新課程背景下高考物理實驗題分析及復習策略

過炎亮

（無錫市玉祁高級中學 江蘇 無錫 214183）

江蘇省普通高中自2005年進入新課程改革以來，已經(jīng)歷了幾屆高考.對于檢查新課程改革成果之一，高考也是一種行之有效的方法；它可以考查學生的應變能力、創(chuàng)造能力、知識應用能力、動手動腦能力以及學生綜合素質(zhì)的高低.課程標準中對科學探究及實驗能力也提出了要求，實驗也為高考必考內(nèi)容.縱觀近年高考的實驗試題可發(fā)現(xiàn)，盡管試題年年變化，但其“原形”都是教材中考試大綱所要求掌握的“原實驗”；即利用學生學過的知識和方法，對實驗儀器或?qū)嶒灧椒右灾亟M，以完成新的實驗目的，力圖考查學生的實驗能力，同時也希望通過一些簡單的設(shè)計性實驗來鑒別學生獨立解決問題的能力和創(chuàng)新能力.筆者通過對近年高考江蘇物理實驗題的分析，總結(jié)了一些復習策略，希望對高中物理實驗教學有 一定幫助.

1 高考物理實驗命題特點及對策

1.1 注重基本儀器的使用

每年的考試說明中都明確指出要“會正確使用基本儀器”，即是指要了解基本儀器的構(gòu)造，熟悉基本儀器主要部分的名稱、明確其工作原理、掌握其操作方法并能對測量結(jié)果進行正確的讀數(shù)等等.2008年第10題考查了螺旋測微器的讀數(shù)；2009年第10題考查了游標卡尺的讀數(shù)；而2010年則考查了電阻箱和打點計時器的使用.近年的“考試說明”中都提到“要求會正確使用的儀器有：刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、電火花計時器或電磁打點計時器、彈簧測力計、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱，溫度計（選修3－3）等.”

對基本的物理儀器的熟練運用，是實驗的基礎(chǔ)，任何時候都不會過時，在復習過程中我們要格外重視.在高中階段要求會正確使用上述“說明”中所列基本儀器，特別是對于游標卡尺、螺旋測微器和多用電表，除了會讀數(shù)外還要熟練掌握它們的使用方法.另外，電流表、電壓表、變阻器、打點計時器、傳感器等儀器的使用基本上每年必考，復習中要引起足夠重視.

1.2 重視基本實驗原理和方法

高考試題都是源于課本的基本實驗.2008年第10題探究導線在質(zhì)量相同時，其電阻與截面積的關(guān)系.2009年第10題為探究電阻的大小與合金棒的電阻率ρ、長度L和兩底面直徑d和D的關(guān)系.這兩題的原形是選修3－1教材“測定金屬電阻率”實驗.2008年第11題原形為必修2教材“驗證機械能守恒定律”實驗.2009年第11題原形為必修1教材“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”實驗.2010第10題原形為選修3－1教材“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”實驗.2010第11題原形為必修1教材“打點計時器的使用——測量物體運動速度”實驗和“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”實驗.題中實驗原理和方法也與“原形”實驗有許多共同之處，用到的原理和方法有控制變量法、伏安法測電阻、圖像處理數(shù)據(jù)法（包括圖像的非線性與線性的轉(zhuǎn)化）等等.

高考實驗題千變?nèi)f化，但不變的是實驗原理和方法.所謂實驗方法，就是在物理實驗探究過程中所采用的各種措施和手段.高中的實驗方法有很多，如控制變量法、比較法、微小量放大法、圖像處理數(shù)據(jù)法、等效法等.這些方法需要學生在實驗復習過程中親身體會，不斷強化并感受它們的重要作用.只有深刻理解原形實驗的原理和方法，才能將實際問題與相關(guān)理論知識結(jié)合起來，才能靈活地將相關(guān)理論應用到相應的實驗中去.

