近三年高考物理实验试题特征评述

安徽巢湖春晖学校(238000) 从 岩●



近三年高考物理实验试题特征评述

安徽巢湖春晖学校(238000)
从 岩●

随着教育观念的进步，高考对于物理实验部分的考查也在逐步转变.从过去的重视双基(基本知识、基本技能)，到现在的重点考查学生综合素质及创新能力.相对应的，高考试题也在不断变化.所以对于现如今的试题进行综合分析就显得尤为重要.本文就对2014-2016年高考物理实验部分试题进行统计并分析，就其试题变化及考查重点进行解析，找出其特征以便于考生各个击破.

高考物理；实验试题；评述

《普通高中物理课程标准》开篇即提到“物理学是一门基础自然科学”，同时在第三部分内容标准中明确指出“物理学是一门以实验为基础的自然科学”，所以物理实验教学一直是中学物理课程的一个重要组成部分.同时，一直以来对于物理实验的考察也是高考的重点之一，每年都要占物理全卷分值的 7%-20%.纵览2014-2106年全国各地物理高考卷(详见表1、2、3)，其中实验题部分均立足于高中物理教学的基本实验，但其中考查的知识内容多已超越课本中的学生实验范畴，不拘泥于单纯的课堂教学内容.从基本实验仪器使用，基本实验方法、实验操作及实验思想的考查，逐步过渡到要求学生利用曾经学过的实验方法及物理思想去解决一些新颖性问题.试卷中多加强了对实验情景的实验创新，出现了很多探究性实验和设计性实验，这就要求学生需要能够更加活学活用所学知识.

一、近三年高考物理实验部分统计表

表1 2014年高考试题物理实验部分考点及分值统计表

表2 2015年高考试题物理实验部分考点及分值统计表

表3 2016年高考试题物理实验部分考点及分值统计表

二、近三年来高考物理实验试题的几个特征

具体研究2014年以来各地高考试题，其实验题的组合多采用“一力一电”的模式，逐渐呈现出了“力学实验生活化，电学实验实际化”的命题趋势.且高考试题的考查重点逐渐向设计类、探究类、拓展类实验偏移，实验题取材更加灵活，形式类别多样.如例1中，就巧妙的将圆周运动的向心力问题作为试题考查的知识载体，进而对一些传统的知识点进行了考查.虽然本题涉及的圆周运动、超重的等部分不在高考考纲所要求的19个实验之内，但是题目的问题设置都十分简单，没有给考生拿分造成较大的困难，切实有效的做到了新而不难，可谓是2015年高考物理试题创新的神来之笔.

例1 (2015年新课标Ⅰ卷第22题)(10分)某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点的速度的实验，所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R=0.20m).

完成下列填空：

(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图1(a)所示，托盘秤的示数为1.00kg;

(2)将玩具小车放置在凹形桥模拟器最低点时，托盘秤示数如图1(b)所示，该示数为____kg.

图1

(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m,多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示：

序号12345M(kg)1．801．751．851．751．90

根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为是____N,玩具小车通过最低点时的速度大小为____m/s,(重力加速度大小取9.80 m/s2，计算结果保留2位有效数字)

答案: (2)1.40 (2分) (4)7.9 (2分) 1.4(2分)

高考卷由于篇幅有限，而物理实验方面考点较多且杂，故其相关试题多综合性较强，问题设置环环相扣，进而成为高考试题的难点之一.而试题的难点多出现在实验原理、实验方法及实验数据处理等方面.

(一)实验原理(情景)新颖

实验原理是物理实验中实验设计的依据和思路，是实验测量与实验验证的理论依据.而高考试题中涉及到的实验原理，均是学生在日常学习中学过的物理规律，依据基本物理规律中涉及到的各个物理量之前的关系，确定需要测量的物理量，进而进行实验并对实验结果做出判断.如想要测定物理的重力加速度，就可利用中学物理教学中涉及到的多种原理、方法(如单摆、平抛运动的频闪照片、牛顿管中的自由落体运动等)设计实验.

