研究高考物理實驗 實施針對性的實驗復(fù)習(xí)

葉美紅

摘要：通過研究近四年浙江高考物理實驗的命題特點和規(guī)律，提出了實施針對性實驗復(fù)習(xí)的具體措施：讓學(xué)生近距離接觸基本儀器，熟悉基本儀器的使用；讓學(xué)生獨立又熟練地完成14個學(xué)生實驗的操作；逐步培養(yǎng)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的處理能力和對實驗結(jié)果的分析能力；精心復(fù)習(xí)每一個學(xué)生實驗，并進行適當(dāng)?shù)耐卣古c探究；歸納不同學(xué)生實驗之間的聯(lián)系與相同點；刪去考試說明不要求的實驗。本論文案例豐富，對同行有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：高考；實驗；實驗復(fù)習(xí)

一、為什么要研究高考物理實驗

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，物理實驗在歷年的高考中占有相當(dāng)大的比例。然而，在每年的高考結(jié)束時，很多高三物理教師都感嘆，花了那么多的精力和時間去復(fù)習(xí)實驗題，學(xué)生實驗題的得分率還是很低。學(xué)生總是在一些很簡單、很基礎(chǔ)的地方失分。比如，實驗用的基本儀器學(xué)生不會正確使用，有很多學(xué)生叫不出基本儀器的名稱，學(xué)生實驗的基本操作不會等。這不禁讓我們高三物理教師反思：學(xué)生的實驗得分率很低，是不是實驗復(fù)習(xí)的方法存在一定的問題？在實驗復(fù)習(xí)時有沒有給學(xué)生熟悉基本儀器的機會？學(xué)生是不是經(jīng)常進實驗室做實驗？我們是不是經(jīng)常在黑板上“做實驗”？學(xué)生是不是也跟著我們“紙上談兵”？我們平時給學(xué)生練習(xí)的實驗題是否偏難，是否偏怪，數(shù)據(jù)是不是真實？

事實上，自2009年浙江高考將理科綜合納入自主命題以來，物理實驗題就不斷推陳出新，命題特點悄然地發(fā)生著變化。如果我們不去研究高考物理實驗，不去改變實驗復(fù)習(xí)的方法，繼續(xù)憑借自己的教學(xué)經(jīng)驗，按照原來的思路進行實驗復(fù)習(xí)，那實驗復(fù)習(xí)效果可想而知。

因此，物理教師特別是高三物理教師一定要深入研究浙江近四年的高考物理實驗題，我們可以將這些實驗題匯總在一起，看一看，浙江近四年的實驗題到底考什么，怎么考？我們可以通過分析與比較這些實驗題的考查內(nèi)容，總結(jié)出實驗題的命題特點和規(guī)律，從而把握實驗題的命題方向，這樣才能使我們的實驗復(fù)習(xí)更具有針對性和有效性。

二、從近四年的浙江高考物理實驗試題看實驗命題特點

1.匯總近四年的物理實驗試題的考查內(nèi)容

2009年浙江高考物理的兩道實驗題，涉及4個實驗，一是“描繪小燈泡的伏安特性曲線”，考查學(xué)生對滑動變阻器的分壓接法的實物連接；二是“多用電表測電阻”，考查多用電表測電阻的讀數(shù)，還有考查學(xué)生是否知道金屬導(dǎo)體在不同溫度下的電阻大小的差別；三是“游標(biāo)卡尺的使用”，考查學(xué)生能否正確地使用游標(biāo)卡尺；四是“探究單擺的周期與擺長的關(guān)系實驗與光敏電阻的結(jié)合”，考查學(xué)生圖像識別能力、周期公式、擺長的概念以及光敏電阻的特點。實驗總分共計18分。

