2017年高考江蘇卷物理實驗題賞析

(江蘇省南菁高級中學，江蘇 江陰 214437)

2017年高考江蘇卷物理實驗題賞析

卞望來①

(江蘇省南菁高級中學，江蘇 江陰 214437)

通過品讀2017年高考江蘇卷物理實驗題，發現它們延續了多年江蘇省試題命制的特色：實驗情境真實，注重基本實驗素養考查，加強了對實驗操作、探究的考查。試題體現了對高中物理核心素養的要求，為今后高中物理實驗教學指明了方向。

高考物理；物理實驗；實驗教學；啟示

仔細解讀2017年江蘇高考物理卷命題，可發現其特點與往年保持一致，特別是兩道實驗題延續了多年試題命制的特色：實驗情境真實，貼近生活實際，注重基本實驗素養考查，加強了對實驗操作、探究的考查。實驗試題緊扣《2017年江蘇省普通高中學業水平測試(必修科目)說明》(物理)(以下簡稱《高考說明》)。兩道實驗題為一力學、一電學，力學實驗題考查的是“探究恒力做功與物體動能變化的關系”，試題與教材結合緊密。電學為一道探究性實驗題，探究味濃，考查了實驗的基本技能。本文對2017年高考江蘇物理卷的實驗題加以分析，進一步挖掘試題的內涵，體會命題者的意圖，為今后的實驗教學提供有益的參考。

1 高考實驗題分析

例1:利用如圖1所示的實驗裝置探究恒力做功與物體動能變化的關系。小車的質量為M=200.0g，鉤碼的質量為m=10.0g，打點計時器的電源為50Hz的交流電。

圖1

(1) 掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應調節木板右側的高度，直至向左輕推小車觀察到 。

(2) 掛上鉤碼，按實驗要求打出的一條紙帶如題圖2所示。選擇某一點為O，依次每隔4個計時點取一個計數點。用刻度尺量出相鄰計數點間的距離Δx，記錄在紙帶上。計算打出各計數點時小車的速度v，其中打出計數點“1”時小車的速度v1= m/s。

圖2

表1

請根據表中的數據，在答題卡的方格紙上作出ΔEk-W圖像(如圖3)。

圖3

(4) 實驗結果表明，ΔEk總是略小于W。某同學猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的。用題中小車和鉤碼質量的數據可算出小車受到的實際拉力F= 。

解析：本題是以“探究恒力做功與物體動能變化的關系”為背景,要求學生明了平衡摩擦力的方法，會計算紙帶上某點的速度，根據數據合理作圖，利用牛頓第二定律計算小車受到的實際拉力。

(1) 本問很直接，沒有問學生要不要掛鉤碼，而是說明了掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應調節木板右側的高度，用重力的分力平衡摩擦力后，小車所受合力為零，所以應填：小車做勻速運動。

(3) 根據題中所給數據，合理確定物理量的標度，然后描點作圖，要使數據點盡可能近地分布在直線兩側(如圖4)。

圖4

(4) 由實驗結果可知，ΔEk總是略小于W。由于學生實際上已知道了動能定理，能夠推斷是小車所受拉力小于鉤碼重力造成的。對小車和鉤碼整體由牛頓第二定律得：mg=(M+m)a,再對于小車，有：F合=F=Ma，由二式聯立得F=0.093N。在計算過程中，g取9.8m/s2，不能用10m/s2，這是實驗常規要求。

點評：本實驗是教材中的一個重要實驗，也是今年物理《高考說明》中新增的一個實驗考點，根據多年慣例凡是考試說明中的新增考點，在當年考試中要有所體現，充分體現了《高考說明》的導向性。本實驗雖源于教材，但高于教材，用鉤碼拉小車做功替代橡皮筋拉小車做功，實驗可操作性強且精度高，也便于學生接受。本實驗的4個設問環環相扣，考查了學生的實驗基本技能，這體現了要從實驗中發現、解決問題的考查意圖，也考查了學生的實驗素養。

