近三年高考物理實(shí)驗(yàn)試題特征評述

安徽巢湖春暉學(xué)校(238000) 從 巖●

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近三年高考物理實(shí)驗(yàn)試題特征評述

安徽巢湖春暉學(xué)校(238000)
從 巖●

隨著教育觀念的進(jìn)步，高考對于物理實(shí)驗(yàn)部分的考查也在逐步轉(zhuǎn)變.從過去的重視雙基(基本知識(shí)、基本技能)，到現(xiàn)在的重點(diǎn)考查學(xué)生綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力.相對應(yīng)的，高考試題也在不斷變化.所以對于現(xiàn)如今的試題進(jìn)行綜合分析就顯得尤為重要.本文就對2014-2016年高考物理實(shí)驗(yàn)部分試題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并分析，就其試題變化及考查重點(diǎn)進(jìn)行解析，找出其特征以便于考生各個(gè)擊破.

高考物理；實(shí)驗(yàn)試題；評述

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》開篇即提到“物理學(xué)是一門基礎(chǔ)自然科學(xué)”，同時(shí)在第三部分內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中明確指出“物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)”，所以物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直是中學(xué)物理課程的一個(gè)重要組成部分.同時(shí)，一直以來對于物理實(shí)驗(yàn)的考察也是高考的重點(diǎn)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(shí)驗(yàn)題部分均立足于高中物理教學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)，但其中考查的知識(shí)內(nèi)容多已超越課本中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)范疇，不拘泥于單純的課堂教學(xué)內(nèi)容.從基本實(shí)驗(yàn)儀器使用，基本實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)思想的考查，逐步過渡到要求學(xué)生利用曾經(jīng)學(xué)過的實(shí)驗(yàn)方法及物理思想去解決一些新穎性問題.試卷中多加強(qiáng)了對實(shí)驗(yàn)情景的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，出現(xiàn)了很多探究性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，這就要求學(xué)生需要能夠更加活學(xué)活用所學(xué)知識(shí).

一、近三年高考物理實(shí)驗(yàn)部分統(tǒng)計(jì)表

表1 2014年高考試題物理實(shí)驗(yàn)部分考點(diǎn)及分值統(tǒng)計(jì)表

表2 2015年高考試題物理實(shí)驗(yàn)部分考點(diǎn)及分值統(tǒng)計(jì)表

表3 2016年高考試題物理實(shí)驗(yàn)部分考點(diǎn)及分值統(tǒng)計(jì)表

二、近三年來高考物理實(shí)驗(yàn)試題的幾個(gè)特征

具體研究2014年以來各地高考試題，其實(shí)驗(yàn)題的組合多采用“一力一電”的模式，逐漸呈現(xiàn)出了“力學(xué)實(shí)驗(yàn)生活化，電學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)際化”的命題趨勢.且高考試題的考查重點(diǎn)逐漸向設(shè)計(jì)類、探究類、拓展類實(shí)驗(yàn)偏移，實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)的向心力問題作為試題考查的知識(shí)載體，進(jìn)而對一些傳統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了考查.雖然本題涉及的圓周運(yùn)動(dòng)、超重的等部分不在高考考綱所要求的19個(gè)實(shí)驗(yàn)之內(nèi)，但是題目的問題設(shè)置都十分簡單，沒有給考生拿分造成較大的困難，切實(shí)有效的做到了新而不難，可謂是2015年高考物理試題創(chuàng)新的神來之筆.

例1 (2015年新課標(biāo)Ⅰ卷第22題)(10分)某物理小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)粗測玩具小車通過凹形橋最低點(diǎn)的速度的實(shí)驗(yàn)，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(shù)為1.00kg;

(2)將玩具小車放置在凹形橋模擬器最低點(diǎn)時(shí)，托盤秤示數(shù)如圖1(b)所示，該示數(shù)為____kg.

圖1

(3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放，小車經(jīng)過最低點(diǎn)后滑向另一側(cè)，此過程中托盤秤的最大示數(shù)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(jù)以上數(shù)據(jù)，可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對橋的壓力為是____N,玩具小車通過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為____m/s,(重力加速度大小取9.80 m/s2，計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)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(shí)驗(yàn)方面考點(diǎn)較多且雜，故其相關(guān)試題多綜合性較強(qiáng)，問題設(shè)置環(huán)環(huán)相扣，進(jìn)而成為高考試題的難點(diǎn)之一.而試題的難點(diǎn)多出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等方面.

(一)實(shí)驗(yàn)原理(情景)新穎

實(shí)驗(yàn)原理是物理實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和思路，是實(shí)驗(yàn)測量與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的理論依據(jù).而高考試題中涉及到的實(shí)驗(yàn)原理，均是學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中學(xué)過的物理規(guī)律，依據(jù)基本物理規(guī)律中涉及到的各個(gè)物理量之前的關(guān)系，確定需要測量的物理量，進(jìn)而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出判斷.如想要測定物理的重力加速度，就可利用中學(xué)物理教學(xué)中涉及到的多種原理、方法(如單擺、平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片、牛頓管中的自由落體運(yùn)動(dòng)等)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).

