對(duì)2014年江蘇高考物理實(shí)驗(yàn)題的欣賞與啟示

孫福如

（江蘇省如東縣豐利中學(xué)，江蘇 如東 226408）

2014年高考已落下帷幕，細(xì)細(xì)品讀江蘇物理卷，不難發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)題的命制延續(xù)了前幾年試題的特點(diǎn).總體表現(xiàn)為：立足基礎(chǔ)、推陳出新、突出能力，即依據(jù)基本器材或?qū)嶒?yàn)，進(jìn)一步縱、橫挖掘或拓展，考查考生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、方法的領(lǐng)悟情況，靈活運(yùn)用課本已有的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法和所給的實(shí)驗(yàn)儀器去探究新實(shí)驗(yàn)的能力.本文對(duì)2014年江蘇高考物理卷的實(shí)驗(yàn)題加以分析，進(jìn)一步挖掘試題的內(nèi)涵，體會(huì)命題者的意圖，獲得給我們物理教師的啟示，為以后的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供參考.

例1.（2014年江蘇高考物理卷第10小題）某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量一種合金的電阻率.

（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量合金絲的直徑.為防止讀數(shù)時(shí)測(cè)微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，讀數(shù)前應(yīng)先旋緊圖1所示的部件____（選填“A”、“B”、“C”、“D”），從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為_(kāi)_______mm.

圖1

（2）圖2所示是測(cè)量合金絲電阻的電路.相關(guān)器材的規(guī)格已在圖中標(biāo)出.合上開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化，由此可以推斷：電路中________（選填圖中表示接線柱的數(shù)字）之間出現(xiàn)了________（選填“短路”或“斷路”）.

圖2

（3）在電路故障被排除后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，讀出電壓表和電流表的示數(shù)分別為2.23V和38mA，由此，該同學(xué)算出接入電路部分的合金絲的阻值為58.7Ω，為了更準(zhǔn)確地測(cè)出合金絲的阻值，在不更換實(shí)驗(yàn)器材的條件下，對(duì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)作怎樣的改進(jìn)？請(qǐng)寫(xiě)出兩條建議.

解析：本題以測(cè)量合金絲的電阻率為背景，考查了基本儀器——螺旋測(cè)微器的操作及讀數(shù)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中突發(fā)事件的處理能力和實(shí)驗(yàn)誤差的分析等.

（1）螺旋測(cè)微器是《江蘇省物理高考說(shuō)明》中要求考生掌握的多種基本儀器之一.根據(jù)螺旋測(cè)微器的結(jié)構(gòu)可知，讀數(shù)前應(yīng)先旋緊緊固螺釘，即選（B）選項(xiàng).根據(jù)“測(cè)量值（mm）＝固定刻度讀數(shù)（mm）（注意半毫米刻度線是否露出）＋可動(dòng)刻度讀數(shù)（估讀一位）×0.01mm”，可得讀數(shù)為0.410mm.部分學(xué)生可能漏掉估讀位的“0”.

（2）根據(jù)題意可得電壓表與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中了，這就說(shuō)明并聯(lián)電路部分失去了應(yīng)有的作用，即可知電路7、9之間出現(xiàn)了斷路現(xiàn)象.

點(diǎn)評(píng)：本題的情境貼近學(xué)生的學(xué)習(xí)生活，讓學(xué)生感覺(jué)題目“慈眉善目”，但與傳統(tǒng)的習(xí)題相比，做了橫向拓展.試題設(shè)置突出了螺旋測(cè)微器的具體操作和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題的處理.命題意圖在于引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不是“紙上談兵”，而應(yīng)該進(jìn)行“軍演”，讓學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)驗(yàn)的操作中，掌握儀器的使用，逐步形成對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的控制、實(shí)驗(yàn)方案的制定及實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的解決能力，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，提高實(shí)驗(yàn)素養(yǎng).同時(shí)說(shuō)明，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的教學(xué)，不能僅要求學(xué)生會(huì)讀數(shù)，還要掌握儀器的操作方法.

例2.（2014年江蘇高考物理卷第11小題）小明通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則.

