2016年江苏高考物理实验题赏析

孙福如

(江苏省如东县丰利中学,江苏 如东 226408)

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2016年江苏高考物理实验题赏析

孙福如①

(江苏省如东县丰利中学,江苏 如东 226408)

2016年高考在人们的期盼中结束,细细品读两道物理实验试题,它们延续了前几年江苏命题的特点,从考生熟知的情境入手,进行横向拓展、延伸和纵向挖掘,注重物理实验的操作和细节的考查,试题要求中学物理教学注重核心素养的培养,为中学物理实验教学指明了方向,值得我们一线物理教师认真品味.

高考;物理实验;欣赏;启示

2016年高考已落下帷幕,细细品读江苏物理卷,不难发现实验题的命制延续了前几年试题的特点,总体表现为:立足基础、陈题新出、突出细节、注重探究,即依据《高考说明》中要求的基本器材或基本实验,进一步纵横挖掘或拓展,考查考生对实验原理、方法的领悟情况,灵活运用课本中实验原理、实验方法和所给的实验仪器进行探究的能力.本文对2016年江苏高考物理卷的实验题加以分析,进一步挖掘试题的内涵,体会命题者的意图,为以后的实验教学提供参考.

图1

例1:小明同学通过实验探究某一金属电阻R随温度t的变化关系.已知该金属电阻在常温下的阻值约10Ω,R随t的升高而增大.实验电路如图1所示,控温箱用以调节金属电阻的温度.实验时闭合S,先将开关K与1端闭合,调节金属电阻的温度t1,t2…和电流表的相应示数I1,I2…,然后将开关K与2端闭合,调节电阻箱使电流表的示数再次为I1,I2…,分别记下电阻箱相应的示数R1,R2….

(1) 有以下两种电流表,实验电路中应选用_________.

A. 量程0～100mA,内阻约2Ω

B. 量程0～0.6A,内阻可忽略

(2) 实验过程中,要将电阻箱的阻值由9.9Ω调节至10.0Ω,需旋转图中电阻箱的旋钮a、b、c,正确的操作顺序是_________.

图2

① 将旋钮a由“0”旋转至“1”

② 将旋钮b由“9”旋转至“0”

③ 将旋钮c由“9”旋转至“0”

(3) 实验记录的t和R的数据见下表.

温度t(℃)20．040．060．080．0100．0阻值R(Ω)9．610．411．112．112．8

请根据表中数据,在答题卡的方格纸上作出R-t图线.

由图线求得R随t的变化关系为R=_________Ω

解析:本题以探究金属电阻的阻值R随温度t的变化关系为背景,考查了电流表的选择、电阻箱阻值变化的操作顺序、描点作图及用图像法处理数据的方法等.对高中物理核心素养中的“正确实施实验探究方案的能力”进行了检测.

(1) 会选择实验器材是顺利完成实验的最基本的必备技能.本题根据所给数据,即使电源内阻、电流表内阻和滑动变阻器的阻值不考虑,电路中的最大电流I也只有150mA,再考虑电流表内阻和滑动变阻器的阻值,所以0～0.6A的电流表量程太大,实验结果不够准确,只有用量程为0～100mA的电流表比较合理.

(2) 电阻箱是《江苏省物理高考说明》中要求考生掌握的基本仪器之一.但是在实验教学过程中,教师往往只重视读数教学,而忽视电阻箱旋钮的调节顺序.这里为了防止电阻箱的阻值突然变小而烧坏电流表,实际使用中应先将电阻箱最大倍率对应的阻值调大,然后再调节小倍率的旋钮.所以第一步必须将旋钮a由“0”旋转至“1”.

(3) 根据题中所给数据,合理确定物理量的标度,然后描点作图(如图3).

图3

点评:本题的情境贴近学生的学习生活,让学生感觉题目“似曾相识”,但是又推陈出新.试题设置的新颖之处在于突出了调节电阻箱的细节考查,命题意图在于强调中学物理实验教学不是实验的习题教学,而应该让学生走进实验室,在操作中掌握实验的原理，熟悉仪器的使用,提高学生的物理实验素养.同时说明,对物理实验中测量工具的使用教学,不仅要求学生会读数,还要掌握仪器的结构和不同条件下的操作方法.如上述的电阻箱的调节,假如先断开了开关S,那么先调哪个旋钮就无所谓了,但开关闭合着,先调哪个旋钮就不能随意了.

图4

(1) 用ΔEP=mgh计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度h应测量释放时钢球球心到_________之间的竖直距离.

A. 钢球在A点时的顶端

B. 钢球在A点时的球心

C. 钢球在A点时的底端

图5

(3) 下表为该同学的实验结果

ΔEP(×10-2J)4．8929．78614．6919．5929．38ΔEK(×10-2J)5．0410．115．120．029．8

他发现表中的ΔEP与ΔEK之间存在差异,认为这是由于空气阻力造成的,你是否同意他的观点？请说明理由.