針對這一類問題，要求學(xué)生充分理解試題中涉及到的實(shí)驗(yàn)原理中蘊(yùn)含的物理規(guī)律，才能夠根據(jù)相應(yīng)的物理規(guī)律對試題進(jìn)行解構(gòu)，對試題所描述的物理問題做出正確的判斷，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為日常學(xué)習(xí)過的基本物理實(shí)驗(yàn)問題.隨著新課程改革的逐步推進(jìn)，高考實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新力度逐年增大，著重突出實(shí)驗(yàn)程序的探索性、實(shí)驗(yàn)手段的現(xiàn)代化、實(shí)驗(yàn)描述的多樣性.許多試題涉及到當(dāng)下的熱點(diǎn)科技問題(如載人航天等)，致使試題中出現(xiàn)許多新知識(shí)、新情景.但不管試題中的知識(shí)載體是什么，只要認(rèn)真審題，找出試題中各個(gè)物理量之間的關(guān)系，依據(jù)所學(xué)的物理規(guī)律和相應(yīng)的知識(shí)構(gòu)建起相應(yīng)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(yīng)的函數(shù)關(guān)系式，就可順利進(jìn)行解題.

例1 (2016年新課標(biāo)Ⅰ卷第23題)(10分)現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)要求熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60℃時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警.提供的器材有：熱敏電阻，報(bào)警器(內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警)，電阻箱(最大阻值為999.9Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為1000Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2000Ω)，單刀雙擲開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干.

在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，已知U約為18V，I約為10mA；流過報(bào)警器的電流超過20mA時(shí)，報(bào)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(shí)阻值為650.0Ω.

(1)在答題卡上完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線.如圖2.

圖2

(2)在電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器____(填“____”或“____”).

(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)：

①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為____Ω；滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于____(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是____.

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

(4)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)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(bào)警器的電流會(huì)超過20 mA，報(bào)警器可能損壞②c報(bào)警器開始報(bào)警；

點(diǎn)評 此題中實(shí)驗(yàn)是由教材中閉合電路歐姆定律的應(yīng)用演變而來，扎根于教材本身，而又不拘泥于教材，對知識(shí)載體進(jìn)行了創(chuàng)新，將傳感器作為命題背景，在新的物理情境下考察學(xué)生對教材基本實(shí)驗(yàn)原理的理解.本題考察了多個(gè)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，重在考查電路的簡單設(shè)計(jì)，以及替代法測電阻等.題目雖然并不難，但凸顯出對于學(xué)生的應(yīng)變能力和實(shí)驗(yàn)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(xué)生解題的難點(diǎn)問題，而是作為知識(shí)載體存在，凸顯出目前高考“平穩(wěn)不乏靈活，平實(shí)透著新意”的命題原則.試題考察主體的穩(wěn)定確保了考生的穩(wěn)定發(fā)揮，而具體細(xì)節(jié)上的創(chuàng)新則恰恰是選拔創(chuàng)新性、高水平人才的必經(jīng)之路.(二)實(shí)驗(yàn)器材(方案)選擇困難

實(shí)驗(yàn)器材是一個(gè)實(shí)驗(yàn)的具體載體,對于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，運(yùn)用不同的物理規(guī)律,采用不同的實(shí)驗(yàn)方案，利用不同的器材,會(huì)演繹出不同的實(shí)驗(yàn)效果.而高考試題往往從實(shí)驗(yàn)器材的選擇這一步驟上考察學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)整體的理解和認(rèn)識(shí).學(xué)生通過選擇合理的實(shí)驗(yàn)器材來進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，來減少實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)精度，這是能夠完成一個(gè)高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)所必須的環(huán)節(jié)之一.實(shí)驗(yàn)器材選擇的重要性尤其在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中有凸顯，由于電壓表和電流表的內(nèi)阻會(huì)對整體電路造成影響，如果選擇不當(dāng)，會(huì)對實(shí)驗(yàn)的精確度產(chǎn)生較大影響.同時(shí)，電學(xué)實(shí)驗(yàn)中如果器材選擇不當(dāng)，還會(huì)對器材造成損壞(如燒壞電阻、電表指針彎曲等)，同時(shí)帶來一定的安全隱患.因此根據(jù)一些實(shí)驗(yàn)的基本原則和實(shí)驗(yàn)原理選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材，一直是近些年高考實(shí)驗(yàn)部分的的熱點(diǎn)內(nèi)容.

面臨具體的實(shí)驗(yàn)器材選擇問題時(shí)，我們需要把握住一下幾個(gè)原則，就能針對問題，逐個(gè)擊破.

1.從減小實(shí)驗(yàn)誤差的角度出發(fā)進(jìn)行選擇

一般情況下，電學(xué)實(shí)驗(yàn)中電表的選擇需要遵循著其測量值能達(dá)到電表量程的2/3以上.因?yàn)槿魷y量值小于電表量程的1/3，就會(huì)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(jìn)行測量.相應(yīng)的，力學(xué)實(shí)驗(yàn)中同樣需要我們從減小誤差的角度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案選擇(如探究牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中考慮如何減小摩擦力等).

