李紅偉
(全南中學(xué),江西 贛州 341800)
表1 2014年高考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)試題分析
續(xù)表
續(xù)表
(1)突出對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ω鱾€(gè)方面考查.所有試卷都是3~5個(gè)小題,從而盡可能從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理、誤差分析、電路設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行全方位考查.
(2)注重用數(shù)學(xué)圖像方法處理物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能力的考查.要求學(xué)生能根據(jù)兩物理量之間的變化規(guī)律,找出其中的對(duì)應(yīng)函數(shù)關(guān)系,并根據(jù)圖像的斜率、面積、截距等比較簡便地得出結(jié)果.15套試卷有7次對(duì)運(yùn)用數(shù)學(xué)圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行考查,這是高中物理實(shí)驗(yàn)考查的一個(gè)新趨勢,是對(duì)考生合理并靈活地運(yùn)用數(shù)學(xué)圖像詮釋物理規(guī)律和物理意義的挑戰(zhàn).
(3)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)知識(shí)遷移能力的考查.通過不同電學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合,電學(xué)實(shí)驗(yàn)與電學(xué)之外的知識(shí)綜合,考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解,及實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力.例如天津卷、四川卷將電表改裝與伏安法測電阻相結(jié)合,課標(biāo)Ⅰ卷、福建卷將電表改裝與測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻相結(jié)合;又如大綱卷利用多個(gè)未知電阻測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,安徽卷利用多用電表測電壓表內(nèi)阻,上海卷利用“測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)”測量定值電阻大小.這些試題即考查了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解和掌握,又考查了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的延伸和拓展能力,具有很好的區(qū)分度,能把不同層次的考生區(qū)分開來.
(4)強(qiáng)化對(duì)學(xué)生誤差分析和處理能力的考查.15套試卷有6次對(duì)分析誤差能力進(jìn)行了考查.浙江卷分析U-I圖像判別數(shù)據(jù)點(diǎn)、福建卷利用逐差法處理數(shù)據(jù)都具有一定的前瞻性和導(dǎo)向性.
(5)力圖讓試題呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)真實(shí)感.15套試卷10次出現(xiàn)了電路原理圖,6次出現(xiàn)了實(shí)物圖;通過電路原理圖、實(shí)物圖的方式呈現(xiàn),達(dá)到區(qū)分學(xué)生“做與不做”的目的,同時(shí)讓學(xué)生體會(huì)到了實(shí)驗(yàn)的親切感和真實(shí)感.
電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)主要是指能明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,能理解?shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法;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),并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)主要包括以下幾個(gè)方面.
(1)基本儀器的原理及使用.
正確選用實(shí)驗(yàn)儀器是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的前提.要想正確選用儀器,就要對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器原理及使用非常了解.電學(xué)實(shí)驗(yàn)基本儀器主要包括兩部分:測量儀器(電流表、電壓表、多用電表)和控制儀器(滑動(dòng)變阻器,電阻箱).利用實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行恰當(dāng)?shù)目刂剖亲龊脤?shí)驗(yàn)的關(guān)鍵.通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)控制可使實(shí)驗(yàn)按要求的條件,預(yù)定的目標(biāo)進(jìn)行,保證結(jié)論準(zhǔn)確.使用時(shí)要注意滑動(dòng)變阻器的分壓式與限流式接法的合理選用,要正確選擇電流表內(nèi)接法、外接法,這些都是保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行并得出準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提.
(2)實(shí)驗(yàn)原理和方法.
高考要求考查的電學(xué)實(shí)驗(yàn)主要有:測定金屬的電阻率、描繪小燈泡的伏安特性曲線、測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻、練習(xí)使用多用電表等實(shí)驗(yàn).而這些實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理主要是:部分電路歐姆定律、電阻定律、閉合電路歐姆定律、電阻的串并聯(lián)特點(diǎn)等,理解和掌握這些規(guī)律是圓滿完成實(shí)驗(yàn)的保證,同時(shí)也為今后實(shí)驗(yàn)的變式、延伸提供了可能.
(3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與處理.
實(shí)驗(yàn)操作過程是為了得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理得出結(jié)論才是實(shí)驗(yàn)最終的目的.這要求學(xué)生熟練運(yùn)用列表法、公式法、圖像法等方法,在處理中能發(fā)現(xiàn)并剔除問題數(shù)據(jù),會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和給定的坐標(biāo)紙選取合適的標(biāo)度建立坐標(biāo)系,描點(diǎn)連線.并會(huì)根據(jù)所畫圖線得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論,利用圖線的信息點(diǎn)(包括縱橫坐標(biāo)軸及單位、原點(diǎn)、斜率、截距、面積、拐點(diǎn)、交點(diǎn)等)求解有關(guān)物理量,從而最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.