例2：某同學通過實驗制作一個簡易的溫控裝置，實驗原理電路圖如圖5所示，繼電器與熱敏電阻Rt、滑動變阻器R串聯接在電源E兩端，當繼電器的電流超過15mA時，銜鐵被吸合，加熱器停止加熱，實現溫控。繼電器的電阻約為20Ω，熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關系如表2所示。

圖5

表2

(1) 提供的實驗器材有：電源E1(3V，內阻不計)、電源E2(6V，內阻不計)、滑動變阻器R1(0～200Ω)、滑動變阻器R2(0～500Ω)、熱敏電阻Rt，繼電器、電阻箱(0～999.9Ω)、開關S、導線若干。

為使該裝置實現對30～80℃之間任一溫度的控制，電源E應選用 (選填“E1”或“E2”)，滑動變阻器R應選用 (選填“R1”或“R2”)。

(2) 實驗中發現電路不工作，某同學為排查電路故障，用多用電表測量各接點間的電壓，則應將如圖6所示的選擇開關旋至 (選填“A”、“B”、“C”或“D”)

圖6

(3) 合上開關S，用調節好的多用電表進行排查，在圖5中，若只有b、c間斷路，則應發現表筆接入a、b時指針 (選填“偏轉”或“不偏轉”)，接入a、c時指針 (選填“偏轉”或“不偏轉”)。

(4) 排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50℃時被吸合，下列操作步驟正確順序是 。(填寫各步驟前的序號)

① 將熱敏電阻接入電路；

② 觀察到繼電器的銜鐵被吸合；

③ 斷開開關，將電阻箱從電路中移除；

④ 合上開關，調節滑動變阻器的阻值；

⑤ 斷開開關，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調至108.1Ω。

解析：本題是以制作一個簡易的溫控裝置為背景，考查學生對電源、滑動變阻器的選擇，要求學生對閉合電路歐姆定律要充分理解。排查電路故障，就是考查學生對多用電表的掌握情況。寫出正確操作步驟，考查了學生實驗操作能力和探究能力，是對高中物理核心素養中“正確實施實驗探究方案的能力”的考查。

(1) 在回答該問時，學生首先要弄清電路中有兩個回路：加熱回路和控制回路。選擇電源E與滑動變阻器R是在控制回路中，先考慮選擇電源，若電源是E1(3V，內阻不計)，由題意，該裝置要實現對30～80℃之間任一溫度的控制，要注意的是繼電器的電阻約為20Ω，當溫度為30℃時，熱敏電阻的阻值為199.5Ω，即使滑動變阻器電阻調為0，此時回路電流也達不到15mA，回路失去控制，因而電源要選擇E2。當溫度為80℃時，熱敏電阻的阻值為49.1Ω，如果滑動變阻器選用R1(0～200Ω)，即使電阻調為200Ω，回路中的電流也會超過15mA，因而回路不能對溫度為80℃進行控制，所以滑動變阻器要選擇R2。

(2) 要求排查電路故障，對多用電表的選擇開關作出判斷。為降低難度，特別說明用多用電表測量各接點間的電壓，并注意到要探測的是直流電壓，所以選擇開關旋至直流電壓擋，即C。

(3) 考查了學生的實驗操作能力，要做出正確判斷，關鍵是明確此時多用電表相當于一只電壓表，所以合上開關S，用調節好的多用電表進行排查，在圖6中，由于只有b、c間斷路，則當表筆接入a、b時，整個電路處于斷路，沒有電流通過多用電表，所以指針不偏轉，當表筆接入a、c時，電路處于導通狀態，所以多用電表有讀數，指針偏轉。

