高考物理电学实验分析与思考

高玉峰

物理是一门以实验为基础的自然科学，物理概念、规律、结论往往都是建立在实验的基础上，经过归纳总结概括得出的.

《普通高中物理课程标准（实验）》的课程基本理念第一条是“高中物理课程旨在进一步提高学生的科学素养，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个方面培养学生，为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础.”在课程具体目标的知识与技能中第2条是“认识实验在物理学中的地位和作用，掌握物理实验的一些基本技能，会使用基本的实验仪器，能独立完成一些物理实验.”在课程具体目标的知识与技能中第2条是“通过物理概念和规律的学习过程，了解物理学的研究方法，认识物理实验、物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用.”由此可以看出，物理实验在高中物理中的地位和作用.而从历年和各地的高考来看，高考中电学实验几乎是年年必考，且所占比重较大.

1 高考中电学实验的考查要求

高中物理教学课标对电学实验提出了具体的要求.通过教学，学生可以充分理解各种仪器的相关原理，学会选择各种合适的器材进行实验，可以熟练地使用各种电学仪器.

高考电学实验对学生能力的考查，重点在于关注学生的能否进行正确的实验操作，能否对实验数据做出正确的分析处理、进而获得实验结果和体验，具备实验的基本素养.更高的要求是学生能够按照要求做好实验，并且在此基础上进行拓展和创新设计.从历年的高考试卷来看，电学实验大多是源于教材而又高于教材，注重考查学生利用基本实验原理和方法进行创新、解决实际问题的能力，同时能进行实验评估，这种源于教材，异于教材的命题思路，对中学电学实验教学有着很好的导向作用.

2 高考电学实验的命题思路与特点

分析了2014年高考物理实验试题，几乎所以省份都考了电学实验，表1是2014年七份高考试卷中的电学实验试题以及分值、考点和能力考查.

从表1中几个省份和地区的电学实验来看，有以下几个特 点：从权重上看，电学实验题的分值在实验题中所占比重超过一半，（除天津理综考了三个实验，上海物理考了四个实验），北京理综就考了一个电学实验.从内容上看，全国卷、全国新课标1、北京理综、上海物理都考了“测电源的电动势和内阻”（上海采用的是DIS实验）， 天津理综、浙江理综考了“测导体的电阻”， 山东理综虽然考了“利用电阻定律测导线长度”，但实际仍然是“测导体的电阻”.从题型上看，电学实验主要以实物连线、作图题、填空题，选择题的形式出现.

从考查学生能力上看，电学实验主要考查学生的实验操作、数据处理和分析论证.实验操作主要考查形式有以下几类：（1）实物连接，如全国卷、山东理综、浙江理综，包括上海物理的示意图连接.（2）实验器材和电路选择，如北京理综和山东理综，海南理综则要求能够画出合适的电路图.（3）电表读数，电学实验中电表读数是学生必须掌握的技能，如在全国新课标1和山东理综.

数据处理的考查形式主要有以下几类：（1）根据实验得到的数据作图，高中物理实验中，数据处理主要采用作图法，通过作图来对实验数据进行分析是学生必须掌握的实验技能，如全国卷、全国新课标1、北京理综、浙江理综.（2）根据实验数据计算，如山东理综.

分析论证的考查形式主要是处理图象，得到图象以后，要根据实验要求通过分析图象，来达到实验目的，如全国卷、全国新课标1、北京理综、浙江理综、上海物理卷.在这方面总体来讲大多数省份是表现地“中规中矩”，笔者以为一定程度上创新程度不够，当然也有不少“闪光点”，如浙江理综卷中电学实验第2小题“数据选择”，该题其实包含了内接法和外接法的误差来源与分析，对学生的要求较高；再如天津理综卷电学实验第2小题，不但要求设计实验，而且要求能耗最小，该题不但考查学生的综合应用能力和创造性思维，同时融入了“节能减排”的教育思想.上海物理一如既往地考DIS实验，这应该是今后中学实验的趋势；而北京理综在常规的实验题基础上结合了电源输出功率和路端电压的问题，对学生的知识应用有一定的拓展

