洪華標 張書良

教育部考試中心2019年發(fā)布的《中國高考評價體系》提出高考以核心價值為引領，以學科素養(yǎng)為導向，以關鍵能力為重點，以必備知識為基礎，通過增強考試的基礎性、綜合性、應用性和創(chuàng)新性，考查學生進入高等學校繼續(xù)學習的能力，促進學生綜合能力和創(chuàng)新思維的提升，引導高中教學培養(yǎng)和發(fā)展學生的物理學科素養(yǎng)，為學生終身發(fā)展和未來社會發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定基礎。2020年高考物理（全國I卷）第23題實驗題正體現(xiàn)了高考評價體系要求，從基礎性、應用性、創(chuàng)新性等維度設置試題情景，試題任務設置彰顯素養(yǎng)立意導向，強化考查信息獲取和整理能力、知識遷移應用能力等有利于學生終身發(fā)展的關鍵能力。

一、原題呈現(xiàn)及解析

23.（9分）某同學用如圖1所示的實驗裝置驗證動量定理，所用器材包括：氣墊導軌、滑塊（上方安裝有寬度為d的遮光片）、兩個與計算機相連接的光電門、砝碼盤和砝碼等。

實驗步驟如下：

（1）開動氣泵，調節(jié)氣墊導軌，輕推滑塊，當滑塊上的遮光片經(jīng)過兩個光電門的遮光時間_________時，可認為氣墊導軌水平;

（2）用天平測砝碼與砝碼盤的總質量m1、滑塊（含遮光片）的質量m2;

（3）用細線跨過輕質定滑輪將滑塊與砝碼盤連接，并讓細線水平拉動滑塊;

（4）令滑塊在砝碼和砝碼盤的拉動下從左邊開始運動，和計算機連接的光電門能測量出遮光片經(jīng)過A、B兩處的光電門的遮光時間△t1、△t2;及遮光片從A運動到B所用的時間t12;

（5）在遮光片隨滑塊從A運動到B的過程中，如果將砝碼和砝碼盤所受重力視為滑塊所受拉力，拉力沖量的大小I=_______，滑塊動量改變量的大小△p=_____ ;（用題中給出的物理量及重力加速度g表示）

二、試題評析

任何一道好的試題都涉及命題立意，情境設置和任務設計。以下從“情境設置、學科核心素養(yǎng)水平、試題任務設計”三方面賞析該題。

1. 情境設置。

情境是素養(yǎng)的載體。情境作為試題的重要組成部分，對于學生將其所掌握的知識應用于實際的問題解決起重要的作用。該實驗題創(chuàng)設的用氣墊導軌和光電門裝置驗證動量定理的實驗情境，絕大多數(shù)考生沒有做過這個實驗，需要遷移學過的實驗理論和實驗方法去分析和解決問題，能較好地考查學生在新的情境解決問題的能力，體現(xiàn)了試題的創(chuàng)新性。

2. 學科核心素養(yǎng)水平。

該實驗題彰顯命題素養(yǎng)立意，結合物理學科特點和核心素養(yǎng)的要求，覆蓋了學科核心素養(yǎng)“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態(tài)度與責任”四個方面的不同要素和不同水平的考查。

首先，該實驗題考查了“物理觀念”素養(yǎng)中的“運動與相關作用觀”要素：合外力對物體的沖量等于物體動量的變化（動量定理），即力對時間的積累效應（沖量）是物體動量變化的原因，達到學業(yè)質量水平4：“理解所學的物理概念和規(guī)律及其相互關系?！?/p>

其次，第（1）問考查了“科學思維”素養(yǎng)中“模型建構”：滑塊在導軌水平上做勻速直線運動，同時考查了“科學論證”要素，達到學業(yè)質量水平4：“能恰當使用證據(jù)證明物理結論”，即“通過遮光片經(jīng)過兩個光電門的遮光時間相等證明氣墊導軌水平。”

再次，該實驗題考查了“科學探究”諸要素。第（5）問考查“科學探究”素養(yǎng)的“形成猜想和假設”要素，達到學業(yè)質量水平4：“能分析相關事實或結論，提出并正確表述可探究的物理問題，作出有依據(jù)的假設”;第（6）問考查“科學探究”素養(yǎng)中的“數(shù)據(jù)處理”要素，達到學業(yè)質量水平4：“能分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律，形成合理的結論，用已有的物理知識進行解釋”。

最后，該實驗題滲透“科學態(tài)度”素養(yǎng)教育。第（7）問考查相對誤差計算，旨在告訴學生實驗誤差是難免的，引導學生養(yǎng)成尊重科學，實事求是的科學態(tài)度。

