对2014年江苏高考物理实验题的欣赏与启示

孙福如

（江苏省如东县丰利中学，江苏 如东 226408）

2014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、推陈出新、突出能力，即依据基本器材或实验，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，灵活运用课本已有的实验原理、实验方法和所给的实验仪器去探究新实验的能力.本文对2014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，获得给我们物理教师的启示，为以后的物理实验教学提供参考.

例1.（2014年江苏高考物理卷第10小题）某同学通过实验测量一种合金的电阻率.

（1）用螺旋测微器测量合金丝的直径.为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图1所示的部件____（选填“A”、“B”、“C”、“D”），从图中的示数可读出合金丝的直径为________mm.

图1

（2）图2所示是测量合金丝电阻的电路.相关器材的规格已在图中标出.合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化，由此可以推断：电路中________（选填图中表示接线柱的数字）之间出现了________（选填“短路”或“断路”）.

图2

（3）在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7Ω，为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？请写出两条建议.

解析：本题以测量合金丝的电阻率为背景，考查了基本仪器——螺旋测微器的操作及读数，实验过程中突发事件的处理能力和实验误差的分析等.

（1）螺旋测微器是《江苏省物理高考说明》中要求考生掌握的多种基本仪器之一.根据螺旋测微器的结构可知，读数前应先旋紧紧固螺钉，即选（B）选项.根据“测量值（mm）＝固定刻度读数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）＋可动刻度读数（估读一位）×0.01mm”，可得读数为0.410mm.部分学生可能漏掉估读位的“0”.

（2）根据题意可得电压表与滑动变阻器串联在电路中了，这就说明并联电路部分失去了应有的作用，即可知电路7、9之间出现了断路现象.

点评：本题的情境贴近学生的学习生活，让学生感觉题目“慈眉善目”，但与传统的习题相比，做了横向拓展.试题设置突出了螺旋测微器的具体操作和实验过程中出现的问题的处理.命题意图在于引导实验教学不是“纸上谈兵”，而应该进行“军演”，让学生走进实验室，在实验的操作中，掌握仪器的使用，逐步形成对实验条件的控制、实验方案的制定及实验问题的解决能力，养成良好的实验操作规范，提高实验素养.同时说明，对实验仪器的教学，不能仅要求学生会读数，还要掌握仪器的操作方法.

例2.（2014年江苏高考物理卷第11小题）小明通过实验验证力的平行四边形定则.

（1）实验记录纸如图3所示，O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点，一个测力计拉橡皮筋时，拉力F3的方向过P3点.3个力的大小分别为F1＝3.30N、F2＝3.85N和F3＝4.25N.请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力.

图3

图4

（2）仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果，他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同.于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响.

实验装置如图4所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物，用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹，重复上述过程，再次记录下N的轨迹.

两次实验记录的轨迹如图5所示.过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系为________.

图5

（3）根据（2）中的实验，可以得出的实验结果有哪些？（填写选项前面的字母）

（A）橡皮筋的长度与受到的拉力成正比.

（B）两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长.

（C）两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大.

（D）两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大.

（4）根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项.

解析：本题以验证平行四边形定则为背景，首先要求用作图法求力，考查了考生对待物理实验的科学态度，然后从实验的注意事项出发，设置出新的探究情境，考查了考生对实验的探究能力和分析能力.

图6

（1）根据平行四边形定则，作出F1和F2的合力图如图6所示，可得F合＝4.7N（4.6N～4.9N均算正确）

（2）当N端在水平力作用下，停留在a或b时，N端的受力情况如图7所示.设橡皮筋与竖直方向的夹角为θ，根据共点力的平衡条件可得Fa＝Fb＝mg/cosθ，所以Fa与Fb的大小关系为Fa＝Fb.

（3）由（2）的结论可知，N在a、b两位置，橡皮筋两次所受的拉力相同，橡皮筋第1次长度la小于第2次长度lb，由此可得，选项（A）、（C）错误，选项（B）正确.当拉力越大时，过O所作直线绕O向右旋转，被两轨迹所切得的线段越长，即橡皮筋两次的长度之差越大，故选项（D）正确.

图7

（4）根据上述实验探究，在做“验证力的平行四边形定则”实验时，一是橡皮筋拉伸不宜过长，或拉力不宜过大；二是选用弹性好的橡皮筋.

点评：本题同样利用学生熟悉的情境入手，从教材中来，但不拘泥于教材，设计了“拉伸过程中橡皮筋弹性变化情况与所拉次数之间的关系”新实验.命题者将学生熟悉的情境与新的探究情境有机地揉合在一起，对教材实验做了一个纵向延伸，在问题的解决中全面考查了实验的探究能力，很好体现了新课程实验教学倡导的设计性、探究性与开放性，为培养学生的发散性思维能力、发展学生个性提供了广阔的空间.这也是近几年江苏物理卷实验题的一大亮点，对中学物理实验教学具有引导作用.

启示：从上面的分析不难发现，两道实验试题均从考纲中必做实验入手，进行“改头换面”，体现了实验命题的两个趋势：一是横向拓展，进一步开发了基本实验的功能，考查学生对实验原理的理解及综合分析能力；二是纵向挖掘，对基本实验做深加工，考查学生的迁移能力及新情境下的探究能力.给我们今后的高三物理实验复习有如下启示.

首先，由于教材中的实验依然是高考命题的基础，因此必须重视教材中的基本实验（包括演示实验和探究实验），教材中的实验担负着阐述某一类实验的基本原理、基本思想和基本方法.在实验复习中，一是引导学生掌握各种基本测量仪器的使用（不仅会读数，还要掌握其结构、操作与校正），二是指导学生掌握每个实验的装置（或线路图）、原理、器材的选择、操作步骤、数据处理方法（计算法和图像法）、结论、注意事项及误差分析等内容，从而掌握基本实验知识和技能，了解科学研究的方法.

其次，英国学者贝尔纳曾指出：“如果学生不能够以某种方式亲自参加科学发现的过程，就绝对无法使他充分了解现有科学知识的全貌.”在现在的高中生中，许多学生只会对简单的表格数据进行最基本的分析和处理，而忽视了实验设计、数据的采集以及更有效的分析探究，缺少科学素养的形成过程，因此必须重视学生的实验操作.实验复习不能仅是“纸上谈兵”，而要让学生“实战演习”，在操作中暴露问题、解决问题，正确处理在操作过程中出现的意想不到的事件，会根据实验过程出现的问题，判断自己的实验设计存在什么不足，或实验仪器的选取有什么不当，培养学生的思维批判性，提高学生的观察能力、动手操作能力及分析问题和解决问题的能力.参与科学探究的过程，养成实事求是的科学态度.这个过程教师必须真正放手，防止教师对操作讲解过分详细.这样不仅减少了学生的操作时间，还会使学生按教师的讲解“依葫芦画瓢”，而失去尝试错误的机会，也禁锢了学生创新思维的发展.

再次，由于高考实验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，所以在高三实验复习中，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、挖掘它的实验功能；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、分析与探究能力和迁移能力，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.