2021高考物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)題命題特點(diǎn)研究

龔曉峰

(江蘇省張家港市樂余高級中學(xué) 215600)

物理實(shí)驗(yàn)是物理規(guī)律探究生成的重要手段和方法，物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ侵苯佑绊懼鴮?shí)驗(yàn)者對物理規(guī)律能否成功探究得出的關(guān)鍵能力，因而也是高考考查的目標(biāo)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(xué)實(shí)驗(yàn)試題究竟考查了些什么，呈現(xiàn)怎樣的特點(diǎn)，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(xué)實(shí)驗(yàn)題的命題特點(diǎn)作一粗淺探討，與各位同仁共勉.

1 2021高考物理力學(xué)試題考查內(nèi)容

表1

表1粗略的統(tǒng)計(jì)了2021年高考物理力學(xué)試題的命題內(nèi)容，從統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容不難看出2021高考物理力學(xué)試題命題具有相當(dāng)鮮明的特色之處，現(xiàn)分類概述如下.

2 特點(diǎn)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)類型豐富多彩

物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，可以說沒有物理實(shí)驗(yàn)便沒有物理學(xué)的誕生和發(fā)展，物理實(shí)驗(yàn)往往類型豐富，常有不同的分類方法，傳統(tǒng)的分類方法有學(xué)生實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)、體驗(yàn)性活動(dòng).隨著我國課程改革的不斷深入推進(jìn)，現(xiàn)又發(fā)展了探究型實(shí)驗(yàn)、測量型實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)等.

上表統(tǒng)計(jì)的結(jié)果可以看出，2021年全國高考物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)題所考查的實(shí)驗(yàn)類型豐富多彩，呈現(xiàn)以探究型為主、測量型次之、驗(yàn)證型最少的命題特點(diǎn).

探究型方面，遼寧卷的“探究流體的阻力(f)與速度(v)定量關(guān)系f=kv”、浙江卷Ⅰ的“探究功與速度變化的關(guān)系”、福建卷的“探究空氣阻力與速度的關(guān)系”、山東卷的“用手機(jī)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(jī)械能變化量與力做功的關(guān)系”及湖南卷的“探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系”等都屬于探究型實(shí)驗(yàn)，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(dòng)摩擦因數(shù)”、天津卷的“用手機(jī)拍攝小球勻變速直線運(yùn)動(dòng)過程研究其加速度”、湖北卷的“相機(jī)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(shù)”等都屬于測量型實(shí)驗(yàn)，命題者都要求先運(yùn)用相關(guān)的方法采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后通過公式或圖像的方式處理數(shù)據(jù)直接或間接得出待測的物理量.

驗(yàn)證型方面，浙江卷II的“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”和江蘇卷的“驗(yàn)證動(dòng)量定理”都屬于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，前者是熱點(diǎn)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，后者屬于冷門考點(diǎn)，在高考實(shí)驗(yàn)題較少呈現(xiàn).

2.2 主干知識突出完善

物理實(shí)驗(yàn)與物理學(xué)主干知識并不是分離的，兩者是有機(jī)融合的，實(shí)驗(yàn)試題的命制必然離不開物理知識的支持，力學(xué)實(shí)驗(yàn)試題的命制必定要體現(xiàn)對學(xué)生核心定律、核心定理、核心概念等學(xué)生必備知識的考查.高中力學(xué)板塊中，核心定律以牛頓第二定律、胡克定律、機(jī)械能守恒定律最為典型，核心定理以動(dòng)能定理、動(dòng)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(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)等最具代表性，縱觀表中統(tǒng)計(jì)的實(shí)驗(yàn)， 2021全國高考力學(xué)實(shí)驗(yàn)題與力學(xué)主干知識完美融合，彰顯出力學(xué)實(shí)驗(yàn)題對學(xué)生物理學(xué)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(guān)系”和湖南卷的“探究加速度與物體所受合外力的關(guān)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(dòng)摩擦因數(shù)”及福建卷的“探究空氣阻力與速度的關(guān)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(shù)”和浙江II卷的“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”則分別考查胡克定律和機(jī)械能守恒定律.

核心定理角度.江蘇卷考查了較為冷門的“動(dòng)量定理”，浙江卷Ⅰ中的“探究功與速度變化的關(guān)系”屬于對動(dòng)能定理的直接探究，而河北卷的“探究機(jī)械能變化量與力做功的關(guān)系”則是蘊(yùn)含著功能關(guān)系和動(dòng)能定理的運(yùn)用.動(dòng)量定理和動(dòng)能定理都是力學(xué)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(xiàn)出新穎性、探究性和運(yùn)用性等特性.

核心概念角度.勻變速直線運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、彈力、動(dòng)能、動(dòng)量、機(jī)械能等概念都是力學(xué)中重要的概念，2021力學(xué)實(shí)驗(yàn)題均牽涉到.