针对这一类问题，要求学生充分理解试题中涉及到的实验原理中蕴含的物理规律，才能够根据相应的物理规律对试题进行解构，对试题所描述的物理问题做出正确的判断，进而转化为日常学习过的基本物理实验问题.随着新课程改革的逐步推进，高考实验的创新力度逐年增大，着重突出实验程序的探索性、实验手段的现代化、实验描述的多样性.许多试题涉及到当下的热点科技问题(如载人航天等)，致使试题中出现许多新知识、新情景.但不管试题中的知识载体是什么，只要认真审题，找出试题中各个物理量之间的关系，依据所学的物理规律和相应的知识构建起相应的物理模型，摸清题中哪些是已知量，哪些是待测量；哪些是直接测量的，哪些是间接测量的，再列出其中相应的函数关系式，就可顺利进行解题.

例1 (2016年新课标Ⅰ卷第23题)(10分)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，当要求热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警.提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R(最大阻值为1000Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干.

在室温下对系统进行调节，已知U约为18V，I约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在60℃时阻值为650.0Ω.

(1)在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线.如图2.

图2

(2)在电路中应选用滑动变阻器____(填“____”或“____”).

(3)按照下列步骤调节此报警系统：

①电路接通前，需将电阻箱调到一定的阻值，根据实验要求，这一阻值为____Ω；滑动变阻器的滑片应置于____(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是____.

②将开关向____(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至____.

(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用.

答案:(1)连线如图所示.(2)R2

(3)①650.b 接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏②c报警器开始报警；

点评 此题中实验是由教材中闭合电路欧姆定律的应用演变而来，扎根于教材本身，而又不拘泥于教材，对知识载体进行了创新，将传感器作为命题背景，在新的物理情境下考察学生对教材基本实验原理的理解.本题考察了多个实验相关的知识点，重在考查电路的简单设计，以及替代法测电阻等.题目虽然并不难，但凸显出对于学生的应变能力和实验综合能力的考查目的.

此题虽涉及到热敏电阻这一概念，但并未成为学生解题的难点问题，而是作为知识载体存在，凸显出目前高考“平稳不乏灵活，平实透着新意”的命题原则.试题考察主体的稳定确保了考生的稳定发挥，而具体细节上的创新则恰恰是选拔创新性、高水平人才的必经之路.(二)实验器材(方案)选择困难

实验器材是一个实验的具体载体,对于同一个实验目的，运用不同的物理规律,采用不同的实验方案，利用不同的器材,会演绎出不同的实验效果.而高考试题往往从实验器材的选择这一步骤上考察学生对于实验整体的理解和认识.学生通过选择合理的实验器材来进行设计实验，来减少实验误差进而提高实验精度，这是能够完成一个高质量的实验所必须的环节之一.实验器材选择的重要性尤其在电学实验中有凸显，由于电压表和电流表的内阻会对整体电路造成影响，如果选择不当，会对实验的精确度产生较大影响.同时，电学实验中如果器材选择不当，还会对器材造成损坏(如烧坏电阻、电表指针弯曲等)，同时带来一定的安全隐患.因此根据一些实验的基本原则和实验原理选择相应的实验器材，一直是近些年高考实验部分的的热点内容.

面临具体的实验器材选择问题时，我们需要把握住一下几个原则，就能针对问题，逐个击破.

1.从减小实验误差的角度出发进行选择

一般情况下，电学实验中电表的选择需要遵循着其测量值能达到电表量程的2/3以上.因为若测量值小于电表量程的1/3，就会使测量的相对误差较大.所以在不超过量程的前提下，我们需要尽量选择小量程的电表进行测量.相应的，力学实验中同样需要我们从减小误差的角度进行实验方案选择(如探究牛顿第二定律实验中考虑如何减小摩擦力等).