3. 試題任務設計。

該實驗題給出較為完整的7個實驗步驟，體現(xiàn)了命題者對科學探究過程重視，旨在夯實學生全面發(fā)展的基礎。試題既考查了基礎的實驗原理和實驗方法等必備知識，又強化了對考生信息獲取能力、數(shù)據(jù)處理能力和遷移應用能力等關鍵能力的考查。

第（1）問考查實驗條件控制。檢驗學生是否懂得判斷氣墊導軌水平，屬于簡單問題，體現(xiàn)了試題的基礎性。

綜上分析，可以說該實驗題基本實現(xiàn)了課程標準提出的評價要求“客觀全面地了解學生物理學科核心素養(yǎng)發(fā)展狀況，找出存在問題，明確發(fā)展方向，及時有效地反饋評價結果，促進學生全面而有個性的發(fā)展?！?/p>

三、試題溯源

四、試題拓展

該實驗題小的拓展可以在原有基礎上增加考查基本儀器的使用，如可以考查用游標卡尺測量遮光片的寬度、用天平測量滑塊和砝碼盤的質量等;也可以要求考生分析第（6）問的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律，形成合理的結論：在誤差允許范圍內，可以認為合力對物體的沖量I等于物體動量變化△p，即動量定理成立;也可以要求考生分析第（7）問實驗誤差產(chǎn)生的原因。

該實驗題接口寬廣，發(fā)散性強，大的拓展可直接遷移到驗證牛頓第二定律，探究功與動能變化的關系、驗證機械能守恒定律等實驗，稍作變化，亦可用作測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)等實驗，見下面的拓展試題。

拓展試題.（2013年新課標Ⅰ卷）圖（a）為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置示意圖。實驗步驟如下：

①用天平測量物塊和遮光片的總質量M，重物的質量m;用游標卡尺測量遮光片的寬度d;用米尺測量兩光電門之間的距離s;

②調整輕滑輪，使細線水平;

③讓物塊從光電門A的左側由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間△tA和△tB，求出加速度a;

④多次重復步驟③，求a的平均a;

⑤根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動擦因數(shù)μ.

回答下列為題：

（1）測量d時，某次游標卡尺（主尺的最小分度為1mm）的示如圖（b）所示;其讀數(shù)為_________cm.

（2）物塊的加速度a可用d、s、△tA和△tB表示為a=_______.

（3）動摩擦因數(shù)μ可用M、m、a和重力加速度g表示為μ=_______.

（4）如果細線沒有調整到水平. 由此引起的誤差屬于______（填“偶然誤差”或”系統(tǒng)誤差”）.

五、教學建議

通過對該實驗題的賞析，我們可以得到以下教學幾點啟示。

1. 夯實物理基礎，培養(yǎng)核心素養(yǎng)。

近幾年高考的實驗題命題從“以能力立意”為導向逐漸走向“以素養(yǎng)立意”，通過創(chuàng)新實驗情境和設問方式，評估學生的實驗能力和學科核心素養(yǎng)的水平。這就要求高中物理教學要注重夯實基礎知識和基本技能，同時要圍繞物理學科核心素養(yǎng)的具體要求，創(chuàng)設真實而有價值的問題情境，培養(yǎng)學生物理觀念、科學思維、科學探究和科學態(tài)度的學科核心素養(yǎng)。

2. 重視動手實驗，培養(yǎng)關鍵能力。

物理實驗是學習和研究物理學科的最基本方法與工具，是物理知識體系建立的基礎。高考把對實驗能力的考查放在一個顯著的地位，必須重視實驗教學，要讓學生真正進入實驗室做實驗，而不是講實驗，開足每一個實驗課，讓學生有更多動手做實驗的機會。同時要注重實驗探究的教學，培養(yǎng)學生提出物理問題、設計實驗與制訂方案、獲取和處理信息、以及對結果進行交流、評估等關鍵能力。尤其要強化學生數(shù)據(jù)處理能力，確保公式正確情況下數(shù)值運算旳準確度，減少不必要旳丟分。

3. 重視拓展實驗，提高實驗遷移能力。

近年的高考物理實驗呈現(xiàn)在教材內容的基礎上拓展延伸趨勢，著力考查考生的探究能力、創(chuàng)新能力，需要考生運用學過的實驗理論和實驗方法去分析和解決問題。這就要求高考實驗復習要重視拓展訓練，通過一題多變，一題多解和多題歸一的變式訓練，教會學生抓住問題本質，從基本原理出發(fā)，少記模型，少記結論，切實提高學生的實驗遷移能力。同時要注重知識和方法的歸納整理，注重物理模型的構建及類比，不斷地進行歸納、總結和延伸，以達到鞏固知識和擴展思維的目的。

責任編輯? ?李平安