2010年浙江高考物理的兩道實驗題，涉及兩個實驗，一是“探究彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系”，考查學(xué)生對實際橡皮筋的彈性、繪圖能力、圖像法處理數(shù)據(jù)的能力以及誤差分析的能力等。二是“描繪小燈泡的伏安特性曲線”，考查學(xué)生的繪圖能力、圖像法處理數(shù)據(jù)的能力，對實驗結(jié)果的分析以及理論解釋產(chǎn)生的原因。實驗總分共計20分。

2011年浙江高考物理的兩道實驗題，涉及兩個實驗，一是“探究加速度與質(zhì)量、力的關(guān)系”，考查學(xué)生實驗器材的選擇以及器材的具體作用；二是“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”，考查學(xué)生的繪圖能力，根據(jù)圖像分析結(jié)果的能力。2011年物理實驗題的總分共計20分。

2012年浙江高考物理的兩道實驗題，涉及兩個實驗，一是“測定玻璃的折射率”，考查學(xué)生作圖能力、計算能力，還有不同側(cè)面的光線如何確定等。二是“探究求合力的方法”，考查學(xué)生繪圖能力，根據(jù)圖像分析結(jié)果的能力，考查彈簧秤的讀數(shù)以及作圖能力。實驗題的總分共計20分。

2.總結(jié)浙江這四年物理實驗試題的命題特點和規(guī)律

（1）實驗試題大多直接來自于學(xué)生實驗，如2009年的4個實驗有3個是學(xué)生實驗，另一個是單擺實驗與傳感器實驗的結(jié)合。2010年的兩個實驗均來自學(xué)生實驗，第一個實驗將學(xué)生實驗中的彈簧用實際的橡皮筋來代替。2011年的兩個實驗一個來自學(xué)生實驗，還有一個是書本上的演示實驗。2012年的兩個實驗均來自學(xué)生實驗。

（2）實驗試題的分值穩(wěn)中有上升的趨勢，分值從2009年的18分到2010年、2011年和2012年的20分。

（3）實驗試題總體安排兩大題，題型穩(wěn)定。

（4）從考查的具體內(nèi)容來看，主要有：①學(xué)生能否正確認識和使用基本儀器。②學(xué)生實驗有沒有真的做過，會不會獨立完成實驗操作。③繪圖能力的考查，這4年物理實驗題考查學(xué)生繪圖能力的2010年就有兩個小題，2011年和2012年分別就有兩個小題。④實驗的結(jié)論和對實驗結(jié)果的分析。⑤實驗的誤差分析。

（5）實驗的儀器和實驗的現(xiàn)象都是真實的，采集的數(shù)據(jù)也是真實的

（6）縱觀這四年的高考實驗試題，沒有出現(xiàn)過設(shè)計性的實驗，特別是前幾年全國卷風(fēng)靡一時的電學(xué)設(shè)計性實驗，一題也沒有。

（7）從這四年的高考物理試題的命題特點來看，命題者對學(xué)生處理數(shù)據(jù)的能力，對實驗現(xiàn)象和結(jié)果分析的能力提出了較高的要求。

（8）重視學(xué)生實驗的拓展與探究。雖然近四年高考物理實驗試題直接來自于學(xué)生實驗，但并不拘泥于原有的實驗?zāi)康?，而是在完成實驗?zāi)康牡幕A(chǔ)上，進一步的拓展與探究。如，2009年對燈絲電阻在不發(fā)光與正常發(fā)光情況下的大小比較；2010年同一橡皮筋伸長時的長度與縮回去的長度比較；2012年根據(jù)不同側(cè)面射出的光線來確定玻璃的折射率等。

