2021高考物理力学实验题命题特点研究

龚晓峰

(江苏省张家港市乐余高级中学 215600)

物理实验是物理规律探究生成的重要手段和方法，物理实验能力是直接影响着实验者对物理规律能否成功探究得出的关键能力，因而也是高考考查的目标之一，那么作为新一轮高考改革首年，2021年全国高考及自主命题省份的高考物理力学实验试题究竟考查了些什么，呈现怎样的特点，本文就2021高考物理全国甲卷、乙卷及部分自主命题省份卷中力学实验题的命题特点作一粗浅探讨，与各位同仁共勉.

1 2021高考物理力学试题考查内容

表1

表1粗略的统计了2021年高考物理力学试题的命题内容，从统计的内容不难看出2021高考物理力学试题命题具有相当鲜明的特色之处，现分类概述如下.

2 特点研究

2.1 实验类型丰富多彩

物理实验是物理学的基础，可以说没有物理实验便没有物理学的诞生和发展，物理实验往往类型丰富，常有不同的分类方法，传统的分类方法有学生实验、演示实验、体验性活动.随着我国课程改革的不断深入推进，现又发展了探究型实验、测量型实验、验证型实验和综合性实验等.

上表统计的结果可以看出，2021年全国高考物理力学实验题所考查的实验类型丰富多彩，呈现以探究型为主、测量型次之、验证型最少的命题特点.

探究型方面，辽宁卷的“探究流体的阻力(f)与速度(v)定量关系f=kv”、浙江卷Ⅰ的“探究功与速度变化的关系”、福建卷的“探究空气阻力与速度的关系”、山东卷的“用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况”、河北卷的“探究机械能变化量与力做功的关系”及湖南卷的“探究加速度与物体所受合外力的关系”等都属于探究型实验，探究韵味浓厚.

测量型方面，全国甲卷的“测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数”、天津卷的“用手机拍摄小球匀变速直线运动过程研究其加速度”、湖北卷的“相机拍照法测重力加速度”和广东卷的“测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数”等都属于测量型实验，命题者都要求先运用相关的方法采集实验数据，然后通过公式或图像的方式处理数据直接或间接得出待测的物理量.

验证型方面，浙江卷II的“验证机械能守恒定律”和江苏卷的“验证动量定理”都属于验证型实验，前者是热点验证型实验，后者属于冷门考点，在高考实验题较少呈现.

2.2 主干知识突出完善

物理实验与物理学主干知识并不是分离的，两者是有机融合的，实验试题的命制必然离不开物理知识的支持，力学实验试题的命制必定要体现对学生核心定律、核心定理、核心概念等学生必备知识的考查.高中力学板块中，核心定律以牛顿第二定律、胡克定律、机械能守恒定律最为典型，核心定理以动能定理、动量定理最具代表性，核心概念以加速度、力、速度、匀变速直线运动、自由落体运动、平抛运动等最具代表性，纵观表中统计的实验， 2021全国高考力学实验题与力学主干知识完美融合，彰显出力学实验题对学生物理学必备知识的考查要求.

核心定律角度.北京卷的“加速度与力关系”和湖南卷的“探究加速度与物体所受合外力的关系” 都直指牛顿第二定律，全国甲卷的“测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数”及福建卷的“探究空气阻力与速度的关系”都间接渗透对牛顿第二定律的考查；广东卷的“测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数”和浙江II卷的“验证机械能守恒定律”则分别考查胡克定律和机械能守恒定律.

核心定理角度.江苏卷考查了较为冷门的“动量定理”，浙江卷Ⅰ中的“探究功与速度变化的关系”属于对动能定理的直接探究，而河北卷的“探究机械能变化量与力做功的关系”则是蕴含着功能关系和动能定理的运用.动量定理和动能定理都是力学中十分重要的定理，试题对两核心定理的考查全部覆盖到，且呈现出新颖性、探究性和运用性等特性.

核心概念角度.匀变速直线运动、自由落体运动、平抛运动、弹力、动能、动量、机械能等概念都是力学中重要的概念，2021力学实验题均牵涉到.

