新课程背景下高考物理实验题分析及复习策略

过炎亮

（无锡市玉祁高级中学 江苏 无锡 214183）

江苏省普通高中自2005年进入新课程改革以来，已经历了几届高考.对于检查新课程改革成果之一，高考也是一种行之有效的方法；它可以考查学生的应变能力、创造能力、知识应用能力、动手动脑能力以及学生综合素质的高低.课程标准中对科学探究及实验能力也提出了要求，实验也为高考必考内容.纵观近年高考的实验试题可发现，尽管试题年年变化，但其“原形”都是教材中考试大纲所要求掌握的“原实验”；即利用学生学过的知识和方法，对实验仪器或实验方法加以重组，以完成新的实验目的，力图考查学生的实验能力，同时也希望通过一些简单的设计性实验来鉴别学生独立解决问题的能力和创新能力.笔者通过对近年高考江苏物理实验题的分析，总结了一些复习策略，希望对高中物理实验教学有 一定帮助.

1 高考物理实验命题特点及对策

1.1 注重基本仪器的使用

每年的考试说明中都明确指出要“会正确使用基本仪器”，即是指要了解基本仪器的构造，熟悉基本仪器主要部分的名称、明确其工作原理、掌握其操作方法并能对测量结果进行正确的读数等等.2008年第10题考查了螺旋测微器的读数；2009年第10题考查了游标卡尺的读数；而2010年则考查了电阻箱和打点计时器的使用.近年的“考试说明”中都提到“要求会正确使用的仪器有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧测力计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱，温度计（选修3－3）等.”

对基本的物理仪器的熟练运用，是实验的基础，任何时候都不会过时，在复习过程中我们要格外重视.在高中阶段要求会正确使用上述“说明”中所列基本仪器，特别是对于游标卡尺、螺旋测微器和多用电表，除了会读数外还要熟练掌握它们的使用方法.另外，电流表、电压表、变阻器、打点计时器、传感器等仪器的使用基本上每年必考，复习中要引起足够重视.

1.2 重视基本实验原理和方法

高考试题都是源于课本的基本实验.2008年第10题探究导线在质量相同时，其电阻与截面积的关系.2009年第10题为探究电阻的大小与合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d和D的关系.这两题的原形是选修3－1教材“测定金属电阻率”实验.2008年第11题原形为必修2教材“验证机械能守恒定律”实验.2009年第11题原形为必修1教材“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验.2010第10题原形为选修3－1教材“测量电源的电动势和内阻”实验.2010第11题原形为必修1教材“打点计时器的使用——测量物体运动速度”实验和“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验.题中实验原理和方法也与“原形”实验有许多共同之处，用到的原理和方法有控制变量法、伏安法测电阻、图像处理数据法（包括图像的非线性与线性的转化）等等.

高考实验题千变万化，但不变的是实验原理和方法.所谓实验方法，就是在物理实验探究过程中所采用的各种措施和手段.高中的实验方法有很多，如控制变量法、比较法、微小量放大法、图像处理数据法、等效法等.这些方法需要学生在实验复习过程中亲身体会，不断强化并感受它们的重要作用.只有深刻理解原形实验的原理和方法，才能将实际问题与相关理论知识结合起来，才能灵活地将相关理论应用到相应的实验中去.

1.3 突出实验创新 考查实验探究和设计

实验创新能力的考查一直是近年来考查的重点.《说明》中也提出“能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器解决问题，包括简单的设计性实验”.这类试题对考生的要求较高，要求考生能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，能深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，完成创新性的实验设计，因此可以考查学生的实验创新能力.

如2008年第10题既考查了物理模型、知识方法，加强了对实验原理的丰富和迁移及实物电路分析判断能力的考查，又考出了新意.第3问考查的是电阻定律的知识.通常教材和模拟考试中均测定圆柱体均匀导体棒的电阻，而本题是圆台状均匀质合金棒电阻，并能从所学知识推导此类导体棒电阻，充分体现了创新思想.

探究性实验也是体现实验创新的题型.在《说明》中所列的所有11个实验（2010年）都注明了“探究”字样.很多学生分组实验原本是“验证性”实验而改成了“探究性”实验，其目的是改变学生的学习方法，注重科学探究过程与科学探究方法，会灵活运用所学原理和方法.因此探究性实验是新课程背景下高考最值得关注的题型.如2010年第11题，实验目的为：探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律.《说明》中没有该探究实验，但涉及了力与运动问题，是力学实验的“迁移”.它利用了“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验装置和“研究速度随时间的变化规律”实验的研究方法，考查了打点计时器的使用、图像法处理数据及牛顿运动定律的综合应用.

