高考物理實驗命題特點與備考策略黃梅一中物理組：干記炎物理學是一門以實驗為基礎的科學，物理學中許多重要的定律、概念和理論都是通過實驗，并對大量的物理現象進行分析、歸納、比較和綜合后總結出來的，就高考而言，不論是理科綜合能力測試還是單學科的高考，都十分重視考查實驗能力，全國普通高等學校招生統一考試大綱中更提出要考查“設計和完成實驗的能力”。實驗能力的考查歷來是高考的重點。對于學生來說：這又是薄弱的環節。因此，高中物理實驗的復習應引起高度的重視。一、近年高考物理實驗命題特點1、注重對基本實驗操作、方法和原理的考查近年來的試題立意與定位均較好，一方面可以引導在教學和復習中重視實驗的操作，另一方面要求實驗的教學與復習，特別是驗證性實驗，不能只是簡單地按課本的要求進行重復性的操作，更應理解實驗的原理和方法。切合中學的教學實際，對中學的實驗教學與復習將起到良好的導向作用。注重對實驗原理、實驗方法的理解和應用，著重考查學生對基本實驗方法和遷移靈活運用能力，同時在其他題型中增加了以演示實驗和學生實驗為背景設計的試題。需要注意的是，2006年以后，高考對實驗能力的考查要求有所提高。以往第一個實驗題考查重點在于實驗的操作和讀數，第二個實驗題一般是課本中的重要學生實驗的拓展或變式，主要考查電學實驗的設計能力，2007年全國I卷第一個實驗題考查示波器的使用。要求提高學生的動手能力。并掌握各旋鈕的作用。全國II卷第二個實驗題考查了半偏法測電流表的內阻，要求學生在掌握實驗原理的基礎上，正確選擇測量器材和進行誤差分析，這在能力上的要求進一步提高。2、繼續突出對實驗能力的考查，堅持采用實驗設計試題近年來高考中的實驗題已由側 重于考查實驗儀器的使用、基本操作等最基礎的實驗能力，向著更側重于考查對實驗原理的理解、實驗方法的靈活運用等更高層次的能力要求轉變，要求考生運用學過的實驗原理和方法，選擇合適的儀器，設計出合理的測量電路去解決新的實驗問題，這些問題來源于課本，但不再拘泥于課本上規定的實驗，實驗試題與課本上完全相同的很少，基本上都對課本中原有的實驗進行了改編。通過考查一些簡單的設計性實驗來鑒別考生獨立解決新問題的能力和知識的遷移能力，也體現了新的課程改革對學生實踐能力和創新精神的要求，有利于引導中學物理教學重視基本實驗、常規實驗、變形實驗，重視培養和提高學生的實驗能力和素質。不僅要求考生掌握考綱所要求的基本實驗和基本儀器的使用，還要求考生能夠靈活地運用所學過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問題。3、實驗試題常考常新以2006年試題為例，實驗試題即體現了對學生的實踐能力和創新精神的考查，又不脫離當前中學物理實驗教學的實際。實驗題中仍然以電學試題為主導，其中全國1、2卷和北京卷除考查電學外還都考查了一道光學題，全國1卷考了雙縫干涉實驗、全國2卷和江蘇卷都考了測玻璃的折射率，全國2卷巧妙地設計成一面電鍍銀的玻璃磚，在特定的條件下，考查學生的靈活應變能力，以及正確表述操作方法的能力。北京卷在單縫衍射的遷移能力，特別是它的第二題除了考查基本實驗儀器的選擇外，還考查了學生對圖象的理解，給出的是學生不常見的RU圖，考查學生理解圖象的意義并能從圖象的截距、斜率獲得信息，應用到PU圖象之中去，且要求考生能夠正確理解兩圖象縱軸截距的不同含義，否則很難得到高分。此題設計巧妙，不僅考查了學生的實驗理解和應用的能力，還考查了學生理解和應用圖象的能力，考查物理學科的綜合能力，具有很好的區分度。2007年全國卷I、II和北京卷，此及全國各省、市卷都是實驗題以一大題帶一小題。雖然考查的內容不同，要求不同，但都突出考查了學生的能力。給命題提供了很大的空間。相比之下，上海卷中實驗題考查的面廣，分四個小題，其中有驗證性實驗題、探究性實驗題，測量性實驗題和分析性實驗題，覆蓋面廣，有相當的難度。