三、實施針對性實驗復(fù)習(xí)的具體措施

根據(jù)浙江高考物理實驗題的命題特點，本人將物理實驗復(fù)習(xí)定位在實驗操作技能的訓(xùn)練與理論分析相結(jié)合的思路。

1.讓學(xué)生近距離接觸基本儀器，熟悉基本儀器的使用

根據(jù)考試說明要求的12種基本儀器有：刻度尺、游標(biāo)卡尺、天平、秒表、電火花計時器或電磁打點計時器、彈簧秤、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱。將這些基本儀器擺放在教室的后面位置，讓學(xué)生課余經(jīng)常擺弄這些器材。從高三的第二學(xué)期開始，每個星期安排課內(nèi)10分鐘的時間檢查學(xué)生能否正確使用基本儀器。如，對游標(biāo)卡尺的使用和讀數(shù)，教師可以隨機抽查班內(nèi)的一個學(xué)生，讓他（她）在講臺上示范并講解，如何用游標(biāo)卡尺測量內(nèi)徑、外徑和深度以及相對應(yīng)的讀數(shù)。通過這樣的方法，將近兩個月的時間，班內(nèi)的絕大多數(shù)學(xué)生會正確使用12種基本儀器。

2.讓學(xué)生獨立又熟練地完成14個學(xué)生實驗的操作

要達到以上的目的，學(xué)生實驗的器材不能放在實驗室里，因為現(xiàn)在大多數(shù)學(xué)校的實驗室離教室較遠，這樣學(xué)生實驗的使用頻率就不高。本人的辦法是在離教室較近位置騰一個小教室，專門用來擺放14個學(xué)生實驗，每個學(xué)生實驗只擺放一套實驗器材，鑰匙由物理課代表保管，平時學(xué)生想去做實驗就非常方便。在高三的第二學(xué)期開始，每個星期安排課內(nèi)20分鐘的時間考查學(xué)生實驗操作和數(shù)據(jù)記錄。具體方法是，用抓鬮的辦法抽查班內(nèi)任意一個學(xué)生，讓他（她）在講臺上示范并解釋操作的意圖，其余學(xué)生仔細觀察并留心示范學(xué)生的操作是否規(guī)范。通過這樣的方法，直到高考前，班內(nèi)的絕大多數(shù)學(xué)生會獨立又規(guī)范地完成實驗的操作。

3.逐步培養(yǎng)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的處理能力和對實驗結(jié)果的分析能力

從高三的第二學(xué)期開始，每個星期安排晚自習(xí)20分鐘的時間專門用來處理實驗數(shù)據(jù)，考查形式為實驗小測試，如學(xué)生實驗“描繪小燈泡的伏安特性曲線”，可以設(shè)計測試內(nèi)容如下：

實驗小測試——描繪小燈泡的伏安特性曲線

班級 姓名 成績

（1）以下數(shù)據(jù)是本班小明同學(xué)在實驗“描繪小燈泡的伏安特性曲線”所記錄的數(shù)據(jù)。

■

（2）請根據(jù)以上數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙中畫出U-I圖像。

（3）請根據(jù)畫出的圖線分析小燈泡U-I圖像的特點。

（4）請嘗試從理論的角度分析小燈泡U-I圖像特點的形成原因。

（5）此實驗給你什么啟示

然后將學(xué)生的實驗小測試評分，通過這樣的不斷訓(xùn)練，學(xué)生處理數(shù)據(jù)的能力和對實驗結(jié)果的分析能力會逐漸提高。當(dāng)然以上的方法僅適用于用圖像法來處理數(shù)據(jù)并進行結(jié)果分析的學(xué)生實驗。

4.精心復(fù)習(xí)每一個學(xué)生實驗，并進行適當(dāng)?shù)耐卣古c探究

教師要引導(dǎo)學(xué)生認真研究14個高考要求的學(xué)生實驗，在深刻理解原來實驗的基礎(chǔ)上進行適當(dāng)?shù)耐卣购吞骄?。下面以學(xué)生實驗“探究求合力的方法”為例來說明。

●實驗“探究求合力的方法”

實驗?zāi)康模候炞C力的平行四邊形定則

實驗原理：一個力F'的作用效果和兩個力F1、F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點，所以力F'就是這兩個力F1、F2的合力。作出力F'的圖示，再根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F的圖示，比較實際合力F'和理論合力F的大小和方向是否都相同，若相同，則說明互成角度的兩個力合成時遵循平行四邊形定則。