（1）實(shí)驗(yàn)記錄紙如圖3所示，O點(diǎn)為橡皮筋被拉伸后伸長(zhǎng)到的位置，兩彈簧測(cè)力計(jì)共同作用時(shí)，拉力F1和F2的方向分別過(guò)P1和P2點(diǎn)，一個(gè)測(cè)力計(jì)拉橡皮筋時(shí)，拉力F3的方向過(guò)P3點(diǎn).3個(gè)力的大小分別為F1＝3.30N、F2＝3.85N和F3＝4.25N.請(qǐng)根據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出F1和F2的合力.

圖3

圖4

（2）仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)，小明懷疑實(shí)驗(yàn)中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，他用彈簧測(cè)力計(jì)先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長(zhǎng)度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同.于是進(jìn)一步探究了拉伸過(guò)程對(duì)橡皮筋彈性的影響.

實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點(diǎn)，下端N掛一重物，用與白紙平行的水平力緩慢地移動(dòng)N，在白紙上記錄下N的軌跡，重復(fù)上述過(guò)程，再次記錄下N的軌跡.

兩次實(shí)驗(yàn)記錄的軌跡如圖5所示.過(guò)O點(diǎn)作一條直線與軌跡交于a、b兩點(diǎn)，則實(shí)驗(yàn)中橡皮筋分別被拉伸到a和b時(shí)所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為_(kāi)_______.

圖5

（3）根據(jù)（2）中的實(shí)驗(yàn)，可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有哪些？（填寫(xiě)選項(xiàng)前面的字母）

（A）橡皮筋的長(zhǎng)度與受到的拉力成正比.

（B）兩次受到的拉力相同時(shí)，橡皮筋第2次的長(zhǎng)度較長(zhǎng).

（C）兩次被拉伸到相同長(zhǎng)度時(shí)，橡皮筋第2次受到的拉力較大.

（D）兩次受到的拉力相同時(shí)，拉力越大，橡皮筋兩次的長(zhǎng)度之差越大.

（4）根據(jù)小明的上述實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)對(duì)驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)提出兩點(diǎn)注意事項(xiàng).

解析：本題以驗(yàn)證平行四邊形定則為背景，首先要求用作圖法求力，考查了考生對(duì)待物理實(shí)驗(yàn)的科學(xué)態(tài)度，然后從實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)出發(fā)，設(shè)置出新的探究情境，考查了考生對(duì)實(shí)驗(yàn)的探究能力和分析能力.

圖6

（1）根據(jù)平行四邊形定則，作出F1和F2的合力圖如圖6所示，可得F合＝4.7N（4.6N～4.9N均算正確）

（2）當(dāng)N端在水平力作用下，停留在a或b時(shí)，N端的受力情況如圖7所示.設(shè)橡皮筋與豎直方向的夾角為θ，根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件可得Fa＝Fb＝mg/cosθ，所以Fa與Fb的大小關(guān)系為Fa＝Fb.

（3）由（2）的結(jié)論可知，N在a、b兩位置，橡皮筋兩次所受的拉力相同，橡皮筋第1次長(zhǎng)度la小于第2次長(zhǎng)度lb，由此可得，選項(xiàng)（A）、（C）錯(cuò)誤，選項(xiàng)（B）正確.當(dāng)拉力越大時(shí)，過(guò)O所作直線繞O向右旋轉(zhuǎn)，被兩軌跡所切得的線段越長(zhǎng)，即橡皮筋兩次的長(zhǎng)度之差越大，故選項(xiàng)（D）正確.

圖7

（4）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)探究，在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時(shí)，一是橡皮筋拉伸不宜過(guò)長(zhǎng)，或拉力不宜過(guò)大；二是選用彈性好的橡皮筋.

點(diǎn)評(píng)：本題同樣利用學(xué)生熟悉的情境入手，從教材中來(lái)，但不拘泥于教材，設(shè)計(jì)了“拉伸過(guò)程中橡皮筋彈性變化情況與所拉次數(shù)之間的關(guān)系”新實(shí)驗(yàn).命題者將學(xué)生熟悉的情境與新的探究情境有機(jī)地揉合在一起，對(duì)教材實(shí)驗(yàn)做了一個(gè)縱向延伸，在問(wèn)題的解決中全面考查了實(shí)驗(yàn)的探究能力，很好體現(xiàn)了新課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)倡導(dǎo)的設(shè)計(jì)性、探究性與開(kāi)放性，為培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維能力、發(fā)展學(xué)生個(gè)性提供了廣闊的空間.這也是近幾年江蘇物理卷實(shí)驗(yàn)題的一大亮點(diǎn)，對(duì)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有引導(dǎo)作用.

