王 輝

（江蘇省宿遷中學(xué)，江蘇宿遷 223800）

物理實(shí)驗(yàn)對物理觀念的形成，物理規(guī)律的理解，提高科學(xué)探究能力起著至關(guān)重要的作用.［1］在實(shí)驗(yàn)過程中能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，加強(qiáng)對學(xué)生的思維能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生思維的靈活性，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力，對學(xué)生的情感、態(tài)度和價(jià)值觀的正向引導(dǎo)起到積極作用.《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確指出：“物理實(shí)驗(yàn)是增加學(xué)生物理學(xué)習(xí)體驗(yàn)性的重要手段，是實(shí)踐體驗(yàn)性最強(qiáng)的物理學(xué)習(xí)方式.它可通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與動手操作、觀察現(xiàn)象與記錄數(shù)據(jù)、分析歸納得出結(jié)論等環(huán)節(jié)，全方位地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力.學(xué)生實(shí)驗(yàn)是其他任何方式都無法替代的物理學(xué)習(xí)方式.”［2］實(shí)驗(yàn)探究是科學(xué)探究的一種重要方式，屬于實(shí)踐操作能力群，包括問題、證據(jù)、解釋和交流等要素.高考主要通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、信息轉(zhuǎn)化、動手操作和語言表達(dá)等方式進(jìn)行考查.2022年廣東省兩道高考實(shí)驗(yàn)試題設(shè)計(jì)新穎，有效地考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和科學(xué)探究能力.

1 高考真題

例1.（2022年廣東省高考題）某實(shí)驗(yàn)小組為測量小球從某一高度釋放，與某種橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能損失，設(shè)計(jì)了如圖1（a）所示的裝置，實(shí)驗(yàn)過程如下.

（1）讓小球從某一高度由靜止釋放，與水平放置的橡膠材料碰撞后豎直反彈.調(diào)節(jié)光電門位置，使小球從光電門正上方釋放后，在下落和反彈過程中均可通過光電門.

（2）用螺旋測微器測量小球的直徑，示數(shù)如圖1（b）所示，小球直徑d=________mm.

圖1

（3）測量時(shí)，應(yīng)_________（選填“A”或“B”，其中A為“先釋放小球，后接通數(shù)字計(jì)時(shí)器”；B為“先接通數(shù)字計(jì)時(shí)器，后釋放小球”），記錄小球第1次和第2次通過光電門的遮光時(shí)間t1和t2.

（4）計(jì)算小球通過光電門的速度，已知小球的質(zhì)量為m，可得小球與橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能損失ΔE=______（用字母m、d、t1和t2表示）.

（5）若適當(dāng)調(diào)高光電門的高度，將會_________（選填“增大”或“減小”）因空氣阻力引起的測量誤差.

命題立意：本題以自主實(shí)驗(yàn)“用光電門測速度”為背景，通過小球動能的變化測量機(jī)械能的損失，考查了對實(shí)驗(yàn)原理的理解能力以及基本測量儀器的使用、常用測量方法的遷移、常用數(shù)據(jù)處理方法、減小偶然誤差和系統(tǒng)誤差的方法以及實(shí)驗(yàn)操作技能等，屬于中等難度題.

試題特色：本題為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)方法做了新的設(shè)計(jì)，在對基本實(shí)驗(yàn)知識、方法和技能全面考查的同時(shí)，突出了對實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的考查.引導(dǎo)學(xué)生用日常器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究解決身邊的物理問題，培養(yǎng)學(xué)生躬身實(shí)踐的意識，對引導(dǎo)中學(xué)教學(xué)重視實(shí)驗(yàn)也有積極的意義.

例2.（2022年廣東省高考題）彈性導(dǎo)電繩逐步成為智能控制系統(tǒng)中部分傳感器的敏感元件，某同學(xué)測量彈性導(dǎo)電繩的電阻與拉伸后繩長之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)過程如下：

（1）裝置安裝和電路連接.如圖2（a）所示，導(dǎo)電繩的一端固定，另一端作為拉伸端，兩端分別用帶有金屬夾A、B 的導(dǎo)線接入如圖2（b）所示的電路中.