(4)實(shí)驗(yàn)誤差的分析.
誤差分析能力指能找到實(shí)驗(yàn)中可能存在的誤差和消除誤差的方法,會(huì)用多次測量求平均值的方法減小偶然誤差;會(huì)分析誤差的來源,盡量減小誤差是做好實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵.實(shí)驗(yàn)誤差的分析通常是分析實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差,系統(tǒng)誤差分析一般包括3個(gè)方面的內(nèi)容:一是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,在不考慮偶然誤差的前提下比較測量值與真實(shí)值的大小;二是實(shí)驗(yàn)誤差的來源分析;三是尋找減小實(shí)驗(yàn)誤差的措施.實(shí)際上只要進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源和采取怎樣的措施來減小誤差則是顯而易見的.
電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)一般是用所學(xué)過的原理去設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來測定某一物理量,或用學(xué)生實(shí)驗(yàn)中學(xué)過的方法去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)完成其它物理量的測量.解答這類試題的關(guān)鍵是,要由熟悉的物理規(guī)律進(jìn)行遷移確定實(shí)驗(yàn)原理,進(jìn)而確定需要測量的物理量,然后選擇合適的測量儀器和實(shí)驗(yàn)裝置,合理安排實(shí)驗(yàn)步驟,以獲得正確結(jié)果.在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)中不僅要求學(xué)生認(rèn)真獨(dú)立地完成高考大綱所要求實(shí)驗(yàn),而且應(yīng)針對(duì)所涉及的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)有所延伸拓展;要重視規(guī)律的一般性,更要注意規(guī)律的特殊性,避免思維定勢造成知識(shí)的負(fù)遷移.
(1)實(shí)驗(yàn)原理由一般性到特殊性的遷移.
串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和閉合電路歐姆定律是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)原理,它們的一般性和特殊性分別如表2,表3所示.
表2 串并聯(lián)電路特點(diǎn)
表3 閉合電路歐姆定律
(2)實(shí)驗(yàn)儀器由一般性到特殊性的遷移.
學(xué)生通常對(duì)電流表和電壓表的應(yīng)用存在著片面認(rèn)識(shí):一是認(rèn)為電流表只能串聯(lián)在電路中,電壓表只能并聯(lián)在電路中;二是為電流表只能測電流,電壓表只能測電壓.其實(shí)電流表和電壓表都是有電阻的,在特定情形下電流表是可以并聯(lián)、電壓表也可以串聯(lián)在電路中的.另外,當(dāng)電流表內(nèi)阻已知時(shí),可以根據(jù)電流表讀數(shù)乘以其內(nèi)阻得到電流表兩端的電壓,此時(shí)電流表可當(dāng)電壓表使用;當(dāng)電壓表內(nèi)阻已知時(shí),電壓表可當(dāng)電流表使用;實(shí)際上當(dāng)電表內(nèi)阻已知時(shí),電表起到一個(gè)“會(huì)說話的電阻”作用.
電學(xué)實(shí)驗(yàn)立意新穎、靈活多變、綜合性強(qiáng),對(duì)學(xué)生的能力要求高,靠教師講學(xué)生能力難有提升,實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)時(shí),教師應(yīng)當(dāng)針對(duì)性地精選電學(xué)實(shí)驗(yàn)習(xí)題讓學(xué)生練習(xí),通過練習(xí)使學(xué)生逐步把握解決問題的策略,逐漸形成特定問題解決的方法,讓學(xué)生在新的實(shí)驗(yàn)情景中能夠靈活應(yīng)用.
另外,高考命題者試圖創(chuàng)設(shè)一種真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情景,致力于通過紙筆型的考試考查學(xué)生真實(shí)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,以將做過實(shí)驗(yàn)的學(xué)生和沒有做過實(shí)驗(yàn)的學(xué)生區(qū)分開來,當(dāng)然高考大綱中要求的實(shí)驗(yàn)如果不親自做一做,學(xué)生也很難達(dá)到對(duì)實(shí)驗(yàn)的真正理解;因而在高三電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中,應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識(shí),強(qiáng)化動(dòng)手能力的培養(yǎng),讓學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室看一看、做一做,幫助學(xué)生真正意義上對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、掌握,幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移,達(dá)到能力提升的目的.
1 陸光華.2012年江蘇高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)策略的思考[J].中學(xué)物理,2012(6):44-45.
2 李紅偉.近五年高考新課標(biāo)全國卷理綜物理實(shí)驗(yàn)題分析[J].中學(xué)物理教學(xué),2012(6):26-28.