考查科學(xué)探究能力 促進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展
——2021年新高考適應(yīng)性考試江蘇物理試卷實(shí)驗(yàn)題剖析

孫鐵斌

(江蘇省無錫市輔仁高級(jí)中學(xué) 214123)

為適應(yīng)新一輪高考制度改革，2021年1月，江蘇等8省高三學(xué)生進(jìn)行了高考適應(yīng)性考試.江蘇物理試卷在命題中，遵循新的課程標(biāo)準(zhǔn)，注重以實(shí)際問題為命題的載體，精心設(shè)計(jì)試題，通過情境的創(chuàng)設(shè)，在分析和解決真實(shí)情境問題的過程中考查科學(xué)探究能力，促進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展，體現(xiàn)了試題的育人功能和導(dǎo)向作用.

一、實(shí)驗(yàn)試題

2021年高考適應(yīng)性考試江蘇物理試卷第12題(15分).用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量木塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.把左端帶有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，載有砝碼的木塊右端連接穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，左端連接細(xì)線，細(xì)線繞過定滑輪掛有槽碼，木塊在槽碼的牽引下運(yùn)動(dòng)，通過紙帶測(cè)量木塊的加速度，并測(cè)出木塊與砝碼的總質(zhì)量M，槽碼的總質(zhì)量m，計(jì)算木塊與木板之間的摩擦力f.改變M和m進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn).

(1)下列實(shí)驗(yàn)操作步驟，正確順序是____；

①釋放木塊;②接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源;③將木板固定在水平桌面上;④調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)線與木板平行;⑤將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔并固定在木塊上.

(2)實(shí)驗(yàn)打出的一段紙帶如圖2所示打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz，圖中紙帶按實(shí)際尺寸畫出，則木塊的加速度為____m/s2；

圖2

(3)甲同學(xué)測(cè)得的數(shù)據(jù)見下表.

M/kg0.7000.6000.5000.4000.300f/N2.482.181.801.501.16

請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖3中的方格紙上作出f-M圖像；

圖3

(4)已知重力加速度g=9.80 m/s2，可求得該木塊與木板的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=____；

(5)乙同學(xué)用(3)問表中的數(shù)據(jù)逐一計(jì)算出每次測(cè)量的μ值，取其平均值作為測(cè)量結(jié)果.他發(fā)現(xiàn)該值比甲同學(xué)在(4)問中得出的μ值大.你認(rèn)為哪位同學(xué)的結(jié)果更準(zhǔn)確？

請(qǐng)簡(jiǎn)要說明理由____.

二、考核目標(biāo)

本題主要考查學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)中關(guān)于“科學(xué)探究：?jiǎn)栴}、證據(jù)、解釋、交流等”及“物理觀念：重力、彈力、摩擦力、勻變速直線運(yùn)動(dòng)”等方面的水平，尤其考查“科學(xué)探究”中關(guān)于證據(jù)和解釋要素的水平以及對(duì)實(shí)驗(yàn)中相關(guān)概念的理解.考查科學(xué)探究水平的等級(jí)達(dá)到科學(xué)探究的水平4等級(jí)和水平5等級(jí)——能制訂科學(xué)探究方案，選用合適的器材獲得數(shù)據(jù)；能分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律，形成合理的結(jié)論；能用多種方法分析處理數(shù)據(jù)，用已有的物理知識(shí)進(jìn)行科學(xué)解釋，能撰寫完整規(guī)范的科學(xué)探究報(bào)告，交流、反思科學(xué)探究過程與結(jié)果.

三、試題解析

第(1)問2分.要求考生寫出實(shí)驗(yàn)操作步驟的正確順序.正確順序應(yīng)是：③⑤④②①.此問難度并不大，但是部分學(xué)生因?qū)忣}不清，未理解題意，或因平時(shí)未真正動(dòng)手做過實(shí)驗(yàn)，將這一問做錯(cuò).此問考查了考生的閱讀理解能力和基本的實(shí)驗(yàn)操作能力.

第(3)問3分.要求學(xué)生能根據(jù)表格中所給的數(shù)據(jù)，正確描繪出圖像，如圖4所示.此問考查了考生的作圖能力和基本的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng).

圖4

第(4)問3分.要求考生能從所作圖像中發(fā)現(xiàn)的內(nèi)在規(guī)律：函數(shù)關(guān)系f=f0+kM，并由所給的重力加速度值求出動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.32-0.37.此問考查了考生的由圖像獲取信息的能力、推理能力及基本的數(shù)學(xué)素養(yǎng).

第(5)問3分.要求考生能對(duì)所給的兩種測(cè)量μ的方法所獲數(shù)值的準(zhǔn)確程度進(jìn)行科學(xué)的分析判斷.此問考查了考生對(duì)偶然誤差、系統(tǒng)誤差的不同來源及消除方法的理解和掌握，考查了科學(xué)探究過程和結(jié)果進(jìn)行評(píng)估、反思的能力.

此題考查了實(shí)驗(yàn)探究的完整環(huán)節(jié):制定方案-實(shí)驗(yàn)操作-獲取數(shù)據(jù)-得出結(jié)論-反思交流.要求學(xué)生能根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，能排列出正確的實(shí)驗(yàn)步驟，會(huì)用紙帶法計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的加速度，利用題中所給出的表格數(shù)據(jù)，用圖象法處理，理解偶然誤差、系統(tǒng)誤差的不同來源及減小或消除方法.

四、實(shí)驗(yàn)題啟示

試題中問題設(shè)計(jì)巧妙、立意新穎，具有創(chuàng)新性，你認(rèn)為哪位同學(xué)的結(jié)果更準(zhǔn)確，請(qǐng)簡(jiǎn)要說明理由”增加了試題的開放性，需要考生對(duì)偶然誤差、系統(tǒng)誤差的不同來源及減小或消除方法的理解和掌握，進(jìn)而做出解釋，這對(duì)考生的科學(xué)探究能力提出了較高的要求，體現(xiàn)了對(duì)“能用多種方法分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，形成合理的結(jié)論，用已有的物理知識(shí)進(jìn)行科學(xué)解釋.”等科學(xué)探究素養(yǎng)的考查.

從上面的分析中不難發(fā)現(xiàn)，2021年新高考適應(yīng)性考試江蘇物理試卷實(shí)驗(yàn)題的情境具有一定的問題性、真實(shí)性、探究性和開放性，試題與教材學(xué)生實(shí)驗(yàn)明顯不同，是來自教材學(xué)生實(shí)驗(yàn)的改編，較好地考查了學(xué)生的創(chuàng)新能力.因此，在高三物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中，要想培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，要想促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展，就應(yīng)盡量創(chuàng)設(shè)類型多樣的、具有一定復(fù)雜程度的、開放性的真實(shí)情境作為試題的任務(wù)情境.只有這樣才能達(dá)到新課標(biāo)的要求，才能符合新高考的實(shí)驗(yàn)命題要求.