物理實(shí)驗(yàn)題命題特點(diǎn)及備考策略

李獻(xiàn)

在近年高考物理試題中，實(shí)驗(yàn)題一直占有較大的比重，其考查的內(nèi)容早已跳出單純的學(xué)生實(shí)驗(yàn)范疇，從考查原理、步驟、數(shù)據(jù)處理、誤差分析，逐步過渡到要求考生用學(xué)過的實(shí)驗(yàn)原理、方法解決新穎靈活的實(shí)驗(yàn)問題。實(shí)驗(yàn)題的類別也在不斷擴(kuò)展，除了基本儀器的使用和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)等傳統(tǒng)考查內(nèi)容外，還擴(kuò)充了探究性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，強(qiáng)化了對(duì)考生創(chuàng)新能力及探究能力的考查。分析試題特點(diǎn)，對(duì)高考備考有重要意義。

一、實(shí)驗(yàn)題特點(diǎn)分析

1.試題結(jié)構(gòu)相對(duì)成熟， 呈現(xiàn)“一小一大” 模式

近三年的實(shí)驗(yàn)題基本由“一個(gè)電學(xué)”變?yōu)椤耙淮箅娡弦恍×Α?，或“一大力拖一小電”模式（?012年安徽卷、海南卷、廣東卷），基本體現(xiàn)“力電均衡”，各省市都在朝著這個(gè)方向變化。小實(shí)驗(yàn)考查學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力，注重對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等的考查；大實(shí)驗(yàn)考查探究的過程，關(guān)注對(duì)能力的考查，常常是大綱規(guī)定實(shí)驗(yàn)的適度遷移與創(chuàng)新。從近幾年實(shí)驗(yàn)題的命題趨勢(shì)來看，實(shí)驗(yàn)題第2小題往往有較大的難度和較高的區(qū)分度。

2.信息量大，且題型多變，注重對(duì)步驟及儀器使用的考查

近三年各個(gè)省市的實(shí)驗(yàn)題字?jǐn)?shù)都在400字以上，且都配有表格或圖像，呈現(xiàn)方式靈活，以選擇、填空、作圖或計(jì)算等形式出現(xiàn)，題型多變。在2012年的高考試題中，基本儀器使用的考查3次，力學(xué)部分實(shí)驗(yàn)考查7次，電學(xué)部分實(shí)驗(yàn)考查了10次。全國(guó)14套試題幾乎覆蓋了考試說明中的所有學(xué)生實(shí)驗(yàn)及重要規(guī)律的演示實(shí)驗(yàn)。注重對(duì)實(shí)驗(yàn)操作步驟、基本儀器的使用考查。命題者試圖創(chuàng)設(shè)一種真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境，通過紙筆型的考試，考查學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，深入考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、儀器與基本操作的掌握情況，如2012年江蘇卷對(duì)“多用電表”操作的考查獨(dú)具特色。2012年的14套試題中對(duì)一些基本儀器的使用和讀數(shù)均有涉及，如彈簧秤、電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器等。

3.重視對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的考查，關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)

如誤差理論、有效數(shù)字、精確度等，《考試說明》指出能運(yùn)用已學(xué)過的物理理論、實(shí)驗(yàn)方法和所給的實(shí)驗(yàn)儀器去解決問題，包括簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。近三年試題均有對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)應(yīng)用類的考查，要求會(huì)運(yùn)用學(xué)過的實(shí)驗(yàn)思想方法解決創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)問題，以便探索實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法。如2012年上海卷第29題，課本實(shí)驗(yàn)中用是一種線性處理的思想，而命題者則跳出課本，用圖線，要求學(xué)生在原有周期公式的基礎(chǔ)上，得出新的公式，找到圖線與縱軸截距。

4.設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)題成為熱點(diǎn)，問題有適當(dāng)?shù)拈_放性

所謂探究性試題是指通過設(shè)置特定的情境，引導(dǎo)考生圍繞某個(gè)具體問題綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和方法，對(duì)有關(guān)理論或?qū)嶋H物理問題展開探索、進(jìn)行研究，通過選取實(shí)驗(yàn)手段控制實(shí)驗(yàn)條件，觀察物理現(xiàn)象，收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后對(duì)信息進(jìn)行處理（包括代數(shù)運(yùn)算和圖像分析），創(chuàng)造性地得出科學(xué)結(jié)論的試題。此類試題是在應(yīng)對(duì)全球新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的時(shí)代背景下，為了體現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于“注重科學(xué)探究，提倡學(xué)習(xí)方式多樣化”等課改理念，促進(jìn)“知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀”這一三維目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)而命制的。如2012年安徽卷“測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線”的電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)過程的補(bǔ)充；2012年北京卷與山東卷對(duì)電阻及電阻率測(cè)量電路的設(shè)計(jì)等。

5.試題綜合性明顯加強(qiáng)，呈現(xiàn)出兩“大融合”的趨勢(shì)