二、未來幾年高考實驗考查最新動向實驗能力的考查在物理高考中一直占有相當重要的地位，物理高考力圖通過在筆試的形式下考查學生的實驗能力，同時也希望通過考查一些簡單的設計性的實驗來鑒別學生獨立的解決新問題的能力，“遷移”能力。高考物理實驗試題從不同內容、不同層次、不同能力要求來考查學生的實驗能力，力圖較好的區分和鑒別不同水平學生的實驗能力。實驗試題的設計本著“來源于教材而不拘泥于教材”的原則，有利于引導中學物理教學重視基本實驗、常規實驗，注重培養和提高學生的實驗能力和素質。近幾年來，高考物理科將保持一定的穩定性和連續性，更加貼近中學教學的實際，注意與中學執行新課程大綱和課程標準的密切配合，因此，未來幾年高考實驗考查估計將繼續突出實驗能力的考查，堅持采用實驗設計試題。同時要關注高考物理試卷中實驗題一個新的變化即考查課本上所列的一些探究性實驗，這正是新課程改革教材的特點，反映新課程探究的理念。1、重視設計性實驗和探索性實驗從近幾年的高考物理實驗試題的設置來看，要求特別重視實驗能力的培養和提高，認真做好教材中規定的基本實驗，充分理解和掌握實驗內容，在此基礎上，能利用已學知識、原理和方法在題設的條件和情境下，按照題設的要求制定出實驗方案，選擇實驗器材、安排實驗步驟、設計實驗數據的處理方法及實驗誤差分析，逐漸提高實驗遷移能力和設計、解決簡單新穎情境實驗的能力。2、關注新課程的改革方向在新課程改革的大背景下，高考對實驗的考查已從簡單的實驗知識和操作技能轉向考查實驗思想、方法等綜合實驗素養和設計、創新等綜合實驗能力上，探索性實驗的出現就是很好地體現。隨著新課改的實施，探究性、設計性的實驗題將成為高考的熱點，平時實驗中應注意發現問題、提出問題，并進行探究，每完成一次實驗，必須再進行思考，完成該實驗還有哪些新方案，該實驗還有哪些其他用途，以此來提高自己的探究能力和創新能力。由于探究性、設計性實驗是考生實驗能力的較高體現，通過它不僅可以考查考生對實驗的一般能力，更重要的是可以考查考生對實驗的創新能力。所以預測今后高考在兼顧考查課本實驗的基礎上，會更注重對課本實驗的拓展和延伸考查，甚至會在全新的實驗環境中進行考查。因此在第二輪復習中要將精力放在理解實驗原理和方法上，再通過測試和練習總結出實驗設計的一般原則和思路。3、重視經歷實驗的過程對于特別要求經歷探究過程的實驗，不僅要注意這些實驗的結果及相關限制條件，還應注重實驗的過程。三、高考實驗復習備考策略我們學校對實驗的復習，主要滲透在各章復習中。具體作法是：一輪復習，讓實驗與知識復習同步走，把實驗教學跟各章知識教學同步進行，每章單元測試訓練，必須覆蓋本章實驗內容；二輪復習，實驗作為一個專題用8到10課時復習，突出電學中的穩恒電流測電阻的實驗，安排兩次訓練檢測；三輪復習，在每次綜合測試卷中，實驗主要突出兩個方面訓練：一是高考的重點和熱點實驗訓練，二是前期學生掌握得不好的實驗重溫鞏固訓練。我們認為以下幾個方面是實驗復習的重點和基礎。1、基本儀器的使用如：天平、彈簧秤、秒表、電流表、電壓表、打點計時器、螺旋測微器、游標卡尺、多用電表等；還要求了解這些儀器的基本結構，熟悉各主要部件的名稱，懂得工作（測量）原理，掌握合理的操作方法，更要會正確讀數，明確注意事項等。2、實驗操作訓練動手操作是實驗的核心，沒有操作過的實驗即使是最簡單的實驗題也不一定會解答完整。電路連線類實驗就屬于操作類實驗，但電路連線題的錯誤率歷年都很高，這說明考生的實際操作能力亟待加強。把實際操作通過紙畫畫線不述出來也是一種能力，必須通過實驗后的書面訓練進行強化。3、一些處理實驗數據的簡單方法如：列表法（把被測物理量分類列表表示出來）、平均值法（把待測物理量的若干次測量值相加后除以測量次數）、圖像法（把實驗測得的量按自變量和因變量的函數關系在坐標平面上用圖像直觀地顯示出來，然后連成平滑的曲線，畫出的圖像應盡量穿過較多的點，避免畫成拆線形狀）等，通過數據處理，往往可以從一些表面上難以覺察的、似乎毫無聯系的數據中找出內在的物理規律。