2.根據(jù)題中具體實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行選擇

在有些實(shí)驗(yàn)器材(方案)的選擇上，我們需要根據(jù)題中的具體要求進(jìn)行選擇.例如當(dāng)面臨滑動(dòng)變阻器分壓式與限流式兩種接法的選擇時(shí)，我們就要根據(jù)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(xù)調(diào)節(jié)，或用滑動(dòng)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(dāng)滑動(dòng)變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓式接法的要求時(shí)，我們再考慮采用限流式接法.

這里借著實(shí)驗(yàn)器材的選擇，實(shí)際目的是考察考生的實(shí)驗(yàn)基本功，也就是對實(shí)驗(yàn)的整體理解.這個(gè)正是我們物理教學(xué)中的最根本的一個(gè)部分之一，即是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的態(tài)度和實(shí)驗(yàn)研究的思想.

(三)實(shí)驗(yàn)方法(方案)有創(chuàng)新

針對目前的中學(xué)物理課程中涉及到的物理實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量及驗(yàn)證方面，多是十分簡潔明了的，各物理量之間的聯(lián)系也十分直接.往往是直接測量出實(shí)驗(yàn)當(dāng)中相關(guān)物理量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，再通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出實(shí)驗(yàn)中相關(guān)各個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系式.然而從新課改開始，高考試題中的實(shí)驗(yàn)題多是在課本中常規(guī)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行變形再加工，從而增強(qiáng)試題創(chuàng)新性.這里高考試題加強(qiáng)了對于學(xué)生利用課堂上學(xué)習(xí)的知識(shí)解決相似問題的變通能力，知識(shí)遷移的能力及創(chuàng)新能力.因此當(dāng)我們在試卷中遇到類似問題時(shí)，我們需要首先確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模莆諏?shí)驗(yàn)原理，利用學(xué)習(xí)過的相關(guān)物理規(guī)律把題目中涉及到的各個(gè)物理量聯(lián)系起來，穿成一條知識(shí)鏈條，把課本中相對簡單的實(shí)驗(yàn)方案遷移到新的實(shí)驗(yàn)情景中來，進(jìn)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(xué)利用該電路研究滑動(dòng)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(shù)值，得到如圖3乙所示的U—I關(guān)系圖線.

圖3 圖乙

回答下列問題：(1)滑動(dòng)觸頭向下移動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)____(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(shù)字)

答案:(1)減?。?2)1.0(3)5

點(diǎn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、電學(xué)相關(guān)問題計(jì)算.雖然全都是學(xué)生最熟悉的物理情景，但又打破常規(guī)，出其不意.同時(shí)此題合理的設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)器材的使用和實(shí)驗(yàn)操作兩個(gè)方面入手，以課本中基本實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)方法為試題考查重點(diǎn)，加強(qiáng)了對于學(xué)生實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)分析的考查，很好的體現(xiàn)了中學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)貫徹的應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的理念.題目既考查了考生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，又很好地考查了考生的基本科學(xué)素養(yǎng).

說回題目本身，本題是將電學(xué)實(shí)驗(yàn)基本電路與恒流源相結(jié)合，在此基礎(chǔ)上展開設(shè)問，既考查了實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)與技能，又對學(xué)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(guān)鍵點(diǎn)是根據(jù)電路，利用曾經(jīng)學(xué)習(xí)過的物理規(guī)律來找出電流I和電壓U二者的一次函數(shù)關(guān)系式，根據(jù)的得到的圖像中斜率和截距的物理意義進(jìn)行解題.而考生在具體解題中需結(jié)合題干內(nèi)容才能夠理解圖像中電流I和電壓U二者的關(guān)系，這里體現(xiàn)了對于考生獲取信息的能力和對新知識(shí)的理解遷移能力的高要求.同時(shí)此題解題方向的多樣性，又體現(xiàn)出了試題考查的靈活性.

人們常常把高考戲稱為教學(xué)的“指揮棒”，在一線教學(xué)中常常是起到了極強(qiáng)的教學(xué)導(dǎo)向作用.而新課程改革背景下的高考物理試卷對于物理實(shí)驗(yàn)部分的考查，已普遍從對于一般性的實(shí)驗(yàn)知識(shí)記憶進(jìn)行考查，過渡到了對于基本實(shí)驗(yàn)原理和方法的理解與遷移上來.試題中常常打破了現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)方案，而變成了學(xué)生需要根據(jù)特定的實(shí)驗(yàn)要求和條件，自行設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)步驟，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn).這就要求中學(xué)物理教師在實(shí)際的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，需要突出學(xué)生主體，讓學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)，注意培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力.知識(shí)是基礎(chǔ)，方法是橋梁，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)和方法中養(yǎng)成多角度思考問題的習(xí)慣，才能在高考中走的更高更遠(yuǎn).

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