2.3 能力考查細(xì)致具體

重視對儀器讀數(shù)、使用規(guī)范、圖像描繪等基本實(shí)驗(yàn)技能的考查.實(shí)驗(yàn)必有器材，而作為最為重要的器材之一儀器的使用對實(shí)驗(yàn)者有一定的技能要求，儀器的操作規(guī)范、讀數(shù)等實(shí)驗(yàn)者必須熟練掌握.2021年全國力學(xué)實(shí)驗(yàn)題中，北京卷、湖北卷、湖南卷、山東卷和江蘇卷均考查了游標(biāo)卡尺的讀數(shù)，同時(shí)江蘇卷還考查了氣墊導(dǎo)軌調(diào)水平的目的，福建卷考查了探究加速度與力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)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(guān)系，物理學(xué)實(shí)驗(yàn)中常將采集的數(shù)據(jù)通過描繪相關(guān)圖像的方法呈現(xiàn)相關(guān)量間的變化關(guān)系，因此根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)恰當(dāng)選取、刻度橫縱坐標(biāo)進(jìn)而描點(diǎn)連線形成圖像也是實(shí)驗(yàn)者應(yīng)當(dāng)具有的基本技能，2021年全國高考力學(xué)實(shí)驗(yàn)題中，湖南卷、河北卷和江蘇卷都設(shè)置了根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)處理能力的考查.逐差法、平均值法及圖像法處理數(shù)據(jù)的共同優(yōu)點(diǎn)是可以減少數(shù)據(jù)采集時(shí)生成的偶然誤差，因而被物理實(shí)驗(yàn)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(jī)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(shù)”都采用了逐差法處理數(shù)據(jù)，不僅如此廣東卷中測量緩沖裝置中彈簧勁度系數(shù)時(shí)的彈簧形變量的測定還運(yùn)用了平均值法.而2021河北卷的“探究機(jī)械能的變化與做功的關(guān)系”、湖南卷的“探究加速度與力的關(guān)系”、遼寧卷的“探究流體阻力與速度關(guān)系”和江蘇卷的“驗(yàn)證動(dòng)量定理”均不約而同的選用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并要求根據(jù)圖像推理分析出相關(guān)物理量，對考生的理解、推理及分析綜合等能力進(jìn)行了全方位的考查.

關(guān)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(xué)實(shí)驗(yàn)題測量重力加速度實(shí)驗(yàn)中的第三小問“可以減小本實(shí)驗(yàn)重力加速度大小測量誤差的措施有____”、天津卷力學(xué)實(shí)驗(yàn)題的第三小問“在測量小球相鄰位置間距時(shí)由于實(shí)驗(yàn)者讀數(shù)產(chǎn)生的誤差是____誤差(填‘偶然’或‘系統(tǒng)’)”、浙江高考6月卷力學(xué)實(shí)驗(yàn)題的第二小問“比較ΔEk增與ΔEp減的大小，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是____” 及江蘇卷力學(xué)實(shí)驗(yàn)題的最后一小問“實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，圖線斜率的實(shí)驗(yàn)值總小于理論值，產(chǎn)生這一誤差的兩個(gè)可能原因是____”都是對形成誤差的原因及減少誤差的方法進(jìn)行設(shè)問考查，考查具體細(xì)致，要求層次不同.

3 典型創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)試題亮點(diǎn)賞析

例(2021河北卷11題)略

試題亮點(diǎn)試題最大的亮點(diǎn)之處在于探究的主題新穎.通常對機(jī)械能的實(shí)驗(yàn)探究集中在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律這點(diǎn)上，多數(shù)高考實(shí)驗(yàn)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(tǒng))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(jìn)行設(shè)問考查，像2021河北卷這種探究系統(tǒng)機(jī)械能的變化實(shí)屬罕見，這是試題的創(chuàng)新之舉，這一新的創(chuàng)舉，與當(dāng)前的新課改相呼應(yīng)，符合新課標(biāo)所倡導(dǎo)的培養(yǎng)學(xué)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(xué)試題具有“實(shí)驗(yàn)類型豐富多彩、主干知識突出完善、能力考查細(xì)致具體”等顯著特征，較好的考查了學(xué)生物理學(xué)的必備知識和關(guān)鍵能力，同時(shí)對學(xué)科素養(yǎng)的滲透考查也有所體現(xiàn)，對選拔優(yōu)質(zhì)人才方面發(fā)揮出了實(shí)驗(yàn)題應(yīng)有的功能.然而，實(shí)驗(yàn)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(xué)中彌補(bǔ)這種局限性，要正確認(rèn)識實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義和作用，盡可能的創(chuàng)造機(jī)會(huì)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，要本著“能實(shí)驗(yàn)的決不靠講授、能學(xué)生實(shí)驗(yàn)的決不靠演示、能現(xiàn)場生成的決不視頻代替”的原則進(jìn)行，要重視對學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、儀器的使用規(guī)范、實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等基本技能方法的培養(yǎng)指導(dǎo)，讓學(xué)生真正從實(shí)驗(yàn)中探索自然科學(xué)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(dāng)前教育評價(jià)和選拔人才機(jī)制不夠完善的空子，大搞題目海戰(zhàn)術(shù)，走應(yīng)試教育的老路子，這種唯分?jǐn)?shù)論的應(yīng)試觀念實(shí)質(zhì)是一種急功近利的表現(xiàn)，與當(dāng)前的課改理念完全背道而馳，物理教師要摒棄這種錯(cuò)誤的觀念，著實(shí)為培養(yǎng)合格的人而教，而不是為分?jǐn)?shù)而教.