2.根据题中具体实验要求进行选择

在有些实验器材(方案)的选择上，我们需要根据题中的具体要求进行选择.例如当面临滑动变阻器分压式与限流式两种接法的选择时，我们就要根据题中有没有明确要求电路的电流或电压从零开始且可连续调节，或用滑动变阻器的最大阻值小于待测电阻Rx的估测值，或要求列表或作图这几种情况，如果存在这几种情况，我们就要果断选择使用分压式接法.而当滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，我们再考虑采用限流式接法.

这里借着实验器材的选择，实际目的是考察考生的实验基本功，也就是对实验的整体理解.这个正是我们物理教学中的最根本的一个部分之一，即是培养学生科学探究的态度和实验研究的思想.

(三)实验方法(方案)有创新

针对目前的中学物理课程中涉及到的物理实验，其实验数据的测量及验证方面，多是十分简洁明了的，各物理量之间的联系也十分直接.往往是直接测量出实验当中相关物理量的实验数据，再通过对实验数据进行分析，找出实验中相关各个物理量之间的函数关系式.然而从新课改开始，高考试题中的实验题多是在课本中常规实验的基础上，进行变形再加工，从而增强试题创新性.这里高考试题加强了对于学生利用课堂上学习的知识解决相似问题的变通能力，知识迁移的能力及创新能力.因此当我们在试卷中遇到类似问题时，我们需要首先确定实验目的，掌握实验原理，利用学习过的相关物理规律把题目中涉及到的各个物理量联系起来，穿成一条知识链条，把课本中相对简单的实验方案迁移到新的实验情景中来，进而形成正确的解题方案.

例4 (2015年山东卷第22题)(8分)如图3甲所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流I0，R为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表.某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率.改变RL的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图3乙所示的U—I关系图线.

图3 图乙

回答下列问题：(1)滑动触头向下移动时，电压表示数____(填“增大”或“减小”).(2)I0=____A.(3)RL消耗的最大功率为____W(保留一位有效数字)

答案:(1)减小；(2)1.0(3)5

点评 本题形式十分新颖，题目立足于课本中的U-I图像及基本的实验数据处理、电学相关问题计算.虽然全都是学生最熟悉的物理情景，但又打破常规，出其不意.同时此题合理的设计了题目的难度和梯度，使不同层次的考生对于此题都能有所收获.试题从基本实验器材的使用和实验操作两个方面入手，以课本中基本实验技能和实验方法为试题考查重点，加强了对于学生实验原理、实验分析的考查，很好的体现了中学物理教学中应贯彻的应用科学探究的方法研究物理问题、设计实验方案的理念.题目既考查了考生的实验能力，又很好地考查了考生的基本科学素养.

说回题目本身，本题是将电学实验基本电路与恒流源相结合，在此基础上展开设问，既考查了实验基本知识与技能，又对学生获取、分析、加工信息的能力提出了要求，这也正是题目新颖之处所在.本题的解题关键点是根据电路，利用曾经学习过的物理规律来找出电流I和电压U二者的一次函数关系式，根据的得到的图像中斜率和截距的物理意义进行解题.而考生在具体解题中需结合题干内容才能够理解图像中电流I和电压U二者的关系，这里体现了对于考生获取信息的能力和对新知识的理解迁移能力的高要求.同时此题解题方向的多样性，又体现出了试题考查的灵活性.

人们常常把高考戏称为教学的“指挥棒”，在一线教学中常常是起到了极强的教学导向作用.而新课程改革背景下的高考物理试卷对于物理实验部分的考查，已普遍从对于一般性的实验知识记忆进行考查，过渡到了对于基本实验原理和方法的理解与迁移上来.试题中常常打破了现有的实验方案，而变成了学生需要根据特定的实验要求和条件，自行设计新的实验方案和实验步骤，以达到实验目的设计性实验.这就要求中学物理教师在实际的物理实验教学过程中，需要突出学生主体，让学生积极参与实验，注意培养学生的自主学习能力.知识是基础，方法是桥梁，让学生在学习知识和方法中养成多角度思考问题的习惯，才能在高考中走的更高更远.

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