4、設計實驗的方法近年高考實驗題已從考課本實驗向設計性實驗方面進行轉移，但實驗的原理、方法仍是課本實驗中所學過的，關鍵是將課本實驗的原理、方法轉變為自己的設計能力，并能用來解決某些新情景下的實驗問題，以提高自己的實驗設計和分析能力。解決此類問題的關鍵是由學過的物理學規律來確定實驗原理；由實驗原理來確定需測量的物理量；再據此選擇必要的測量儀器、實驗裝置、實驗步驟等。只有做到理論聯系實際，把儀器的使用、原理的理解、知識的遷移、方法的應用等與創新意識相結合才能正確地解決設計性實驗問題。正因為如此，可以預測設計性實驗題會繼續成為命題的重點和熱點。5、演示實驗和課本中附加的小實驗近年高考已向演示實驗和小實驗拓展，如：自感現象、光電效應等實驗題都是演示實驗，演示實驗在物理教學中有重要的示范作用，在培養學生實驗能力方面有著不可替代的作用，復習中要將所有演示實驗的原理、方法、數據處理方法等弄清楚，全面提升實驗能力。四、第二輪實驗復習的幾點建議1、加強學生對基本儀器使用能力的培養對各種基本的實驗儀器【如：刻度尺、秒表、游標卡尺、螺旋測微器、天平、彈簧秤、萬用表、電壓表、電流表、電阻箱、滑動變阻器。】要掌握其構造原理、使用方法、選取量程、連線、讀數等。特別是讀數，要明確哪些基本實驗儀器是需要估讀，哪些是不需要估讀。2、加強學生實際操作訓練實物連線，實驗步驟排序、糾錯、補漏，實驗誤差的排除、錯誤的糾正等。這些都是實際作用的全真模擬，如果學生沒有動手做過這些實驗就不可能答好這些問題。復習中，可開放學校的實驗室，讓學生重溫實驗的實際操作。3、加強學生對實驗數據的分析處理能力的訓練對實驗數據進行正確的處理，從而得出正確的實驗結果，是實驗全過程的一個重要的環節。主要有三個方面。（1）分析推理：能夠根據自身的實驗知識和題目給定的條件，對實驗問題進行邏輯推理和論證，得出正確的結論或作出正確的判斷，并能把推理過程正確的表達出來。（2）數據處理方法：剔除錯誤數據，根據數據畫圖象，根據圖象推理論，求平均值，列表法、描跡法等。同時，在數據處理中，還必須加強學生應用數學處理物理問題的能力培養。（3）誤差分析：在實驗中，產生誤差的原因很多。系統誤差是實驗原理不合理而引起，因而要從原理和儀器本身去排出。偶然誤差是因某種偶然因素而產生的，應通過多次實驗取平均值來排除。誤差雖然要求不高，但通過誤差分析可加深學生對實驗本身的深入理解，同時也培養了學生的觀察能力、發現問題的能力和分析解決問題的能力。4、重視學生對實驗的思想方法及原理的深刻理解和熟練掌握實驗的主要思想方法：等效方法【如：“碰撞中的動量守恒”實驗中，用小球的水平位移代替小球的水平速度；電流場模擬靜電場等】累積法【如：測單擺振動周期】控制變量法【如：研究加速度與作用力及物體質量的關系】留跡法【如：紙帶上打點記錄小車的位置；用描跡法畫平拋運動軌跡，用沙擺顯示振動圖象。】實驗方法及步驟、儀器的選擇、數據的處理等一切與實驗有關問題是從實驗原理中派生出來，只要抓住實驗的原理，理解實驗原理和方法的確切含義、適用條件、許多問題就會迎刃而解。5、重視設計實驗方法的培養近年高考特別重視考察學生的實驗遷移能力，這類試題是對大綱規定的實驗加以拓展創新的試題。但實驗原理不會超過中學物理基本知識的范圍，所用的實驗儀器和實驗方法是大綱規定實驗中所介紹的。當然有的試題中會出現一些新的儀器，甚至會在題中簡介它的作用和使用方法。很明顯，實驗設計它是建立在理解實驗原理和完成學生實驗的基礎之上，因此學生必須在掌握“知識內容表”中所列的實驗，才能將實驗原理和方法遷移到新的實驗問題中，具有設計新的實驗的能力。