考查科學探究能力 促進核心素養發展
——2021年新高考適應性考試江蘇物理試卷實驗題剖析

孫鐵斌

(江蘇省無錫市輔仁高級中學 214123)

為適應新一輪高考制度改革，2021年1月，江蘇等8省高三學生進行了高考適應性考試.江蘇物理試卷在命題中，遵循新的課程標準，注重以實際問題為命題的載體，精心設計試題，通過情境的創設，在分析和解決真實情境問題的過程中考查科學探究能力，促進核心素養發展，體現了試題的育人功能和導向作用.

一、實驗試題

2021年高考適應性考試江蘇物理試卷第12題(15分).用如圖1所示的實驗裝置測量木塊與長木板間的動摩擦因數μ.把左端帶有滑輪的長木板平放在實驗桌上，載有砝碼的木塊右端連接穿過打點計時器的紙帶，左端連接細線，細線繞過定滑輪掛有槽碼，木塊在槽碼的牽引下運動，通過紙帶測量木塊的加速度，并測出木塊與砝碼的總質量M，槽碼的總質量m，計算木塊與木板之間的摩擦力f.改變M和m進行多次實驗.

(1)下列實驗操作步驟，正確順序是____；

①釋放木塊;②接通打點計時器電源;③將木板固定在水平桌面上;④調節滑輪高度使細線與木板平行;⑤將紙帶穿過打點計時器的限位孔并固定在木塊上.

(2)實驗打出的一段紙帶如圖2所示打點計時器的工作頻率為50Hz，圖中紙帶按實際尺寸畫出，則木塊的加速度為____m/s2；

圖2

(3)甲同學測得的數據見下表.

M/kg0.7000.6000.5000.4000.300f/N2.482.181.801.501.16

請根據表中的數據，在圖3中的方格紙上作出f-M圖像；

圖3

(4)已知重力加速度g=9.80 m/s2，可求得該木塊與木板的動摩擦因數μ=____；

(5)乙同學用(3)問表中的數據逐一計算出每次測量的μ值，取其平均值作為測量結果.他發現該值比甲同學在(4)問中得出的μ值大.你認為哪位同學的結果更準確？

請簡要說明理由____.

二、考核目標

本題主要考查學生的物理學科核心素養中關于“科學探究：問題、證據、解釋、交流等”及“物理觀念：重力、彈力、摩擦力、勻變速直線運動”等方面的水平，尤其考查“科學探究”中關于證據和解釋要素的水平以及對實驗中相關概念的理解.考查科學探究水平的等級達到科學探究的水平4等級和水平5等級——能制訂科學探究方案，選用合適的器材獲得數據；能分析數據，發現其中規律，形成合理的結論；能用多種方法分析處理數據，用已有的物理知識進行科學解釋，能撰寫完整規范的科學探究報告，交流、反思科學探究過程與結果.

三、試題解析

第(1)問2分.要求考生寫出實驗操作步驟的正確順序.正確順序應是：③⑤④②①.此問難度并不大，但是部分學生因審題不清，未理解題意，或因平時未真正動手做過實驗，將這一問做錯.此問考查了考生的閱讀理解能力和基本的實驗操作能力.

第(3)問3分.要求學生能根據表格中所給的數據，正確描繪出圖像，如圖4所示.此問考查了考生的作圖能力和基本的實驗素養.

圖4

第(4)問3分.要求考生能從所作圖像中發現的內在規律：函數關系f=f0+kM，并由所給的重力加速度值求出動摩擦因數μ=0.32-0.37.此問考查了考生的由圖像獲取信息的能力、推理能力及基本的數學素養.

第(5)問3分.要求考生能對所給的兩種測量μ的方法所獲數值的準確程度進行科學的分析判斷.此問考查了考生對偶然誤差、系統誤差的不同來源及消除方法的理解和掌握，考查了科學探究過程和結果進行評估、反思的能力.

此題考查了實驗探究的完整環節:制定方案-實驗操作-獲取數據-得出結論-反思交流.要求學生能根據實驗原理，能排列出正確的實驗步驟，會用紙帶法計算物體運動的加速度，利用題中所給出的表格數據，用圖象法處理，理解偶然誤差、系統誤差的不同來源及減小或消除方法.

四、實驗題啟示

試題中問題設計巧妙、立意新穎，具有創新性，你認為哪位同學的結果更準確，請簡要說明理由”增加了試題的開放性，需要考生對偶然誤差、系統誤差的不同來源及減小或消除方法的理解和掌握，進而做出解釋，這對考生的科學探究能力提出了較高的要求，體現了對“能用多種方法分析數據，發現規律，形成合理的結論，用已有的物理知識進行科學解釋.”等科學探究素養的考查.

從上面的分析中不難發現，2021年新高考適應性考試江蘇物理試卷實驗題的情境具有一定的問題性、真實性、探究性和開放性，試題與教材學生實驗明顯不同，是來自教材學生實驗的改編，較好地考查了學生的創新能力.因此，在高三物理實驗復習中，要想培養學生的科學探究能力，要想促進學生核心素養發展，就應盡量創設類型多樣的、具有一定復雜程度的、開放性的真實情境作為試題的任務情境.只有這樣才能達到新課標的要求，才能符合新高考的實驗命題要求.