考查科学探究能力 促进核心素养发展——2021年新高考适应性考试江苏物理试卷实验题剖析

孙铁斌

(江苏省无锡市辅仁高级中学 214123)

为适应新一轮高考制度改革，2021年1月，江苏等8省高三学生进行了高考适应性考试.江苏物理试卷在命题中，遵循新的课程标准，注重以实际问题为命题的载体，精心设计试题，通过情境的创设，在分析和解决真实情境问题的过程中考查科学探究能力，促进核心素养发展，体现了试题的育人功能和导向作用.

一、实验试题

2021年高考适应性考试江苏物理试卷第12题(15分).用如图1所示的实验装置测量木块与长木板间的动摩擦因数μ.把左端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，载有砝码的木块右端连接穿过打点计时器的纸带，左端连接细线，细线绕过定滑轮挂有槽码，木块在槽码的牵引下运动，通过纸带测量木块的加速度，并测出木块与砝码的总质量M，槽码的总质量m，计算木块与木板之间的摩擦力f.改变M和m进行多次实验.

(1)下列实验操作步骤，正确顺序是____；

①释放木块;②接通打点计时器电源;③将木板固定在水平桌面上;④调节滑轮高度使细线与木板平行;⑤将纸带穿过打点计时器的限位孔并固定在木块上.

(2)实验打出的一段纸带如图2所示打点计时器的工作频率为50Hz，图中纸带按实际尺寸画出，则木块的加速度为____m/s2；

图2

(3)甲同学测得的数据见下表.

M/kg0.7000.6000.5000.4000.300f/N2.482.181.801.501.16

请根据表中的数据，在图3中的方格纸上作出f-M图像；

图3

(4)已知重力加速度g=9.80 m/s2，可求得该木块与木板的动摩擦因数μ=____；

(5)乙同学用(3)问表中的数据逐一计算出每次测量的μ值，取其平均值作为测量结果.他发现该值比甲同学在(4)问中得出的μ值大.你认为哪位同学的结果更准确？

请简要说明理由____.

二、考核目标

本题主要考查学生的物理学科核心素养中关于“科学探究：问题、证据、解释、交流等”及“物理观念：重力、弹力、摩擦力、匀变速直线运动”等方面的水平，尤其考查“科学探究”中关于证据和解释要素的水平以及对实验中相关概念的理解.考查科学探究水平的等级达到科学探究的水平4等级和水平5等级——能制订科学探究方案，选用合适的器材获得数据；能分析数据，发现其中规律，形成合理的结论；能用多种方法分析处理数据，用已有的物理知识进行科学解释，能撰写完整规范的科学探究报告，交流、反思科学探究过程与结果.

三、试题解析

第(1)问2分.要求考生写出实验操作步骤的正确顺序.正确顺序应是：③⑤④②①.此问难度并不大，但是部分学生因审题不清，未理解题意，或因平时未真正动手做过实验，将这一问做错.此问考查了考生的阅读理解能力和基本的实验操作能力.

第(3)问3分.要求学生能根据表格中所给的数据，正确描绘出图像，如图4所示.此问考查了考生的作图能力和基本的实验素养.

图4

第(4)问3分.要求考生能从所作图像中发现的内在规律：函数关系f=f0+kM，并由所给的重力加速度值求出动摩擦因数μ=0.32-0.37.此问考查了考生的由图像获取信息的能力、推理能力及基本的数学素养.

第(5)问3分.要求考生能对所给的两种测量μ的方法所获数值的准确程度进行科学的分析判断.此问考查了考生对偶然误差、系统误差的不同来源及消除方法的理解和掌握，考查了科学探究过程和结果进行评估、反思的能力.

此题考查了实验探究的完整环节:制定方案-实验操作-获取数据-得出结论-反思交流.要求学生能根据实验原理，能排列出正确的实验步骤，会用纸带法计算物体运动的加速度，利用题中所给出的表格数据，用图象法处理，理解偶然误差、系统误差的不同来源及减小或消除方法.

四、实验题启示

试题中问题设计巧妙、立意新颖，具有创新性，你认为哪位同学的结果更准确，请简要说明理由”增加了试题的开放性，需要考生对偶然误差、系统误差的不同来源及减小或消除方法的理解和掌握，进而做出解释，这对考生的科学探究能力提出了较高的要求，体现了对“能用多种方法分析数据，发现规律，形成合理的结论，用已有的物理知识进行科学解释.”等科学探究素养的考查.

从上面的分析中不难发现，2021年新高考适应性考试江苏物理试卷实验题的情境具有一定的问题性、真实性、探究性和开放性，试题与教材学生实验明显不同，是来自教材学生实验的改编，较好地考查了学生的创新能力.因此，在高三物理实验复习中，要想培养学生的科学探究能力，要想促进学生核心素养发展，就应尽量创设类型多样的、具有一定复杂程度的、开放性的真实情境作为试题的任务情境.只有这样才能达到新课标的要求，才能符合新高考的实验命题要求.