實驗器材：方木板、白紙、彈簧測力計（兩只）、橡皮條、細繩套（兩個）、三角板、刻度尺、細芯鉛筆（以上是教材上提供的實驗器材）

實驗如圖1所示：

■

圖1 圖2 圖3 圖4 圖5

教師可以通過不斷提問的方法來加深學(xué)生對原有實驗的理解。

（1）為什么要用細繩套拴上橡皮條？本實驗不用細繩套可以嗎？用粗繩套代替細繩套可以嗎？——這樣的提問可以促進學(xué)生對細繩套功能的深刻理解。

（2）為什么要把橡皮條的一端固定在圖釘上？可不可以將細繩套固定在圖釘上？（如圖2）——這樣的提問可以促進學(xué)生對橡皮條功能的深刻理解

（3）本實驗中哪個力是真實的合力？哪個力是理論上的合力？——這個問題讓學(xué)生明白用平行四邊形作出來的力其實是理論的合力。

（4）本實驗的誤差主要來自哪里？如何盡可能地減小誤差？——這個問題讓學(xué)生養(yǎng)成誤差分析的習(xí)慣。

拓展一：（實驗如圖3所示）

將橡皮筋換成一重物來完成此實驗，應(yīng)該如何操作？需要測量和記錄哪些物理量？

每一次實驗要不要測量重物的質(zhì)量？

改變拉力，進行多次實驗，要不要每次都使O點靜止在同一位置？

拓展二：（實驗如圖4所示）

用三條完全相同的橡皮筋（遵循胡克定律）來代替原來的實驗器材，應(yīng)該如何操作？

需要測量和記錄哪些物理量？

需要測量細繩的長度嗎？

需要測量橡皮筋的原長嗎？

需要測量懸掛重物后橡皮筋的原長嗎？

需要記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置嗎？

拓展三：用三根完全相同的橡皮筋（遵循胡克定律）來探究求合力的方法；（如圖5所示），三根橡皮筋在O點相互連接，拉長后三個端點用圖釘固定在A、B、C三點。應(yīng)該如何操作？需要測量和記錄哪些物理量？

橡皮筋的原長要測量嗎？

橡皮筋的長度要測量嗎？

多次實驗中，懸點位置O點一定要固定嗎？

通過原來實驗的分析和不斷拓展，引導(dǎo)學(xué)生一起歸納，不管采取怎樣的實驗裝置，本實驗的中心只有三個：一是怎么確定效果相當(dāng)?shù)囊粋€力和兩個力。二是怎樣確定這三個力的大小和方向。三是用力的圖示的方法進行比較。

5.歸納不同學(xué)生實驗之間的聯(lián)系與相同點

重新整合14個學(xué)生實驗，尋找不同學(xué)生實驗之間的相同點，實現(xiàn)實驗知識與方法的系統(tǒng)化。其中14個學(xué)生實驗中用圖像法處理數(shù)據(jù)和得出實驗結(jié)論的實驗有9個，作圖像時用到化曲為直方法的有3個，有打點計時器參與實驗有4個，4個電學(xué)實驗有3個可以轉(zhuǎn)化為測量電阻實驗，如“描繪小燈泡的伏安特性曲線”，其本質(zhì)是測量小燈泡的電阻；“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”，其本質(zhì)是測量導(dǎo)體的電阻；“測量電源電動勢和內(nèi)阻”，其本質(zhì)是測量電源的內(nèi)阻，它們的共有方法是用電壓表和電流表測量相對應(yīng)的電壓和電流，用滑動變阻器控制測量對應(yīng)的電壓和電流。實驗時都需要平衡摩擦力的有兩個……