啟示：從上面的分析不難發(fā)現(xiàn)，兩道實(shí)驗(yàn)試題均從考綱中必做實(shí)驗(yàn)入手，進(jìn)行“改頭換面”，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)命題的兩個(gè)趨勢(shì)：一是橫向拓展，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了基本實(shí)驗(yàn)的功能，考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解及綜合分析能力；二是縱向挖掘，對(duì)基本實(shí)驗(yàn)做深加工，考查學(xué)生的遷移能力及新情境下的探究能力.給我們今后的高三物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)有如下啟示.

首先，由于教材中的實(shí)驗(yàn)依然是高考命題的基礎(chǔ)，因此必須重視教材中的基本實(shí)驗(yàn)（包括演示實(shí)驗(yàn)和探究實(shí)驗(yàn)），教材中的實(shí)驗(yàn)擔(dān)負(fù)著闡述某一類(lèi)實(shí)驗(yàn)的基本原理、基本思想和基本方法.在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中，一是引導(dǎo)學(xué)生掌握各種基本測(cè)量?jī)x器的使用（不僅會(huì)讀數(shù)，還要掌握其結(jié)構(gòu)、操作與校正），二是指導(dǎo)學(xué)生掌握每個(gè)實(shí)驗(yàn)的裝置（或線路圖）、原理、器材的選擇、操作步驟、數(shù)據(jù)處理方法（計(jì)算法和圖像法）、結(jié)論、注意事項(xiàng)及誤差分析等內(nèi)容，從而掌握基本實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能，了解科學(xué)研究的方法.

其次，英國(guó)學(xué)者貝爾納曾指出：“如果學(xué)生不能夠以某種方式親自參加科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，就絕對(duì)無(wú)法使他充分了解現(xiàn)有科學(xué)知識(shí)的全貌.”在現(xiàn)在的高中生中，許多學(xué)生只會(huì)對(duì)簡(jiǎn)單的表格數(shù)據(jù)進(jìn)行最基本的分析和處理，而忽視了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)的采集以及更有效的分析探究，缺少科學(xué)素養(yǎng)的形成過(guò)程，因此必須重視學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作.實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)不能僅是“紙上談兵”，而要讓學(xué)生“實(shí)戰(zhàn)演習(xí)”，在操作中暴露問(wèn)題、解決問(wèn)題，正確處理在操作過(guò)程中出現(xiàn)的意想不到的事件，會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題，判斷自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在什么不足，或?qū)嶒?yàn)儀器的選取有什么不當(dāng)，培養(yǎng)學(xué)生的思維批判性，提高學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手操作能力及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力.參與科學(xué)探究的過(guò)程，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度.這個(gè)過(guò)程教師必須真正放手，防止教師對(duì)操作講解過(guò)分詳細(xì).這樣不僅減少了學(xué)生的操作時(shí)間，還會(huì)使學(xué)生按教師的講解“依葫蘆畫(huà)瓢”，而失去嘗試錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)，也禁錮了學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展.

再次，由于高考實(shí)驗(yàn)重視教材但不拘泥于教材，再加上我們的學(xué)生有探究意識(shí)，但缺乏探究深度，所以在高三實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中，必須帶著問(wèn)題對(duì)教材的原實(shí)驗(yàn)重新審視，找出原理和方法的優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)比較多種方法之間的異同，從本質(zhì)上真正理解和把握實(shí)驗(yàn)原理；以基本器材和基本實(shí)驗(yàn)為基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置實(shí)驗(yàn)習(xí)題，拓展、挖掘它的實(shí)驗(yàn)功能；根據(jù)高考試題高于課本的思路和呈現(xiàn)多樣的態(tài)勢(shì)，設(shè)置“新”的實(shí)驗(yàn)情境，以典型問(wèn)題為依托，順勢(shì)挖掘，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的想象力、分析與探究能力和遷移能力，使學(xué)生形成科學(xué)思維方式，從而更好地、獨(dú)立地進(jìn)行一系列科學(xué)探究活動(dòng).