本文為2015年湖北省教育廳人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目“青少年科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)階發(fā)展的理論研究與實(shí)踐”成果之一.

近10年湖北高考物理實(shí)驗(yàn)題分析*

*本文為2015年湖北省教育廳人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目“青少年科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)階發(fā)展的理論研究與實(shí)踐”成果之一.

(長(zhǎng)江大學(xué)物理與光電工程學(xué)院，湖北荊州434023)

摘要：本文以近10年湖北高考物理實(shí)驗(yàn)題為研究對(duì)象，運(yùn)用內(nèi)容分析法，對(duì)實(shí)驗(yàn)題題型、考查范圍、考查主要知識(shí)點(diǎn)三個(gè)方面進(jìn)行分析，結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)題題型以設(shè)計(jì)型和測(cè)量型為主；考查范圍以力學(xué)和電學(xué)為主；考查主要知識(shí)點(diǎn)以基本儀器的操作使用及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理為主.

關(guān)鍵詞：高考物理；物理實(shí)驗(yàn)題；分析

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出：高中物理課程一定要“突出物理學(xué)科特點(diǎn)，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的重要作用”.因此實(shí)驗(yàn)一直是高考考查的重點(diǎn)，其分值占理綜物理試題總分值的15%左右.本文以近十年湖北高考物理實(shí)驗(yàn)試題為研究對(duì)象，運(yùn)用內(nèi)容分析法，對(duì)實(shí)驗(yàn)題題型、考查范圍、考查主要知識(shí)點(diǎn)三個(gè)方面進(jìn)行了系統(tǒng)分析，以有利于廣大教師和考生了解湖北省高考物理實(shí)驗(yàn)試題的命題特點(diǎn).

1近10年湖北高考物理實(shí)驗(yàn)試題基本情況分析

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索的方式找到2005—2014年湖北高考理綜試題，挑選出其中的物理實(shí)驗(yàn)試題，從分值、實(shí)驗(yàn)題型、考查范圍、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、考查主要知識(shí)點(diǎn)五個(gè)維度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體情況如表1.

表1　近十年湖北省高考物理實(shí)驗(yàn)試題考查知識(shí)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表

續(xù)表

根據(jù)上表，本研究對(duì)實(shí)驗(yàn)題型、考查范圍和考查主要知識(shí)點(diǎn)三方面展開具體分析如下.

(1) 實(shí)驗(yàn)題型

按照實(shí)驗(yàn)題題型的一般劃分，將實(shí)驗(yàn)題劃分為測(cè)量題型、驗(yàn)證題型、演示題型和設(shè)計(jì)題型四類，其中測(cè)量題型側(cè)重考查物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)的基礎(chǔ)與技能、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法的掌握、基本測(cè)量?jī)x器的使用和讀數(shù)等；驗(yàn)證題型同時(shí)考查識(shí)記、理解、推理、分析綜合等多層次能力；演示題型側(cè)重考查實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法的掌握，以及學(xué)生思維邏輯能力和推理能力；設(shè)計(jì)題型具有綜合性、開放性、探索性和創(chuàng)造性等特點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生自主探究和解決實(shí)際問(wèn)題的能力.由于某些年份的實(shí)驗(yàn)試題考查了多個(gè)內(nèi)容和多種題型，為了保證結(jié)果的客觀性，本研究統(tǒng)計(jì)出所有試題類型的總數(shù)，即20題，并計(jì)算出各類型所占總數(shù)的百分比.其中，測(cè)量題型共有5道，占總題量的25%；驗(yàn)證題型共有2道，占總題量的10%；演示題型共有3道，占總題量的15%；設(shè)計(jì)題型共有10道，占總題量的50%.結(jié)果表明，設(shè)計(jì)型、測(cè)量型實(shí)驗(yàn)題型為考查重點(diǎn)，特別是2009年湖北高中新課改實(shí)施以后，除2010出現(xiàn)了一道力學(xué)演示型實(shí)驗(yàn)題外，2011年至2014年全都采用設(shè)計(jì)型和測(cè)量型題型.

(2) 考查范圍

按照物理學(xué)的傳統(tǒng)劃分，將考查范圍分為力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和原子物理學(xué).熱學(xué)、原子物理學(xué)在高中物理實(shí)驗(yàn)中屬于選修模塊，因此高考實(shí)驗(yàn)題不涉及該范圍內(nèi)容.本研究統(tǒng)計(jì)出涉及各范圍的實(shí)驗(yàn)試題的分值之和(即169分)，并計(jì)算出其占十年實(shí)驗(yàn)試題總分值的百分比，并用餅圖表示(如圖1).近10年的物理實(shí)驗(yàn)題包括光學(xué)、力學(xué)和電學(xué)，對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的考查比率最高，為56%，其次是力學(xué)為41%，光學(xué)的比率僅為3%.