3 对电学实验教学的几点建议

3.1 注重基本电表的使用和结构原理

电学实验主要依靠一定的电表才能完成，而高中阶段主要电表是电流表，电压表和多用电表.对于这些电表，学生在正确使用上基本不存在问题，如电表连接，连接时的注意事项，正确的读数.从历年的电学实验试题来看，读数和单个电表连接一直是高考的热点，纵观2014年高考，三个电表的读数都涉及到了，而且从学生答题情况来看得分率较高.但如果涉及到电表的内阻或者电表改装问题时，那么了解电表的结构原理就显得尤为重要，如天津理综卷的电学实验第2小题：根据粗测的判断，设计一个测量电路，要求测量尽量准确并使电路能耗较小，画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁.该题的电路设计，需要的电流表和电压表是需要G表改装而来，如果学生不清楚电流表的结构原理，那么该题就很难解决.因此，教师在教学过程中注重电表原理结构的讲解，像电流表和电压表的改装，多用电表的内部结构，为了落实这个教学目标，结合讲解，还应该让学生走进实验室，动手摸一摸，用一用，甚至可以拆一拆.

3.2 重视电路图的分析

要完成一个电学实验，达到实验目的，就需要有一个合适的电路图.从2014年高考中的电学实验可以看出，实验电路图可能是给定的，如全国卷、全国新课标1、北京理综、浙江理综卷等；也可能是要学生自己画或者自己设计的，如海南理综和天津理综卷.因此，在教学过程中，要求学生掌握教材中的一些基本电路图以及适用要求，如内接法和外接法，限流式和分压式接法等，理解这些电路的优点和不足，掌握误差分析和来源.

对于学生来讲，电路图如果要自己设计，那么难度就大大增加了，在教学过程中教师应该指导学生在这方面的训练，首先可以指导学生从实验目的出发，明确基本的电路图，其次是选择合适的仪器，没有合适的电表应该考虑改装，第三考虑电路的实验误差，选择误差小的实验设计.

3.3 重视实验数据的处理

数据处理和分析论证是实验过程中的重要环节，而图象来处理数据在高中物理实验中充当着重要角色，“描绘小灯泡伏安特性曲线”、“测电源的电动势和内阻”都用到图象法，图象法既能充分体现其直观性，又可以借助其取平均值的做法而减小实验误差.在2014年高考中根据实验数据描点作图，对做出的图象进行分析处理是考查学生的主要形式.而且近年来电学实验的设计逐渐倾向于真实的实验情景，而且与生活实际紧密联系在一起，因此在数据处理过程中要联系生活实际，不能在理想化状态下来处理，这也就要求平时的实验教学不能是“黑板上谈兵”，哪怕在高三的复习中也一样.我们在高三复习过程中把所有高考要求的实验又重新做了一遍，并在此基础上加以拓展和提升，从学生的反馈情况来看效果非常突出.

3.4 重视电学实验误差的来源分析

实验误差有系统误差和偶然误差之分，系统误差是由于实验装置或方案的本身所造成的，无法避免；而偶然误差是由于在实验操作、实际测量过程中产生的.电学实验中，系统误差的分析尤为重要，平时在教学过程中涉及到的电表大都是理想电表，但在实验中是基于真实的条件下获得的，而且现在高考实验都趋向于真实的实验情景，如浙江理综卷22（2）题由于学生不知道两组实验数据的差异（差异其实就是由于电表的系统误差造成的）而无从下手.因此教师应让学生知道实验不是理想情景，在教学过程中要培养学生的误差分析意识，如电流表的分压作用，电压表的分流作用，电阻随温度的变化等因素所导致实验结果与真实值之间的差异，只有知道了误差来源，才能通过实验原理、目的、条件的分析，完善设计思路，减小误差，提高实验精度.

3.5 在教材基础上合理的拓展

高考电学实验虽然都来自教材，但或多或少在此基础上进行了拓展与创新.如新课标1第23题对“测电源的电动势和内阻”进行了创新和拓展；天津理综卷9（3）②题把电表改装融入了实验；北京理综卷21（5）把电源输出功率和路端电压的关系融入了电学实验；有点是把力学实验与电学实验结合在了一起（有点类似传感器的味道），如山东理综把长度测量与电学实验结合起来；更有甚者是知识点的考查不“显山漏水”，却暗藏杀机，如浙江理综卷22（2）巧妙地把电表的误差分析融入了数据处理中，许多考生一时反应不过来.由此可见，高考实验的不断创新和拓展，势必要求教师在教学中在立足教材的基础上不断开拓创新，合理地对外迁移.

当然，电学实验是千变万化，防不胜防，与其采取题海战术，增加学生无谓的负担，不如“以本为本”，立足教材中的基本电路，如内接法和外接法的误差分析，分压式接法和限流式接法的优缺点；还有电表的基本结构原理及电表的使用方法和注意事项，只有掌握了最基本的原理和方法，以不变应万变，才能在高考中立于不败之地.