(4) 是該小題最難的一問，要求學生對探究步驟進行正確排序。為使銜鐵在熱敏電阻為50℃時被吸合，50℃時熱敏電阻阻值為108.1Ω，先斷開開關，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調至108.1Ω，然后合上開關，調節滑動變阻器的阻值，觀察到繼電器的銜鐵被吸合，最后再將熱敏電阻替換電阻箱，正確順序是⑤④②③①。

點評：這是一道探究性實驗題，探究味濃，貼近生活實際，可操作性強。本小題考查了閉合電路歐姆定律、多用電表開關選擇及電路故障判斷、熱敏電阻特性和科學探究等，是對教材中實驗的橫向拓展和縱向延伸，要求學生有較強的思維能力和探究能力，這充分展示了試題命制人的獨特視角。

2 對實驗教學的啟示

由以上分析可以看出，力學實驗來源于教材，電學實驗是一道探究性實驗，這兩個實驗集中考查了學生基本實驗技能和素養，對中學物理實驗教學有如下啟示。

(1)要把握江蘇省高考物理實驗命題特點，認真研讀《高考說明》，掌握說明中關于實驗與探究能力方面四個要求：① 能獨立完成《高考說明》中“實驗、探究”的內容，明確實驗目的，理解實驗原理和方法，控制實驗條件。② 會使用實驗儀器，會觀察、分析實驗現象，會記錄、處理實驗數據，并得出結論，對結論進行一定的分析和評價。③ 能在實驗中發現問題、提出問題，對解決問題的方式和問題的答案提出假設；能制定實驗方案，對實驗結果進行預測。④ 能運用已學過的物理理論、實驗方法和所給的實驗儀器去解決問題，包括簡單的設計性實驗。在今年的高考物理實驗中上述四個要求都得到了充分體現。

(2) 在高三物理實驗復習教學中，教師要引導學生從實驗原理和方法入手，正確使用實驗儀器，處理實驗數據，能分析實驗誤差的來源，對實驗操作和減少實驗誤差提出合理建議，要注意數據處理中有效數字的要求，掌握基本實驗儀器的使用規范。以典型的實驗為例題，培養學生的實驗技能。如在復習“加速度與物體質量、物體受力的關系”實驗中，要讓學生知道采用控制變量法來探究它們之間的關系，理解為什么要平衡摩擦力、什么情況下砝碼的質量要遠小于小車質量、什么情況又不需要這個條件。在實驗復習教學中，要重視學生的實驗操作，讓學生在實驗中暴露問題，自主解決實驗過程中出現的問題，養成實事求是的科學態度。

(3) 由于高考實驗題重視教材但不拘泥于教材，因此在實驗復習教學中，教師要重新審視教材中的實驗，從實驗器材整合、實驗方法比較的視角，讓學生從本質上真正理解和把握實驗原理。如在電學實驗中，有關滑動變阻器選擇和使用，通過實際例題說明什么情況要選擇變化范圍大的滑動變阻器，什么情況又要選擇變化范圍小的滑動變阻器。分析滑動變阻器何時用限流式連接，何時用分壓式連接。在高考實驗中總會出現探究性實驗，因此教師要以基本實驗為基點，拓展問題呈現的形式，挖掘問題的視角，設置探究的實驗情境，讓學生學會探究，培養學生的科學思維能力。

3 結語

愛因斯坦曾經說過：“發現問題比解決問題更重要”，在高中物理實驗教學中，立足基礎，突出細節，引導學生發現、分析和解決問題。在探究性實驗中，要放手讓學生探究，允許學生失敗，培養學生的科學探究精神，提高探究能力，為培養學生的物理核心素養而努力。

[1] 江蘇省教育考試院.2017年江蘇省普通高中學業水平測試(必修科目)說明[M].南京：江蘇教育出版社,2016.

[2] 孫福如.2016年江蘇高考物理實驗題賞析[J].物理之友，2016，(12).

①名師簡介卞望來，男，中學物理高級教師，無錫市中學物理學科帶頭人，主要研究高中物理教學。