从2013年江苏高考看实验教学的“六个”落点

(江苏省马坝高级中学，江苏 淮安 211751)

实验是高考中的重要内容，也是学生感到比较困难的内容.需要我们在平时的实验教学中抓住实验的重要落点开展训练，切实提升学生的实验素养，笔者将以2013年江苏省高考实验题为例予以说明.

例1 (2013江苏)某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度，实验装置如图所示.倾斜的球槽中放有若干个小铁球，闭合开关K，电磁铁吸住第1个小球.手动敲击弹性金属片M，M与触头瞬间分开，第1个小球开始下落，M迅速恢复，电磁铁又吸住第2个小球.当第1个小球撞击M时，M与触头分开，第2个小球开始下落…….这样，就可测出多个小球下落的总时间.

(1)在实验中，下列做法正确的有.

(A)电路中的电源只能选用交流电源

(B)实验前应将M调整到电磁铁的正下方

(C)用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度

(D)手动敲击M的同时按下秒表开始计时

(2)实验测得小球下落的高度H=1.980m，10个小球下落的总时间T=6.5s.可求出重力加速度g=m/s2.(结果保留两位有效数字)

(3)在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的两个办法.

(4)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间Δt磁性才消失，因此，每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差Δt，这导致实验误差.为此，他分别取高度H1和H2，测量n个小球下落的总时间T1和T2.他是否可以利用这两组数据消除Δt对实验结果的影响？请推导说明.

解析：(1)B、D (2)9.4

(3)增加小球下落的高度;多次重复实验,结果取平均值.

学生对该题的装置比较陌生，要顺利完成本题，首先要明确实验目的，以此实验目的再进一步分析实验原理，结合实验原理再选择实验器材、进行误差分析，可看出有以下四个落点：

落点一实验目的

关于实验目的教学，经常被老师忽略或者一带而过，因为每个实验目的在教科书或教辅资料中已写明，只要照本宣科就行.事实上这种认识是片面的.在实验目的教学中，教师必须有意识地引导学生揭示实验和实际问题之间的联系，促使学生带着问题确定原理，从而给实验以生命力.例1的实验目的是“利用自由落体运动测定重力加速度”，以此实验目的确定实验原理.

落点二实验原理

落点三实验器材

对于常用的基本仪器，要求学生能够正确、熟练地使用.例1中第(1)小题的A选项，学生接触到的交流电源是在使用电磁打点计时器时用过，若对电磁打点计时器原理不了解，学生只可能死记住交流电源，这时A选项就会对学生带来一定的干扰.

落点四误差分析

由于实验方法和实验设备的不完善，周围环境的影响，以及人的观察力、测量程序等限制，实验观测值和真实值之间总是存在一定的差异.人们常用绝对误差、相对误差说明实验值的准确程度.为了评定实验数据的精确性或误差，认清误差的来源及其影响，需要对实验的误差进行分析和讨论.由此可以判定哪些因素是影响实验精确度的主要方面，从而在以后实验中，进一步改进实验方案，缩小实验值和真值之间的差值，提高实验的精确性.因此误差分析也是高考考查的一项基本能力.为减小偶然误差，常用的方法有：小量放大法、平均值法、图像法等等.例1提供了“小量放大法”，即把时间这个难以直接准确测量的微小量经过10次累积后测量.只要学生掌握了常用的减小误差方法，对于开放性的第(3)小题就很容易解决.为了减少系统误差，就要从实验原理和装置等方面考虑.例1第(4)小题对实验中有可能出现的误差做了评估，要求学生进一步推导论证，考查了学生应用数学分析物理问题的能力.

例2 (2013江苏)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用P=UI得到电功率.实验所使用的小灯泡规格为“3.0V 1.8W”，电源为12V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10Ω.

(1)准备使用的实物电路如图甲所示.请将滑动变阻器接入电路的正确位置.(用笔画线代替导线)

(2)现有10Ω、20Ω和50Ω的定值电阻，电路中的电阻R1应选Ω的定值电阻.

(3)测量结束后，应先断开开关，拆除两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材.

(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图乙所示.请指出图象中不恰当的地方.

解析：(1)探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小灯泡的电压从零开始逐渐增大，应该设计成分压电路(见图).

(2)电路中的电阻R1为保护电阻，应选10Ω的定值电阻.

(3)测量结束后，应先断开开关，拆除电池两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材；

(4)由于小灯泡的电阻随温度的升高而增大，小灯泡的电阻随电压的增大而增大，P随U2变化关系不是直线，应该把横坐标的标度取的大一些，图线为向下弯曲的，图线不应画为直线，横坐标的标度不恰当.

本题第(1)小题考查实验步骤中的连接电路，滑动变阻器的分压电路接法；第(2)小题是考查实验原理；第(3)小题是考查实验步骤中整理器材部分，很容易在实验教学过程中被一带而过；第(4)小题是考查用图像法处理数据，用线性拟合原始数据.该考题反映了实验教学的两个必须稳扎稳打的落点：实验步骤和数据处理.

落点五实验步骤

设计和编排实验步骤是实验教学中的重要内容之一.实验是手脑并用的实践活动，是培养观察能力、思维能力、操作能力的过程，也是培养创造能力的过程.切忌死记硬背实验步骤，生搬硬套.例2第(3)小题中看似不重要的整理器材，却成了设计高考题很好的一个切入点.要正确完成例2的第(1)、(3)小题，学生需要通过体验实验过程，具备扎实的实验操作基本功.

落点六数据处理

数据处理常用的方法有列表法、平均值法、图像法等.其中图像法是处理实验数据的常用方法之一，用它处理数据的优点是直观、简便而且准确.需从函数入手，搞清图线的斜率、截距、包围的面积等对应的物理量的意义.

物理实验是物理学的基础，江苏省高考考试说明中对实验能力作了明确的要求：“能独立地完成知识内容表中所列的实验，理解实验原理和方法，能控制实验条件；会使用实验仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，对结论进行一定的分析和评价；能在实验中，发现问题、提出问题，对解决问题的方式和问题的答案提出假设；能制定实验方案，对实验结果进行预测；能运用已学过的物理理论、实验方法和所给的实验仪器去解决问题，包括简单的设计性实验.”高考对物理实验的考查不只停留在大纲要求的几个学生实验上，而且出现了创新型实验.近几年的高考实验题表明，实验目的、实验原理、实验器材、实验步骤、数据处理等落点正是考试说明的具体化.由此可见让学生亲自的设计和完成实验，才能适应高考的要求，满足高校和社会的需求.