6.刪去考試說明不要求的實驗

教師在進行高考物理實驗復(fù)習(xí)時，要認真解讀《浙江省普通高中新課程實驗第一階段學(xué)科指導(dǎo)意見（2009版）》（物理所規(guī)定的要求）和《考試說明》中的實驗要求，對于高考不要求的實驗直接刪去。如，高三理綜測試卷物理題中有一道實驗題，原題如下：

多用電表是電子技術(shù)中最常用的儀器之一，尤其是其中的歐姆檔，因測量電阻方便而得到使用者的歡迎。但在測電阻時，因歐姆表內(nèi)連接了電池，故歐姆表可看作一個電源。某實驗小組想探究歐姆表打到“Ω×10”檔時這個等效電源的特性，因此展開了一些工作：

第一步，探測等效電源的正負極。某同學(xué)取來兩個同樣型號的電表，將其中一個電表的功能選擇開關(guān)置于“Ω×10”，將該電表作為被探測的電源。關(guān)于另一個電表，功能開關(guān)的位置最合適應(yīng)是

（ ）

A.直流電流10 mA檔 B.直流電壓2.5 V檔

C.直流電壓50 V檔 D.交流電壓2.5 V檔

正確答案是C。

分析過程：電壓表和電流表的電流方向均是由紅表筆（正極）流入電表，由黑表筆（負極）流出電表。那么要探測“Ω×10”檔電源的正負極，就要使另一個電表有一個合適的量程。這樣勢必要求學(xué)生對歐姆表內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)非常熟悉，學(xué)生要知道電源的電動勢為3 V（兩只干電池），“Ω×10”檔歐姆表內(nèi)部的總電阻為電表的中值電阻，由表讀出15×10 Ω=150 Ω。

由此計算出最大電流Im=E/r=3/150 A=20 mA，允許最大電壓為3V。

第二步，測量“Ω×10”檔等效電源的電動勢與內(nèi)電阻，以下方案可行的有（ ）

A.用一個直流電壓表（內(nèi)阻約為1 kΩ）直接測量等效電源兩端的電壓，認為就是它的電動勢

B.用一個直流電壓表（內(nèi)阻約為100 kΩ）直接測量等效電源兩端的電壓，認為就是它的電動勢

C.用另一個歐姆表打到“Ω×1”檔測量等效電源的內(nèi)電阻

D.用另一個歐姆表打到“Ω×10”檔測量等效電源的內(nèi)電阻

正確答案是B。

分析過程：此題能夠做出正確求解的前提是要學(xué)生對歐姆表內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)非常熟悉，要求學(xué)生知道“Ω×10”檔的內(nèi)阻是150 Ω，不然如果學(xué)生以為內(nèi)阻只有幾歐姆，那么A、B選項均可。

這一道實驗題實際上是考查學(xué)生對多用電表的電路結(jié)構(gòu)，有超綱的嫌疑。本人仔細翻閱《浙江省普通高中新課程實驗第一階段學(xué)科指導(dǎo)意見（2009版）》（物理所規(guī)定的要求）第37頁，關(guān)于多用電表的說明部分，明確指出不要求了解多用電表的電路結(jié)構(gòu)。所以類似這樣的實驗題教師應(yīng)該大膽刪去。

四、結(jié)語

實施針對性的實驗復(fù)習(xí)策略，其目的是促進高三物理實驗復(fù)習(xí)的有效性。我們發(fā)現(xiàn)，通過實施針對性的實驗復(fù)習(xí)，復(fù)習(xí)效率大大地提高，同時學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和積極性也增加不少。

參考文獻：

[1]李展華，陳曉明.實驗復(fù)習(xí)應(yīng)如何有效開展[J].教學(xué)儀器與實驗，2013（2）：44.

[2]蔡千斌.試論物理實驗教學(xué)中的“過程設(shè)計”[J].教學(xué)月刊：中學(xué)版，2011（2）：12.

（作者單位 浙江溫嶺市新河中學(xué) 浙江大學(xué)理學(xué)院物理系）