2.3 能力考查细致具体

重视对仪器读数、使用规范、图像描绘等基本实验技能的考查.实验必有器材，而作为最为重要的器材之一仪器的使用对实验者有一定的技能要求，仪器的操作规范、读数等实验者必须熟练掌握.2021年全国力学实验题中，北京卷、湖北卷、湖南卷、山东卷和江苏卷均考查了游标卡尺的读数，同时江苏卷还考查了气垫导轨调水平的目的，福建卷考查了探究加速度与力关系的实验中平衡摩擦力的操作方法.物理图像能直观反映两物理量之间的变化关系，物理学实验中常将采集的数据通过描绘相关图像的方法呈现相关量间的变化关系，因此根据实验数据恰当选取、刻度横纵坐标进而描点连线形成图像也是实验者应当具有的基本技能，2021年全国高考力学实验题中，湖南卷、河北卷和江苏卷都设置了根据相关数据描绘图像的问题，且从描绘的形状看，都是线性图像.

注重对逐差法、平均值法、图像法等数据处理能力的考查.逐差法、平均值法及图像法处理数据的共同优点是可以减少数据采集时生成的偶然误差，因而被物理实验者广泛采用.2021高考全国甲卷的“测量小铜块沿斜面下滑的加速度大小”、天津卷的“用手机录像功能法测量小球沿斜面下滑过程的加速度”及广东卷的“测量缓冲装置中弹簧劲度系数”都采用了逐差法处理数据，不仅如此广东卷中测量缓冲装置中弹簧劲度系数时的弹簧形变量的测定还运用了平均值法.而2021河北卷的“探究机械能的变化与做功的关系”、湖南卷的“探究加速度与力的关系”、辽宁卷的“探究流体阻力与速度关系”和江苏卷的“验证动量定理”均不约而同的选用图像法处理实验数据，并要求根据图像推理分析出相关物理量，对考生的理解、推理及分析综合等能力进行了全方位的考查.

关注对误差的类别、误差的影响因素及有效减少误差方法的综合分析能力考查.2021年湖北省高考物理力学实验题测量重力加速度实验中的第三小问“可以减小本实验重力加速度大小测量误差的措施有____”、天津卷力学实验题的第三小问“在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是____误差(填‘偶然’或‘系统’)”、浙江高考6月卷力学实验题的第二小问“比较ΔEk增与ΔEp减的大小，出现这一结果的原因可能是____” 及江苏卷力学实验题的最后一小问“实验结果发现，图线斜率的实验值总小于理论值，产生这一误差的两个可能原因是____”都是对形成误差的原因及减少误差的方法进行设问考查，考查具体细致，要求层次不同.

3 典型创新实验试题亮点赏析

例(2021河北卷11题)略

试题亮点试题最大的亮点之处在于探究的主题新颖.通常对机械能的实验探究集中在验证机械能守恒定律这点上，多数高考实验题都围绕这一主题展开命制，要么变换研究对象(将物体变换为系统)考查，要么变换探究的装备(将落体改为摆球)考查，要么对误差进行设问考查，像2021河北卷这种探究系统机械能的变化实属罕见，这是试题的创新之举，这一新的创举，与当前的新课改相呼应，符合新课标所倡导的培养学生能量观、相互作用观等物理观念的育人新理念.

综上所述，2021年全国卷及自主命题卷高考物理力学试题具有“实验类型丰富多彩、主干知识突出完善、能力考查细致具体”等显著特征，较好的考查了学生物理学的必备知识和关键能力，同时对学科素养的渗透考查也有所体现，对选拔优质人才方面发挥出了实验题应有的功能.然而，实验题这种纸笔测试的考查方式，有其一定的局限性，教师要能意识到这种局限性，要在教学中弥补这种局限性，要正确认识实验教学的意义和作用，尽可能的创造机会开展实验教学，要本着“能实验的决不靠讲授、能学生实验的决不靠演示、能现场生成的决不视频代替”的原则进行，要重视对学生实验方案的设计、仪器的使用规范、实验方法、数据处理、误差分析等基本技能方法的培养指导，让学生真正从实验中探索自然科学的奥秘.与此相反，教师千万不能抓住这种纸笔测试的局限性，钻当前教育评价和选拔人才机制不够完善的空子，大搞题目海战术，走应试教育的老路子，这种唯分数论的应试观念实质是一种急功近利的表现，与当前的课改理念完全背道而驰，物理教师要摒弃这种错误的观念，着实为培养合格的人而教，而不是为分数而教.