(3) 考查主要知識(shí)點(diǎn)

近十年實(shí)驗(yàn)試題主要考查基本儀器使用和讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)原理和操作方法、數(shù)據(jù)處理及誤差分析.其考查主要知識(shí)點(diǎn)所表現(xiàn)的特點(diǎn)有：基本儀器的使用和讀數(shù)是每年的必考內(nèi)容，且以長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x(游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器)和電表的讀數(shù)為考查重點(diǎn)，高考中實(shí)驗(yàn)選用的儀器都是學(xué)生實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常使用的，例如電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、游標(biāo)卡尺等；近十年來(lái)高考物理實(shí)驗(yàn)題在考查知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)注重考查能力，要求學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目給出的信息明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模斫鈱?shí)驗(yàn)原理和方法，能控制實(shí)驗(yàn)條件，會(huì)使用儀器，會(huì)觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，會(huì)記錄、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論；能用已學(xué)過(guò)的物理原理、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器去處理問(wèn)題，包括簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn).

2典型高考實(shí)驗(yàn)試題分析

例1(2012年，12分)：圖2中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng).現(xiàn)通過(guò)測(cè)量通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力，來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、并判定其方向.所用部分器材已在圖2中給出，其中D為位于紙面內(nèi)的U形金屬框，其底邊水平，兩側(cè)邊豎直且等長(zhǎng)；E為直流電源；R為電阻箱；A為電流表；S為開關(guān).此外還有細(xì)沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線.

(1) 在圖中畫線連接成實(shí)驗(yàn)電路圖.

(2) 完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟中的填空

① 按圖接線.

② 保持開關(guān)S斷開，在托盤內(nèi)加入適量細(xì)沙，使D處于平衡狀態(tài)；然后用天平稱出細(xì)沙質(zhì)量m1.

③ 閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)R的值使電流大小適當(dāng)，在托盤內(nèi)重新加入適量細(xì)沙，使D_____；然后讀出_____，并用天平稱出_____.

④ 用米尺測(cè)量_____.

(3) 用測(cè)量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，可以得出B=_____.

(4) 判定磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的方法是：若_____,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外；反之，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里.

評(píng)析：本題屬于設(shè)計(jì)題型，考查電學(xué)知識(shí)，通過(guò)測(cè)量通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力，來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、并判定其方向，完成實(shí)驗(yàn)電路圖.問(wèn)題(1)主要檢驗(yàn)學(xué)生運(yùn)用已知的實(shí)驗(yàn)原理和方法，挑選所需的實(shí)驗(yàn)器材完成實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)，連接實(shí)驗(yàn)電路圖.問(wèn)題(2)和(3)主要考查閉合電路連接方式的掌握情況，需要學(xué)生進(jìn)行靈活分析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡贸鱿鄳?yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用公式法計(jì)算電路待測(cè)物理量.問(wèn)題(4)要求學(xué)生做到具體問(wèn)題具體分析.

例2(2014年，6分)：某同學(xué)利用圖3所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖(如圖4).實(shí)驗(yàn)中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200g，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到.回答下列問(wèn)題：

(1) 根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成________(填“線性”或“非線性”)關(guān)系.

(2) 由圖4可知，a-m圖線不經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，可能的原因是

.

(3) 若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是_____，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)該滿足的條件是_____.

評(píng)析：本題屬于測(cè)量題型，考查力學(xué)知識(shí)，通過(guò)已有的實(shí)驗(yàn)裝置探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系，進(jìn)而驗(yàn)證物體加速度與作用力的關(guān)系，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法的掌握.問(wèn)題(1)考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)圖像的分析理解能力，能夠從圖像中獲得相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論.問(wèn)題(2)和(3)重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法的掌握，根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目給定的條件進(jìn)行分析推理，結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕o出正確的解答方法，同時(shí)也考查學(xué)生的遷移擴(kuò)展能力.

3總結(jié)與建議

近十年湖北高考物理實(shí)驗(yàn)題分析表明，實(shí)驗(yàn)題型包括測(cè)量型、設(shè)計(jì)型、演示型和驗(yàn)證型，其中測(cè)量型和設(shè)計(jì)型是考查重點(diǎn)；考查范圍包括力學(xué)、光學(xué)和電學(xué)，以力學(xué)和電學(xué)為主，且每年均考查了電學(xué)這一范圍；考查主要知識(shí)點(diǎn)以基本儀器的操作使用及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理為主.實(shí)驗(yàn)題大多都源于教材，重視對(duì)基本概念和規(guī)律的考查，重視對(duì)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力的考查.

總體來(lái)看，湖北省近十年高考實(shí)驗(yàn)試題的設(shè)計(jì)符合課程標(biāo)準(zhǔn)和考試大綱對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也具有引領(lǐng)性.實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)重視物理基礎(chǔ)知識(shí)的理解與掌握，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，用所學(xué)過(guò)的物理實(shí)驗(yàn)原理和方法去設(shè)計(jì)一些與學(xué)生實(shí)驗(yàn)類似的實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)實(shí)踐、操作訓(xùn)練.

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·試題研究·

通訊作者：李小青張靜*張靜(1982—)女，漢族，湖北荊州人，博士，副教授，主要從事物理課程與教學(xué)論研究.