实验设计是建立在理解实验原理和完成学生实验的基础之上.实验原理不会超过中学物理基本知识的范围，所用的实验仪器和实验方法是《说明》所规定实验中所介绍的.因此在复习中学生必须首先熟练掌握《说明》中所列的实验.但为了克服学生的思维定势，还必须在复习过程中不断使思维发散、融会贯通，才能将实验原理和方法迁移到新的实验问题中，逐步形成设计新实验的能力.如：

（1）同一实验不同设计方法

电学实验中经常要测量电阻阻值，我们可以根据物理规律设计出多种方法，如多用电表测量电阻法（粗测）、伏安法（包括伏安法等变形）、替代法、半偏法、比较法（包括电流表法，电压表法）、比例法（包括串联分压法，并联分流法，电桥法）等.

（2）同一装置不同实验用途利用如图1所示装置可设计完成以下实验.

图1

1）探究加速度与物体质量、物体受力的关系.

2）探究恒力做功与动能改变的关系（验证动能定理）.

3）测量滑块与木板之间的动摩擦因数.

4）木板改成气垫导轨后，验证系统机械能守恒.

（3）同一物理方法在不同实验中的体现

如等效替代法在不同实验中的应用有“互成角度的两个共点力的合成”实验、电阻测量中的替代法、交流电的有效值测量和计算、等效法测皮球与地面碰撞时的压力等等.仿此，还能找到用控制变量法、微分积累法、图像法等设计的不同实验.

2 高考物理实验命题趋势

纵观近3年的高考实验考查情况，考虑到必修、选修分开，实验必定出在必修与选修3－1和3－2的情况，可以肯定未来几年的高考物理实验命题还是会以“一力一电”模式出现，着重考查：

（1）基本实验技能和对基本实验技能的理解、应用和创新；

（2）新课程实施过程中的实验探究，注重探究过程和科学探究方法；

（3）数据处理、误差分析和结论分析评价.

2010年说明中提出“认识误差问题在实验中的重要性，了解误差概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源.”

另外，为了能完整地看出考生的主观分析能力和思考过程，利用简答题的形式考查物理实验也将可能逐步出现，它能延展学生作答的空间，便于体现学生主观意识和实践能力，因而建立在操作层面上的实验题也应多加关注.

3 高考物理实验复习策略

高考中的实验题是难点.虽然通过了较长时间的复习，但得分率仍然偏低，效果不佳.其主要原因是学生平时对物理实验不重视，对实验目的与原理总是死记硬背，不求理解；对实验中的科学方法不能主动探讨，而是被动吸取.所以当实验的情景、实验过程中的问题略有变化，就无所适从.而在高考复习过程中，又不可能花大量的时间重新去做每一个实验.教师如何去帮助学生对每一个实验的目的、原理、方法、误差形成一个框架结构，提高实验能力，这是在高考复习中必须解决的问题.

笔者认为在复习过程中，最好不要从目的、器材、原理、步骤、数据处理、误差分析等条条框框复习，这样不能激发学生的学习热情、学习兴趣与学习的主动性.应该在一个实际问题的背景下，提出问题，师生互动，多问一些为什么.教师在备课时，还要充分了解学生所存在的问题，对症下药，这样才能起到事半功倍的效果.例如“研究速度随时间的变化规律”实验的复习可以提出下列问题.

情景：如图2所示，一个物体沿斜面下滑.

问题1：物体做哪种运动？

问题2：什么是匀变速直线运动？

问题3：如何说明刚才的运动是否为匀加速直线运动？

问题4：实验怎么做？测什么？依据是什么？

问题5：匀加速直线运动在相等时间内速度增加量相等，相等时间内发生的位移越来越大.请问相等时间内位移增加量相同吗？

图2

通过前4问复习了匀速直线运动的特点和打点计时器的使用，但可能很多同学并没有真正理解打点计时器研究运动的原理，在教学实践中，发现大多数学生认为第5问答案为不相同.这说明很多学生对打点计时器研究物体运动的真正原理并没有掌握；只是训练多了，记住了，习惯了，迁移能力自然就差了.通过该问题，再帮助学生从匀变速直线运动规律研究相等时间内位移的变化规律，使他们真正理解Δs＝aT2的意义，再用此规律研究实际运动.这样才能真正理解该实验的原理.

接下来还可出示打出的纸带（图3），对纸带进行分析和研究，复习相关实验知识.

图3

问题6：是匀加速直线运动吗？

问题7：能求出1～5计数点的瞬时速度吗？

问题8：能否求得加速度？如何减小误差？有几种方法求得加速度？

由以上问题又可复习瞬时速度、平均速度以及两种速度之间的关系.另外还可复习逐差法、图像法处理数据和误差分析的相关问题.

总之，复习过程中要启发学生思考，引起学生的回忆，对任何原理追根溯源，自我构建，使之对实验的原理、方法能真正理解并能灵活地迁移应用，这也真正体现了新课程理念.

在新课程标准指导下和目前考试形式的制约下，高考会尽可能全面考查学生实验思想方法、实验素养和实验能力.在实验复习过程只要重视原理和方法，开拓思路、积极创新，用合适的方法努力提高实验的复习效率，培养学生的实验能力，就一定能够取得满意的教学效果.