1.3 突出實驗創(chuàng)新 考查實驗探究和設(shè)計

實驗創(chuàng)新能力的考查一直是近年來考查的重點.《說明》中也提出“能運用已學過的物理理論、實驗方法和實驗儀器解決問題，包括簡單的設(shè)計性實驗”.這類試題對考生的要求較高，要求考生能將課本中分組實驗和演示實驗的實驗原理、實驗方法遷移到新的背景中，能深刻理解物理概念和規(guī)律，并能靈活運用，完成創(chuàng)新性的實驗設(shè)計，因此可以考查學生的實驗創(chuàng)新能力.

如2008年第10題既考查了物理模型、知識方法，加強了對實驗原理的豐富和遷移及實物電路分析判斷能力的考查，又考出了新意.第3問考查的是電阻定律的知識.通常教材和模擬考試中均測定圓柱體均勻?qū)w棒的電阻，而本題是圓臺狀均勻質(zhì)合金棒電阻，并能從所學知識推導此類導體棒電阻，充分體現(xiàn)了創(chuàng)新思想.

探究性實驗也是體現(xiàn)實驗創(chuàng)新的題型.在《說明》中所列的所有11個實驗（2010年）都注明了“探究”字樣.很多學生分組實驗原本是“驗證性”實驗而改成了“探究性”實驗，其目的是改變學生的學習方法，注重科學探究過程與科學探究方法，會靈活運用所學原理和方法.因此探究性實驗是新課程背景下高考最值得關(guān)注的題型.如2010年第11題，實驗目的為：探究受到空氣阻力時，物體運動速度隨時間的變化規(guī)律.《說明》中沒有該探究實驗，但涉及了力與運動問題，是力學實驗的“遷移”.它利用了“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”實驗裝置和“研究速度隨時間的變化規(guī)律”實驗的研究方法，考查了打點計時器的使用、圖像法處理數(shù)據(jù)及牛頓運動定律的綜合應用.

實驗設(shè)計是建立在理解實驗原理和完成學生實驗的基礎(chǔ)之上.實驗原理不會超過中學物理基本知識的范圍，所用的實驗儀器和實驗方法是《說明》所規(guī)定實驗中所介紹的.因此在復習中學生必須首先熟練掌握《說明》中所列的實驗.但為了克服學生的思維定勢，還必須在復習過程中不斷使思維發(fā)散、融會貫通，才能將實驗原理和方法遷移到新的實驗問題中，逐步形成設(shè)計新實驗的能力.如：

（1）同一實驗不同設(shè)計方法

電學實驗中經(jīng)常要測量電阻阻值，我們可以根據(jù)物理規(guī)律設(shè)計出多種方法，如多用電表測量電阻法（粗測）、伏安法（包括伏安法等變形）、替代法、半偏法、比較法（包括電流表法，電壓表法）、比例法（包括串聯(lián)分壓法，并聯(lián)分流法，電橋法）等.

（2）同一裝置不同實驗用途利用如圖1所示裝置可設(shè)計完成以下實驗.

圖1

1）探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系.

2）探究恒力做功與動能改變的關(guān)系（驗證動能定理）.

3）測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù).

4）木板改成氣墊導軌后，驗證系統(tǒng)機械能守恒.

（3）同一物理方法在不同實驗中的體現(xiàn)

如等效替代法在不同實驗中的應用有“互成角度的兩個共點力的合成”實驗、電阻測量中的替代法、交流電的有效值測量和計算、等效法測皮球與地面碰撞時的壓力等等.仿此，還能找到用控制變量法、微分積累法、圖像法等設(shè)計的不同實驗.

2 高考物理實驗命題趨勢

縱觀近3年的高考實驗考查情況，考慮到必修、選修分開，實驗必定出在必修與選修3－1和3－2的情況，可以肯定未來幾年的高考物理實驗命題還是會以“一力一電”模式出現(xiàn)，著重考查：

（1）基本實驗技能和對基本實驗技能的理解、應用和創(chuàng)新；

（2）新課程實施過程中的實驗探究，注重探究過程和科學探究方法；

（3）數(shù)據(jù)處理、誤差分析和結(jié)論分析評價.