(4) 请你提出一条减小上述差异的改进建议.

解析:本题以验证机械能守恒定律为背景,首先要求考生对钢球下落高度测量方法进行判断,考查学生设计实验探究方案和获取数据的能力,然后从实验的误差分析出发,设置了出乎考生意料的新颖的探究情境,考查考生分析、解释实验探究结果和变化趋势以及误差分析的能力.要求考生不是凭记忆,而是要能克服知识的负迁移,进行求异思维.

(1) 对非质点钢球下落高度的测量,可以从球释放时到所测量位置的顶端到顶端、底端到底端或球心到球心进行测量,所以B选项正确.

(3) 由表中数据可知,动能的增加量ΔEK大于势能的减少量ΔEP,如果是空气阻力造成的误差应该是动能的增加量ΔEK小于势能的减少量ΔEP,所以应该不同意他的观点.其实产生此误差的原因是用光电门测出的速度大于钢球经过A点时的速度,理由是遮光条随钢球一起绕悬点O作圆周运动,遮光条的转动半径大于钢球的转动半径,所以钢球速度的测量值大于真实值,从而导致这样的实验结果.

点评:本题同样利用学生熟悉的情境入手,源于教材但不拘泥于教材,设计了“用光电门和遮光条测做圆周运动的钢球速度,但测出的速度大小与钢球速度大小又不同”的新情景,命题者将学生熟悉的情境与新的探究情境有机地糅合在一起,对教材实验做了纵向延伸,在问题的解决中,考查考生求异思维的能力和探究分析能力.

从上面的分析不难看出,两道实验题均从教材中基本实验入手,重新加工、组合、包装,实现了横向拓展和纵向挖掘的效果.对中学物理实验教学有如下启示:

(1) 由于教材中的实验一般都具有典型性、示范性、关联性和发散性,它们或渗透着某些物理方法、或体现了某种物理思想、或提供了某种重要结论.教学时,教师如果忽视学生学习掌握实验基本原理、操作及误差分析等基本环节,急于通过题目去练习,不分析、不研究实验的本质,重形式、重一招一式的技巧,不利于学生实验素养的培养,不利于学生求异思维和创新能力的培养.因此必须重视教材中基本实验的教学,要求学生掌握测量工具的结构、操作、校正及读数.掌握基本实验的装置(电路图)、原理、器材的选择、操作步骤、数据处理方法、实验结论、误差分析及实验的改进等内容,从而掌握基本实验知识和技能,了解科学研究的方法.

(2) 美国著名心理学家布鲁诺认为:知识的获取是一个主动的过程,学习者不应是信息的被动接受者,而应该是知识获得的参与者.因此,在中学物理实验教学过程中,必须重视学生的实验操作,要尽量营造真实的实验环境,给学生暴露操作中出现问题的机会,鼓励学生自己解决实验过程中出现的问题,养成善于独立思考、不怕失败、勇于坚持的精神和实事求是的科学态度.让他们在操作中,敏锐地观察、丰富地联想、灵活地构造、创造性地思维.这个过程中,要防止教师讲解过分详细,这样会使学生按教师的讲解“依样画葫芦”,而失去尝试错误的机会,也禁锢了学生创新能力的发展.更不能“纸上谈兵”,黑板上讲实验,这样提高学生的实验能力就成了泡影.

(3) 由于高考实验题重视教材但不拘泥于教材,再加上我们的学生有探究意识,但缺乏探究深度,所以在实验教学中,必须带着问题对教材的原实验重新审视,找出原理和方法的优缺点,通过比较多种方法之间的异同,从本质上真正理解和把握实验原理;以基本器材和基本实验为基准点设置实验习题,拓展、挖掘它的考查功能;根据高考试题高于课本的思路和呈现多样的态势,设置“新”的实验情境,以典型问题为依托,顺势挖掘,进一步培养学生的想象力、分析与探究能力、迁移能力,使学生形成科学思维方式,从而更好地、独立地进行一系列科学探究活动.

[1] 沈祖荣.基于高考要求谈基本仪器的读数规则——以2015年高考物理题为例[J].物理之友,2016,32(6).

[2] 李小青,张静.近10年湖北高考物理实验题分析[J].物理之友,2015,31(5).

[3] 陈圣宇,王爱生.备好物理实验的探讨[J].物理之友,2014,30(2).

①名师简介：孙福如，江苏省物理特级教师，江苏省优秀教育工作者，南通市第四期“226高层次人才培养工程”第二层次培养对象，南通市物理学科带头人，如东县物理名师创新团队领衔人，主要研究中学物理教学.