实验题命制的几点建议
2014-07-22
一、实验题命制的内容
物理实验主要包含以下内容：①实验目的的确立；②实验思路的构建；③实验器材的选择；④具体步骤的安排；⑤娴熟的操作技能；⑥数据的记录和处理；⑦操作细节和误差分析等等.第⑤点其实是整个实验最为关键的步骤，而仅仅通过试题的作答是无法对学生这一方面进行评价的；而其他几点都可以列为理论层面，都围绕高中物理知识的理解和应用来铺开的，所以只要试题命制合理，是完全可以通过学生的答题情况进行评价.高中物理实验试题的内容一般包括学生探究性实验和验证性实验、教师演示实,也可围绕高中物理重新设计的实验.学生解答时，可能涉及到的能力包括：基本的物理知识的“应用”、物理实验基本操作要点的“回忆”、数据的“分析”和“运算”等等.
二、实验题的命制技术有以下要求
1．实验试题中所涉及的实验应该是学生熟悉或接触过的，即使是某些实验试题是围绕高中物理让学生自行设计实验或对某些实验思路进行改进，那么该试题中所涉及的物理知识和实验器材必须是学生所熟悉的，甚至要提供适当的信息帮助学生去构建思路.
2．实验的第一要素是真实性，实验中数据和图表必须科学严谨，不能为了调整试题的难度和区分度，人为去编造数据.胡编乱造的东西也许不会影响试题评价的结果，但是会影响学生的物理认知体系，进而干扰他们的发展.
3．应该多角度地设计实验试题，试题的内容尽量回避实验步骤或操作要点的“回忆”性考核、否则就会向学生渗透死记硬背的作法.
4．试题中涉及到器材名称、操作要点的动作描述等内容应该与教科书（或《课标》）的提法一致.
5．试题所对应的实验必须是真实可操作的.命题人不能纯粹根据物理原理或理想化的物理模型，臆造某些实验.
7．很多实验题在试卷上的呈现形式类似于填空题，因此有关简答题命制要求也适用于本类型试题.
三、实验题命制案例分析
1．在教材基础上命题
例1图1的实验装置可用于“探究加速度a与力F的关系”，小车A上方装有位移传感器，小车右侧的细线绕过滑轮，下方挂有若干回形针.操作中认为小车所受拉力的大小等于回形针的重力，忽略小车所受摩擦阻力.
（1）为了达到本实验目的，实验过程中应让保持不变.
（2）表1中数据记录的是，随着回形针数目N的增加，小车加速度a不同的取值.①利用作图法处理表1数据，在坐标系画出加速度和回形针个数的图像. ②根据a-N图像，归纳a与N的函数关系：.③若用字母 表示单个回形针的重力，对本实验的结果进行总结，写出a与F的关系式：.
表1
回形针个数N48121620
小车加速度a/m·s-20.100.200.300.400.50
评析本题考核的实验内容源于教科书上的实验：“探究加速度 与力 、质量 的关系”.对学生能力要求：“控制变量法”实验思路的掌握、实验数据的处理和分析能力、描点作图的能力、由数据和图像归纳表达式的能力.本题设计上，步步深入，对学生的能力的要求由表层到深层.
再如，教材中的验证机械能守恒实验，也是很好的命题点.
例2实验小组利用图2所示装置进行验证机械能守恒定律的实验．图3是一条实验中所打的纸带，O点是纸带上的第一个点， A、B、C、D、E、F是在后段选取的6个计数点，每两个计数点间还有两个打点未画出，分别测量出各计数点到O点的距离并标注．已知打点计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速度g取9.8m/s2．则：
（1）关于该实验，以下说法中正确的是 ．
A．实验中必须测出重锤的质量
B．实验时，先松手释放纸带，后接通打点计时器的电源开关
C．选择BE段纸带，也可以验证机械能守恒定律
D．若电源的实际频率小于50Hz，则计算出的动能增量可能大于重力势能的减小量
（2）若测得重锤的质量m=0.1kg，则重锤从O运动到D，其重力势能减少 J，动能增加J（结果均保留三位有效数字）．
（3）该组同学分别测算出各计数点的速度，并计算出速度的平方值，数值见下表2.