圖2

（2）導(dǎo)電繩拉伸后的長度L及其電阻Rx的測量.

①將導(dǎo)電繩拉伸后，用刻度尺測量并記錄A、B間的距離，即為導(dǎo)電繩拉伸后的長度L.

②將滑動變阻器R的滑片滑到最右端.斷開開關(guān)S2，閉合開關(guān)S1，調(diào)節(jié)R，使電壓表和電流表的指針偏轉(zhuǎn)到合適位置.記錄兩表的示數(shù)U和I1.

③閉合S2，電壓表的示數(shù)_________（選填“變大”或“變小”）.調(diào)節(jié)R使電壓表的示數(shù)仍為U，記錄電流表的示數(shù)I2，則此時(shí)導(dǎo)電繩的電阻Rx=_________（用I1、I2和U表示）.

④斷開S1，增大導(dǎo)電繩拉伸量，測量并記錄A、B間的距離，重復(fù)步驟②和③.

（3）該電壓表內(nèi)阻對導(dǎo)電繩電阻的測量值________（選填“有”或“無”）影響.

（4）圖2（c）是根據(jù)部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的Rx L圖線.將該導(dǎo)電繩兩端固定在某種機(jī)械臂上，當(dāng)機(jī)械臂彎曲后，測得導(dǎo)電繩的電阻Rx為1.33kΩ，則由圖線可讀出導(dǎo)電繩拉伸后的長度為________cm，即為機(jī)械臂彎曲后的長度.

試題特色：本實(shí)驗(yàn)取材于課程實(shí)驗(yàn)，緊扣教材.對“測電阻”這一方法作遷移使用，體現(xiàn)了學(xué)習(xí)研究方法的交叉滲透這樣一種試題立意.用實(shí)驗(yàn)方法測量數(shù)據(jù)，并解決實(shí)際問題，突顯學(xué)以致用，考查了考生的思維能力和探究能力.借助新情境，通過設(shè)置新穎的試題呈現(xiàn)方式和設(shè)問方式，讓學(xué)生在新穎而陌生的條件下主動思考，完成開放性或探究性的任務(wù)，考查學(xué)生發(fā)現(xiàn)新問題、提出新設(shè)想、尋找新規(guī)律、得出新結(jié)論、使用新方法、創(chuàng)造性地解決新問題的能力.“設(shè)計(jì)新穎情境，創(chuàng)新設(shè)問方式”是高考命題創(chuàng)新性的要求，也是體現(xiàn)考試公平，提高考試效度的要求.本題在關(guān)注學(xué)科核心素養(yǎng)和考生未來發(fā)展?jié)撃芊矫嬉财鸬搅朔e極的引導(dǎo)作用.

2 試題賞析

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，探究是課程實(shí)施過程中倡導(dǎo)的重要學(xué)習(xí)方式.廣東省高考實(shí)驗(yàn)題凸顯實(shí)驗(yàn)的探究性與實(shí)踐性，真正落實(shí)對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ娜婵疾?，對培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，提高科學(xué)探究能力起到了積極的導(dǎo)向作用，避免了把實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)變?yōu)楹诎迳现v實(shí)驗(yàn).兩道考題，教師看起來難度不大，因?yàn)榻處煯吘乖谖锢碇小敖荨睍r(shí)日夠長，相關(guān)問題的理解會比學(xué)生深得多，或者說由于時(shí)間的沉淀，物理素養(yǎng)夠厚.但對考生，要求其深刻理解定理定律，同時(shí)熟悉實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范與要求，逃過一道道陷阱順利達(dá)到彼岸，還是相當(dāng)有難度的.