2010年說明中提出“認識誤差問題在實驗中的重要性，了解誤差概念，知道系統(tǒng)誤差和偶然誤差；知道用多次測量求平均值的方法減小偶然誤差；能在某些實驗中分析誤差的主要來源.”

另外，為了能完整地看出考生的主觀分析能力和思考過程，利用簡答題的形式考查物理實驗也將可能逐步出現(xiàn)，它能延展學生作答的空間，便于體現(xiàn)學生主觀意識和實踐能力，因而建立在操作層面上的實驗題也應多加關(guān)注.

3 高考物理實驗復習策略

高考中的實驗題是難點.雖然通過了較長時間的復習，但得分率仍然偏低，效果不佳.其主要原因是學生平時對物理實驗不重視，對實驗目的與原理總是死記硬背，不求理解；對實驗中的科學方法不能主動探討，而是被動吸取.所以當實驗的情景、實驗過程中的問題略有變化，就無所適從.而在高考復習過程中，又不可能花大量的時間重新去做每一個實驗.教師如何去幫助學生對每一個實驗的目的、原理、方法、誤差形成一個框架結(jié)構(gòu)，提高實驗能力，這是在高考復習中必須解決的問題.

筆者認為在復習過程中，最好不要從目的、器材、原理、步驟、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等條條框框復習，這樣不能激發(fā)學生的學習熱情、學習興趣與學習的主動性.應該在一個實際問題的背景下，提出問題，師生互動，多問一些為什么.教師在備課時，還要充分了解學生所存在的問題，對癥下藥，這樣才能起到事半功倍的效果.例如“研究速度隨時間的變化規(guī)律”實驗的復習可以提出下列問題.

情景：如圖2所示，一個物體沿斜面下滑.

問題1：物體做哪種運動？

問題2：什么是勻變速直線運動？

問題3：如何說明剛才的運動是否為勻加速直線運動？

問題4：實驗怎么做？測什么？依據(jù)是什么？

問題5：勻加速直線運動在相等時間內(nèi)速度增加量相等，相等時間內(nèi)發(fā)生的位移越來越大.請問相等時間內(nèi)位移增加量相同嗎？

圖2

通過前4問復習了勻速直線運動的特點和打點計時器的使用，但可能很多同學并沒有真正理解打點計時器研究運動的原理，在教學實踐中，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學生認為第5問答案為不相同.這說明很多學生對打點計時器研究物體運動的真正原理并沒有掌握；只是訓練多了，記住了，習慣了，遷移能力自然就差了.通過該問題，再幫助學生從勻變速直線運動規(guī)律研究相等時間內(nèi)位移的變化規(guī)律，使他們真正理解Δs＝aT2的意義，再用此規(guī)律研究實際運動.這樣才能真正理解該實驗的原理.

接下來還可出示打出的紙帶（圖3），對紙帶進行分析和研究，復習相關(guān)實驗知識.

圖3

問題6：是勻加速直線運動嗎？

問題7：能求出1～5計數(shù)點的瞬時速度嗎？

問題8：能否求得加速度？如何減小誤差？有幾種方法求得加速度？

由以上問題又可復習瞬時速度、平均速度以及兩種速度之間的關(guān)系.另外還可復習逐差法、圖像法處理數(shù)據(jù)和誤差分析的相關(guān)問題.

總之，復習過程中要啟發(fā)學生思考，引起學生的回憶，對任何原理追根溯源，自我構(gòu)建，使之對實驗的原理、方法能真正理解并能靈活地遷移應用，這也真正體現(xiàn)了新課程理念.

在新課程標準指導下和目前考試形式的制約下，高考會盡可能全面考查學生實驗思想方法、實驗素養(yǎng)和實驗能力.在實驗復習過程只要重視原理和方法，開拓思路、積極創(chuàng)新，用合適的方法努力提高實驗的復習效率，培養(yǎng)學生的實驗能力，就一定能夠取得滿意的教學效果.