表2
计数点ABCDEF
高度h0.09510.19400.32790.49660.70030.9389
速度v1.361.942.52 3.69 4.28
速度平方v21.853.766.3513.62 18.32
为能直观的反映物理量之间的关系，现选择
v2为纵坐标，下落高度h为横坐标．请在图4方格纸中描点作图，根据作出的图线，粗略验证重锺在自由下落过程中机械能守恒的依据是．
2．源于教材中的演示实验命制实验题，帮助学生复习概念
例3选取一定质量的气体进行研究，在保证其体积不变的前提下，探究压强 与温度 的关系时，本实验通过传感器来采集压强 与温度 的数据，用作图法来处理数据，所描 关系曲线如图2所示.
（1）对比理想情境的查理定律的图线，本题结论有明显偏差的原因：.
（2）考虑上述情形的出现，请提出减少误差的措施：
.
评析本题衍生于选修教材的演示实验，试题考核的能力包括对查理定律的理解，实验误差的分析和改进，在试题的问题设计上存在着一定的难度梯度，能够较好对学生的能力进行分层评价，这样能够增加区分度.
3．组合教材中的多个实验资源进行习题命题
例4某次实验探究活动目的如下：光滑的长木板倾斜放置，探究物块下滑过程中，加速度与小球质量以及斜面倾斜角度的关系.实验装置如下图3.
（1）分别测量物块下滑位移s和对应时间t，求解加速度a的表达式可以写为；
表3
MM+mM+2m
11.421.411.42
21.401.421.39
31.411.381.42
（2）探究的第一阶段，控制斜面倾斜角度 不变，研究物块质量对其加速度的影响.通过改变放在物块上砝码个数来改变物块的质量 ；记录下物块滑行相同位移的时间 ，整理到表3中，经过对比，有结论：考虑到实验操作和数据测量上一些不可避免的误差，可近似认为质量变化时，下滑相同位移的时间 （填写“变化”或“不变”），可进一步归纳结论：下滑物块的加速度（填写“受”或“不受”）物块质量影响；
（3）探究的第二阶段，控制物块质量不变，通过改变所垫木板的厚度，调整斜面的倾斜角度 ，记录物块下滑一定位移的时间，用（1）的结论计算加速度a，在坐标系（图4）中画出加速度a与倾斜角度正弦值sinθ的图线，由图线可以判断：当θ=π2时，a=.（答案保留两个有效数字）
评析本题依托牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律构建情境，属于设计实验的考核.着重考查学生对规律的理解，常规实验的设计和分析能力，对应实验的数据采集和处理能力，结合数学知识处理图像问题的能力.从命制技术角度而言，题目语句流畅，意思清晰，问题直接，对学生的考核明确到位.
一、实验题命制的内容
物理实验主要包含以下内容：①实验目的的确立；②实验思路的构建；③实验器材的选择；④具体步骤的安排；⑤娴熟的操作技能；⑥数据的记录和处理；⑦操作细节和误差分析等等.第⑤点其实是整个实验最为关键的步骤，而仅仅通过试题的作答是无法对学生这一方面进行评价的；而其他几点都可以列为理论层面，都围绕高中物理知识的理解和应用来铺开的，所以只要试题命制合理，是完全可以通过学生的答题情况进行评价.高中物理实验试题的内容一般包括学生探究性实验和验证性实验、教师演示实,也可围绕高中物理重新设计的实验.学生解答时，可能涉及到的能力包括：基本的物理知识的“应用”、物理实验基本操作要点的“回忆”、数据的“分析”和“运算”等等.
二、实验题的命制技术有以下要求
1．实验试题中所涉及的实验应该是学生熟悉或接触过的，即使是某些实验试题是围绕高中物理让学生自行设计实验或对某些实验思路进行改进，那么该试题中所涉及的物理知识和实验器材必须是学生所熟悉的，甚至要提供适当的信息帮助学生去构建思路.
2．实验的第一要素是真实性，实验中数据和图表必须科学严谨，不能为了调整试题的难度和区分度，人为去编造数据.胡编乱造的东西也许不会影响试题评价的结果，但是会影响学生的物理认知体系，进而干扰他们的发展.