2.1 采用“新”方法，促進(jìn)考查功能的實(shí)現(xiàn)，引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開放創(chuàng)新，杜絕因循守舊

實(shí)驗(yàn)試題分別圍繞教材中“速度的測量”和“電阻的測量”兩個分組實(shí)驗(yàn)展開，但實(shí)驗(yàn)的過程與方法和教材相比，均有所變化.第11題，通過小球動能的變化測量機(jī)械能的損失；第12 題，改進(jìn)測量電路有效消除電壓表內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響，這兩種方法所測的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確.看似熟悉的實(shí)驗(yàn)，但采用的方法卻是新穎的，考生要在明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的情況下適度遷移實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，才能解決相關(guān)的問題.試題很好地實(shí)現(xiàn)了對考生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾?，有較高的測量信度與效度.兩實(shí)驗(yàn)所采用的方法也是對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法的有益改進(jìn)，對指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改進(jìn)有一定的參考價(jià)值，同時(shí)也引導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中鼓勵開放創(chuàng)新，讓考生選用多樣化的方法來開展實(shí)驗(yàn)探究活動.

2.2 創(chuàng)設(shè)“真”情境，關(guān)注實(shí)踐操作的考查，同時(shí)引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要鼓勵考生動手操作，杜絕紙上談兵

考生的實(shí)踐操作能力是指在實(shí)驗(yàn)過程中逐步內(nèi)化形成的規(guī)范操作技能和良好操作習(xí)慣.這是考生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的重要組成部分.加強(qiáng)這部分內(nèi)容的考查有助于引導(dǎo)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中考生多動手、勤實(shí)踐，真正促進(jìn)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的有效提高.在紙筆條件下，試題通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境，來實(shí)現(xiàn)對實(shí)踐操作能力的有效考查.如第11題（1）、（2）兩小問，是關(guān)于螺旋測微器讀數(shù)以及實(shí)驗(yàn)操作過程的考查，只有真正動手操作過的考生才能對其做出正確判斷，試題也應(yīng)該引導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)一步關(guān)注基本儀器操作的規(guī)范性.第12題設(shè)定的情景，其本意就是為考查考生對全電路歐姆定律理解的深刻程度，對電路實(shí)驗(yàn)技能的掌握程度，利用所學(xué)知識分析問題解決問題的綜合素養(yǎng).考生復(fù)習(xí)刷題肯定是刷不到這樣的考題，唯有如此，才能考查出考生真實(shí)的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng).

2.3 解決“實(shí)”問題，考查相關(guān)原理的理解，同時(shí)引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要鼓勵考生積極思維，杜絕機(jī)械操作

實(shí)驗(yàn)探究的過程是動手動腦解決實(shí)際問題的過程，理解實(shí)驗(yàn)的相關(guān)原理是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作的基礎(chǔ)，精彩的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)讓人折服的往往是其背后所蘊(yùn)含的方法原理.因此，實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵在于對相關(guān)原理的深刻理解.在高考中注重對實(shí)驗(yàn)相關(guān)原理理解的考查有助于考生進(jìn)一步強(qiáng)化在實(shí)驗(yàn)中不僅動手操作，更要動腦思考的意識，明確實(shí)驗(yàn)的相關(guān)條件及操作要求等.如第12 題（2）、（3）兩小問，在消除電壓表內(nèi)阻影響的情況下，來測量彈性導(dǎo)電繩的電阻.這個問題實(shí)質(zhì)就是對本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本原理理解的考查.考生要結(jié)合本實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑫r(shí)將串并聯(lián)電路的知識遷移過來進(jìn)行分析，才能做出正確解答.

今后的復(fù)習(xí)中，教師也需要結(jié)合不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，選擇最優(yōu)的教學(xué)策略，將學(xué)生從知識點(diǎn)的死記硬背中解脫出來，讓學(xué)生能夠從原理推導(dǎo)中實(shí)現(xiàn)題目的更好解答，對原理予以全面掌握.［3］考生不應(yīng)該以刷題為主，更不能寄希望于猜題押寶，而是要領(lǐng)會新教材的編寫意圖，深度理解核心概念，全面熟悉實(shí)驗(yàn)原理與操作規(guī)范，以不變應(yīng)萬變，以提升學(xué)科核心素養(yǎng)為己任，不斷地提升科學(xué)探究能力，順便實(shí)現(xiàn)考試得高分之理想.

（本文為2022年“教學(xué)研究論文寫作研修班”獲獎?wù)撐模?/p>