点计时器 纸带 橡皮筋 图1‎ ‎1．源于教材、高于教材。从近六年命题情况发现几乎所有实验与探究均来自于教材。如：2009年Ⅲ．探究力对物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图1所示。2010年Ⅲ．利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验，实验装置如图2所示。包括每年的电学实验几乎全部来自于教材原有的实验方案。半偏法、替代法、电桥平衡法、补偿法等均未曾考查。源于教材但又高于教材，如：2012年的“验证牛顿第二定律”用砂和砂桶代替了钩码，从而让拉力可以在更小的范围内调节；2013年螺旋测微器的调零问题，让实验更具有实际效果；2013年“测定电池的电动势和内电阻”用定值电阻角色转换为电流表。‎ 图3‎ ‎2．力求创新。高于教材是命题者的追求，创新更是命题者的梦想。力学的创新集中在（1）研究对象的改变。如：2008年的“验证机械能守恒定律”利用系统代替单个物体，如图3所示。“验证牛顿第二定律”可以选择小车、钩码作为系统为研究对象。（2）测量工具的创新。如测量速度可以采用打点计时器，也可以利用光电门、频闪照片、传感器等。（3）实验原理的创新。如利用“验证牛顿第二定律”结合天宫一号进行质量的测量，也可以利用牛顿第二定律测动摩擦因素。（4）实验目的的创新。探究动能定理可以改为利用动能定理测动摩擦因素。（5）实验环境的创新。利用气垫导轨代替长木板，利用自由落体代替匀加速直线运动等。（6）电学实验围绕器材的角色转换展开，如：定值电阻角色转换为电流表或电压表；电流表角色转换为电压表；电压表角色转换为电流表等。（7）背景材料的创新。如2010年第Ⅱ题的背景：太阳能是一种清洁、“绿色”能源。在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池。太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时（没有储存电能）的I-U特性。‎ ‎3．体现做与不做实验的区别。通过实验的操作步骤、注意事项、数据的处理和分析等力求体现做与不做实验的区别。如：2008年验证机械能守恒的第（2）和（3）问：‎ 为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：‎ ‎①绳的质量要轻：‎ ‎②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；‎ ‎③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；‎ ‎④两个物块的质量之差要尽可能小.‎ 以上建议中确实对提高准确程度有作用的是_________。（在答题卡上对应区域填入选项前的编号）‎ ‎（3）写出一条上面没有提到的提高实验结果准确程度有益的建议： ‎ ‎__________________________________________________________________。‎ ‎2013年的第II题．螺旋测微器的调零；第III题．测定电池的电动势和内电阻的图线坐标原点的建立和图线的拟合。‎ 以下几个方面同样也可以较好的体现做与不做实验的区别：电火花打点计时器的点迹留在哪条纸带的哪个面？“测金属丝的电阻率”时如何测金属丝的长度？“验证牛顿第二定律”若a和m2成正比，构建怎样的图像？如何校对弹簧测力计？‎ ‎4．体现实验与探究综合性。一道实验题包含多个实验目的，体现学科内的综合以及扩大考查的知识点的范围。如：2008年第Ⅱ题包含电压表改装、测电阻、测定电源电动势和内阻等。‎ 三、安徽省物理实验与探究怎么复习 结合实验与探究的命题规律和2014版《考试说明》对实验与探究的复习有以下建议：‎ ‎1．2014版《考试说明》对于实验与探究部分未作任何改动，因此命题将维持以前风格，复习过程中重点回归教材，掌握各个实验的目的、原理、器材、步骤、数据的采集和处理分析、操作的注意事项以及如何减小误差等。‎ ‎2．重点关注上海、江苏、全国卷等。考试说明关于实验与探究的题型示例涵盖上海3题，全国3题，江苏2题，重庆2题等。这些题型示例充分体现创新思想，所以力求创新、变通是今年的命题努力的方向。《考试说明》未出现游标卡尺和螺旋测微器，而且2013年已经考查。多用电表出现了三次，刻度尺出现一次。‎ ‎3．重点关注“验证力的平行四边形定则”和“测定金属丝的电阻率”。发挥集体的力量思考该实验如何改进和创新，并要求学生能熟练完成此实验。‎ ‎4．复习过程可以“化整为零”。所有的实验除了安排学生统一进行以外，还可以充分利用琐碎的时间，如：开放实验室；或每周安排一个实验，把器材搬到班级以便于学生利用闲暇时间进行操作；由学生设计实验方案并进行实际操作。实际操作过程尤为注意细节的把握。‎ ‎5．众多试验进行合理的归类“化多为少”。如：力学实验围绕打点计时器展开，电学实验不管是“测定金属丝的电阻率”、“描绘小灯珠的伏安特性曲线”还是“测定电源的电动势和内阻”都围绕如何“测电阻”展开。‎ ‎6．充分发挥学生的主动性“集思广益”。如：实验如何创新和改进，同一个实验可以达到哪些不同的实验目的。‎ 高考是一门科学，只有掌握其规律，才能有的放矢的复习。高考一门艺术，只有懂得欣赏，才能青出于蓝。高考是一门创新，只有胸有成竹，才能拿捏自由。‎