3．应该多角度地设计实验试题，试题的内容尽量回避实验步骤或操作要点的“回忆”性考核、否则就会向学生渗透死记硬背的作法.
4．试题中涉及到器材名称、操作要点的动作描述等内容应该与教科书（或《课标》）的提法一致.
5．试题所对应的实验必须是真实可操作的.命题人不能纯粹根据物理原理或理想化的物理模型，臆造某些实验.
7．很多实验题在试卷上的呈现形式类似于填空题，因此有关简答题命制要求也适用于本类型试题.
三、实验题命制案例分析
1．在教材基础上命题
例1图1的实验装置可用于“探究加速度a与力F的关系”，小车A上方装有位移传感器，小车右侧的细线绕过滑轮，下方挂有若干回形针.操作中认为小车所受拉力的大小等于回形针的重力，忽略小车所受摩擦阻力.
（1）为了达到本实验目的，实验过程中应让保持不变.
（2）表1中数据记录的是，随着回形针数目N的增加，小车加速度a不同的取值.①利用作图法处理表1数据，在坐标系画出加速度和回形针个数的图像. ②根据a-N图像，归纳a与N的函数关系：.③若用字母 表示单个回形针的重力，对本实验的结果进行总结，写出a与F的关系式：.
表1
回形针个数N48121620
小车加速度a/m·s-20.100.200.300.400.50
评析本题考核的实验内容源于教科书上的实验：“探究加速度 与力 、质量 的关系”.对学生能力要求：“控制变量法”实验思路的掌握、实验数据的处理和分析能力、描点作图的能力、由数据和图像归纳表达式的能力.本题设计上，步步深入，对学生的能力的要求由表层到深层.
再如，教材中的验证机械能守恒实验，也是很好的命题点.
例2实验小组利用图2所示装置进行验证机械能守恒定律的实验．图3是一条实验中所打的纸带，O点是纸带上的第一个点， A、B、C、D、E、F是在后段选取的6个计数点，每两个计数点间还有两个打点未画出，分别测量出各计数点到O点的距离并标注．已知打点计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速度g取9.8m/s2．则：
（1）关于该实验，以下说法中正确的是 ．
A．实验中必须测出重锤的质量
B．实验时，先松手释放纸带，后接通打点计时器的电源开关
C．选择BE段纸带，也可以验证机械能守恒定律
D．若电源的实际频率小于50Hz，则计算出的动能增量可能大于重力势能的减小量
（2）若测得重锤的质量m=0.1kg，则重锤从O运动到D，其重力势能减少 J，动能增加J（结果均保留三位有效数字）．
（3）该组同学分别测算出各计数点的速度，并计算出速度的平方值，数值见下表2.
表2
计数点ABCDEF
高度h0.09510.19400.32790.49660.70030.9389
速度v1.361.942.52 3.69 4.28
速度平方v21.853.766.3513.62 18.32
为能直观的反映物理量之间的关系，现选择
v2为纵坐标，下落高度h为横坐标．请在图4方格纸中描点作图，根据作出的图线，粗略验证重锺在自由下落过程中机械能守恒的依据是．
2．源于教材中的演示实验命制实验题，帮助学生复习概念
例3选取一定质量的气体进行研究，在保证其体积不变的前提下，探究压强 与温度 的关系时，本实验通过传感器来采集压强 与温度 的数据，用作图法来处理数据，所描 关系曲线如图2所示.
（1）对比理想情境的查理定律的图线，本题结论有明显偏差的原因：.
（2）考虑上述情形的出现，请提出减少误差的措施：
.
评析本题衍生于选修教材的演示实验，试题考核的能力包括对查理定律的理解，实验误差的分析和改进，在试题的问题设计上存在着一定的难度梯度，能够较好对学生的能力进行分层评价，这样能够增加区分度.
3．组合教材中的多个实验资源进行习题命题
例4某次实验探究活动目的如下：光滑的长木板倾斜放置，探究物块下滑过程中，加速度与小球质量以及斜面倾斜角度的关系.实验装置如下图3.