縱觀近年試題，綜合性明顯加強(qiáng)，出現(xiàn)以紙帶為載體的力學(xué)實(shí)驗(yàn)的融合和以多用電表與伏安曲線為載體的電學(xué)實(shí)驗(yàn)的融合。新課程考試大綱中規(guī)定11個(gè)必考實(shí)驗(yàn)，其中力學(xué)實(shí)驗(yàn)6個(gè)，電學(xué)部分5個(gè)，力學(xué)實(shí)驗(yàn)包括研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)、探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系、驗(yàn)證力的平行四邊形定則、驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律、探究動(dòng)能定理與驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。力學(xué)實(shí)驗(yàn)中有4個(gè)實(shí)驗(yàn)與紙帶有關(guān)，利用紙帶可以直接測(cè)量研究對(duì)象的時(shí)間和位移，可以間接計(jì)算出研究對(duì)象的速度和加速度，若結(jié)合其他物理量的測(cè)量，還可以測(cè)量與速度、加速度有聯(lián)系的相關(guān)量，如質(zhì)量、力、功率、功、動(dòng)能、沖量、動(dòng)量、重力勢(shì)能、動(dòng)摩擦因數(shù)、轉(zhuǎn)速等。所以，在近三年高考試題中出現(xiàn)了以“紙帶”為媒介的力學(xué)實(shí)驗(yàn)大融合，如2012年的江蘇卷第11題以驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律的實(shí)驗(yàn)裝置來測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)；2011年海南卷第14題以驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。

總之，在大綱規(guī)定的11個(gè)必考實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行重組、改進(jìn)與創(chuàng)新，旨在考查考生是否熟悉這些常規(guī)實(shí)驗(yàn)器材，是否真正動(dòng)手做過這些實(shí)驗(yàn)，是否能靈活運(yùn)用學(xué)過的理論、實(shí)驗(yàn)方法、儀器去處理、分析、研究或探究未做過的實(shí)驗(yàn)，包括設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)等。側(cè)重考查考生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、對(duì)圖像的分析解讀能力、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力及創(chuàng)新與遷移能力。對(duì)能力要求全面，且層次較高是歷年高考中的難點(diǎn)。

二、備考策略

1.整合兩大實(shí)驗(yàn)，掌握基本技能

一是整合力學(xué)6個(gè)實(shí)驗(yàn)， 可將其分為三類： 一類與

紙帶相關(guān)（含4個(gè)實(shí)驗(yàn)），應(yīng)掌握速度、加速度的求法；二類是驗(yàn)證力的平行四邊形定則；三類是探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系。二是整合電學(xué)5個(gè)實(shí)驗(yàn)，可將其分為四類：一類是測(cè)電學(xué)物理量，如測(cè)量電阻率、電壓、電流、電阻、電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻、功率或電功；二類是儀器使用類，如螺旋測(cè)微器、多用電表、傳感器；三類是器材選擇與實(shí)驗(yàn)方法選擇；四類是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法選擇。同時(shí)，要牢固掌握每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)方法、儀器使用、操作步驟、數(shù)據(jù)處理方法、誤差分析與改進(jìn)方法等。

2.靈活處理改進(jìn)型實(shí)驗(yàn)，提升答題能力

如可以用探究牛頓運(yùn)動(dòng)定律的實(shí)驗(yàn)儀器探究動(dòng)能定理；可以用安阻法、伏阻法、安安法、伏伏法、等效法等測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，只是實(shí)驗(yàn)原理的方法、實(shí)驗(yàn)器材有所改進(jìn)。如2010年全國(guó)卷Ⅱ考查“替代法”測(cè)電阻，2011年海南卷第14題利用傾斜氣墊導(dǎo)軌來驗(yàn)證機(jī)械能守恒，2012年新課標(biāo)卷的測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度。

3.轉(zhuǎn)移分析“發(fā)展型實(shí)驗(yàn)”

以教材實(shí)驗(yàn)為背景，測(cè)量與原實(shí)驗(yàn)相關(guān)的物理量（如摩擦力、空氣阻力、功率、角速度）或探究一些與原實(shí)驗(yàn)相關(guān)的新關(guān)系（如探究滑動(dòng)摩擦力與斜面傾角的關(guān)系），這樣就形成了發(fā)展型實(shí)驗(yàn)。處理這類問題時(shí)，應(yīng)在原來實(shí)驗(yàn)的原理上，向新的物理量、物理關(guān)系或物理規(guī)律進(jìn)行轉(zhuǎn)移、遷移或聯(lián)想，如2010年四川卷考查“探究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度的關(guān)系”，2011年山東卷考查“測(cè)電源的輸出功率”，2012年山東卷由紙帶分析運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而考查測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)。

4.重視能力的訓(xùn)練，加強(qiáng)反思

首先重視練習(xí)。能力形成與問題解決密切相關(guān)。精選典例，剖析解題思維歷程，關(guān)注思維的結(jié)點(diǎn)與突破點(diǎn)，討論交流、規(guī)范解題表述。一個(gè)完整的解題過程就是一個(gè)創(chuàng)造性的再學(xué)習(xí)過程，是將知識(shí)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為技能結(jié)構(gòu)的過程。在練習(xí)中，評(píng)價(jià)和反思是關(guān)鍵。其次重視變式訓(xùn)練。訓(xùn)練自己一題多解、多題一解、一題發(fā)散等發(fā)散思維。例如在連接線路的訓(xùn)練中，利用同樣的電學(xué)元件，改變供電電路、改變?cè)恢?、改變?cè)O(shè)計(jì)要求、增減新元件，如換單刀雙擲開關(guān)等做多元訓(xùn)練。第三，重視錯(cuò)誤。一個(gè)錯(cuò)誤答案只是錯(cuò)誤信息系統(tǒng)的一部分，此系統(tǒng)還包含幾類可能的錯(cuò)誤。隨知識(shí)能力結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，昔日累積的“小錯(cuò)誤”也會(huì)隨之變化?！板e(cuò)誤”也是一種學(xué)習(xí)方式，是知識(shí)結(jié)構(gòu)完善、能力結(jié)構(gòu)發(fā)生層級(jí)躍遷的最有效臺(tái)階。

（責(zé)任編輯易志毅）