（1）分别测量物块下滑位移s和对应时间t，求解加速度a的表达式可以写为；
表3
MM+mM+2m
11.421.411.42
21.401.421.39
31.411.381.42
（2）探究的第一阶段，控制斜面倾斜角度 不变，研究物块质量对其加速度的影响.通过改变放在物块上砝码个数来改变物块的质量 ；记录下物块滑行相同位移的时间 ，整理到表3中，经过对比，有结论：考虑到实验操作和数据测量上一些不可避免的误差，可近似认为质量变化时，下滑相同位移的时间 （填写“变化”或“不变”），可进一步归纳结论：下滑物块的加速度（填写“受”或“不受”）物块质量影响；
（3）探究的第二阶段，控制物块质量不变，通过改变所垫木板的厚度，调整斜面的倾斜角度 ，记录物块下滑一定位移的时间，用（1）的结论计算加速度a，在坐标系（图4）中画出加速度a与倾斜角度正弦值sinθ的图线，由图线可以判断：当θ=π2时，a=.（答案保留两个有效数字）
评析本题依托牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律构建情境，属于设计实验的考核.着重考查学生对规律的理解，常规实验的设计和分析能力，对应实验的数据采集和处理能力，结合数学知识处理图像问题的能力.从命制技术角度而言，题目语句流畅，意思清晰，问题直接，对学生的考核明确到位.
一、实验题命制的内容
物理实验主要包含以下内容：①实验目的的确立；②实验思路的构建；③实验器材的选择；④具体步骤的安排；⑤娴熟的操作技能；⑥数据的记录和处理；⑦操作细节和误差分析等等.第⑤点其实是整个实验最为关键的步骤，而仅仅通过试题的作答是无法对学生这一方面进行评价的；而其他几点都可以列为理论层面，都围绕高中物理知识的理解和应用来铺开的，所以只要试题命制合理，是完全可以通过学生的答题情况进行评价.高中物理实验试题的内容一般包括学生探究性实验和验证性实验、教师演示实,也可围绕高中物理重新设计的实验.学生解答时，可能涉及到的能力包括：基本的物理知识的“应用”、物理实验基本操作要点的“回忆”、数据的“分析”和“运算”等等.
二、实验题的命制技术有以下要求
1．实验试题中所涉及的实验应该是学生熟悉或接触过的，即使是某些实验试题是围绕高中物理让学生自行设计实验或对某些实验思路进行改进，那么该试题中所涉及的物理知识和实验器材必须是学生所熟悉的，甚至要提供适当的信息帮助学生去构建思路.
2．实验的第一要素是真实性，实验中数据和图表必须科学严谨，不能为了调整试题的难度和区分度，人为去编造数据.胡编乱造的东西也许不会影响试题评价的结果，但是会影响学生的物理认知体系，进而干扰他们的发展.
3．应该多角度地设计实验试题，试题的内容尽量回避实验步骤或操作要点的“回忆”性考核、否则就会向学生渗透死记硬背的作法.
4．试题中涉及到器材名称、操作要点的动作描述等内容应该与教科书（或《课标》）的提法一致.
5．试题所对应的实验必须是真实可操作的.命题人不能纯粹根据物理原理或理想化的物理模型，臆造某些实验.
7．很多实验题在试卷上的呈现形式类似于填空题，因此有关简答题命制要求也适用于本类型试题.
三、实验题命制案例分析
1．在教材基础上命题
例1图1的实验装置可用于“探究加速度a与力F的关系”，小车A上方装有位移传感器，小车右侧的细线绕过滑轮，下方挂有若干回形针.操作中认为小车所受拉力的大小等于回形针的重力，忽略小车所受摩擦阻力.
（1）为了达到本实验目的，实验过程中应让保持不变.
（2）表1中数据记录的是，随着回形针数目N的增加，小车加速度a不同的取值.①利用作图法处理表1数据，在坐标系画出加速度和回形针个数的图像. ②根据a-N图像，归纳a与N的函数关系：.③若用字母 表示单个回形针的重力，对本实验的结果进行总结，写出a与F的关系式：.
表1
回形针个数N48121620
小车加速度a/m·s-20.100.200.300.400.50
评析本题考核的实验内容源于教科书上的实验：“探究加速度 与力 、质量 的关系”.对学生能力要求：“控制变量法”实验思路的掌握、实验数据的处理和分析能力、描点作图的能力、由数据和图像归纳表达式的能力.本题设计上，步步深入，对学生的能力的要求由表层到深层.
再如，教材中的验证机械能守恒实验，也是很好的命题点.
例2实验小组利用图2所示装置进行验证机械能守恒定律的实验．图3是一条实验中所打的纸带，O点是纸带上的第一个点， A、B、C、D、E、F是在后段选取的6个计数点，每两个计数点间还有两个打点未画出，分别测量出各计数点到O点的距离并标注．已知打点计时器所接交流电频率为50Hz，当地重力加速度g取9.8m/s2．则：
（1）关于该实验，以下说法中正确的是 ．
A．实验中必须测出重锤的质量
B．实验时，先松手释放纸带，后接通打点计时器的电源开关
C．选择BE段纸带，也可以验证机械能守恒定律
D．若电源的实际频率小于50Hz，则计算出的动能增量可能大于重力势能的减小量
（2）若测得重锤的质量m=0.1kg，则重锤从O运动到D，其重力势能减少 J，动能增加J（结果均保留三位有效数字）．
（3）该组同学分别测算出各计数点的速度，并计算出速度的平方值，数值见下表2.
表2
计数点ABCDEF
高度h0.09510.19400.32790.49660.70030.9389
速度v1.361.942.52 3.69 4.28
速度平方v21.853.766.3513.62 18.32
为能直观的反映物理量之间的关系，现选择
v2为纵坐标，下落高度h为横坐标．请在图4方格纸中描点作图，根据作出的图线，粗略验证重锺在自由下落过程中机械能守恒的依据是．
2．源于教材中的演示实验命制实验题，帮助学生复习概念
例3选取一定质量的气体进行研究，在保证其体积不变的前提下，探究压强 与温度 的关系时，本实验通过传感器来采集压强 与温度 的数据，用作图法来处理数据，所描 关系曲线如图2所示.
（1）对比理想情境的查理定律的图线，本题结论有明显偏差的原因：.
（2）考虑上述情形的出现，请提出减少误差的措施：
.
评析本题衍生于选修教材的演示实验，试题考核的能力包括对查理定律的理解，实验误差的分析和改进，在试题的问题设计上存在着一定的难度梯度，能够较好对学生的能力进行分层评价，这样能够增加区分度.
3．组合教材中的多个实验资源进行习题命题
例4某次实验探究活动目的如下：光滑的长木板倾斜放置，探究物块下滑过程中，加速度与小球质量以及斜面倾斜角度的关系.实验装置如下图3.
（1）分别测量物块下滑位移s和对应时间t，求解加速度a的表达式可以写为；
表3
MM+mM+2m
11.421.411.42
21.401.421.39
31.411.381.42
（2）探究的第一阶段，控制斜面倾斜角度 不变，研究物块质量对其加速度的影响.通过改变放在物块上砝码个数来改变物块的质量 ；记录下物块滑行相同位移的时间 ，整理到表3中，经过对比，有结论：考虑到实验操作和数据测量上一些不可避免的误差，可近似认为质量变化时，下滑相同位移的时间 （填写“变化”或“不变”），可进一步归纳结论：下滑物块的加速度（填写“受”或“不受”）物块质量影响；
（3）探究的第二阶段，控制物块质量不变，通过改变所垫木板的厚度，调整斜面的倾斜角度 ，记录物块下滑一定位移的时间，用（1）的结论计算加速度a，在坐标系（图4）中画出加速度a与倾斜角度正弦值sinθ的图线，由图线可以判断：当θ=π2时，a=.（答案保留两个有效数字）
评析本题依托牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律构建情境，属于设计实验的考核.着重考查学生对规律的理解，常规实验的设计和分析能力，对应实验的数据采集和处理能力，结合数学知识处理图像问题的能力.从命制技术角度而言，题目语句流畅，意思清晰，问题直接，对学生的考核明确到位.