附專題訓練專題一：基本儀器的使用和讀數1、有效數字：帶有一位不可靠數字的近似數字稱為有效數字（1）有效數字的位數： a3.9，3.90，3.900分別是二位、三位、四位有效數字，最末一位為不可靠的b0.39，0.039，0.0039都是兩位有效數字寫成科學記數法為：3.9101，3.9102，3.9103，若3600km，如果全部是有效數字，就不用科學記數法，要寫成科學記數法則也應為3.600103km（2）有效數字的運算： 若題中物理量采取的是幾位有效數字，則結果也應該是幾位有效數字2、需要估讀和不需要估讀的儀器：（1）需要估讀的儀器：（關鍵是確定好最小分度） 刻度尺、螺旋測微器、電表、天平、彈簧秤（2）不需要估讀的儀器： 游標卡尺、水銀氣壓計、機械秒表、電阻箱3、游標卡尺、螺旋測微器、電表和機械秒表的讀數：（1）游標卡尺和螺旋測微器游標卡尺按照精度的不同可分為三種：10分游標，精度0.1mm;20分游標，精度0.05mm;50分游標，精度0.02mm游標卡尺的讀數方法是：以游標0刻度線為準在主尺上讀出整毫米數，再由游標讀小數即：主尺的整毫米數（格數精度）水銀氣壓計讀數與之相似螺旋測微器的螺距為0.5mm，可動刻度為50等分，所以最小刻度為0.01mm也就是其精度，即能準確讀到0.01mm位，在千分位上估讀其讀數方法是：主尺讀半毫米以上的長度，然后找出可動刻度上的第幾條刻度線與固定刻度上的水平橫線重合，讀出半毫米以下的刻度并估讀一位即：固定刻度示數（格數精度）估讀值（2）電表和機械秒表電表的讀數首先要看量程，并注意每一最小分度值，特別是量程為0.6A的電流表和量程為15V的電壓表，以及多用表的歐姆檔的讀數方法機械秒表的長針是秒針，每轉一周是30s，最小分度為0.1s，不能估讀比0.1s更短的時間；短針是分針，每轉一周是15min最小分度是0.5min專題二：電學實驗一、伏安法測電阻，電路與器材的選取問題1、實驗器材的選擇（1）儀器選擇的原則安全因素：電表讀數不能超過量程，電阻類元件電流不能超過其最大允許電流誤差因素（包括系統誤差和偶然誤差）：為減小系統誤差應采用內阻小電表，應用內阻大的電表；為減小偶然誤差電表的讀數應不小于量程的1/3耗電因素：一般較少用到（2）變阻器的選擇：除了搞清限流法和分壓法外，在分壓接法中，應選擇電阻小而額定電流大的變阻器；在限流接法中，應選擇電阻值與電路中其他電阻比較接近的變阻器（3）在一些特殊問題中，選擇電壓表、電流表還應根據變阻器可能存在的不同連接方式來加以判斷，有時需反復推敲逐個排除2、電流表內外接法的選擇 所謂內、外接法是相對電流表的位置而言的無論哪種接法，都會由于電表的內阻影響而帶來測量誤差從下表的分析可以看出，合理的選擇接法有利于減小誤差比較項目電流表內接法電流表外接法電路VARxVARx誤差原因由于電流表內阻的影響，電壓表測量值偏大，結果偏大由于電壓表內阻的影響，電流表測量值偏大，結果偏小測量結果RxRVRxRx適用條件Rx遠大于RARx遠小于RV（1）若Rx、RA、RV的大小大致可估計，可用以下三種方法來選擇內、外接法：當Rx較大，滿足Rx遠大于RA時，應采用內接法，因為此時電流表的分壓作用很小當Rx較小，滿足Rx遠小于RV時，應采用外接法，因為此時電壓表的分流作用很小當Rx的大小難以斷定時，可采用計算臨界值的方法確定大小即算出臨界電阻，若RxR0則視為大電阻，若RxR0則視為小電阻（2）若Rx、RA、RV的大小關系事先沒有給定，可用圖示試觸法確定內VARx外接法用電壓表的一個接線柱分別試觸M、N兩點，觀察先后兩次試觸時兩電表的示數變化情況，如果電流表的示數變化比電壓表的示數變化明顯，說明接M點時電壓表分流作用引起的誤差大于接N點時電流表分壓引起的誤差，這時應采用內接法反之則應采用外接法RxR0abP3、滑動變阻器的限流接法和分壓接法的選擇（1）通常情況下（滿足安全條件），由于限流電路能耗較小，結構連接簡單，因此，優先考慮以限流接法為主（2）在下面三種情況下必須選擇分壓接法要使某部分電路的電壓或電流從零開始連續可調節，只有分壓電路才能滿足分壓接法如果實驗所提供的電壓表、電流表量程或電阻元件允許通過的最大電流較小，采用限流接法時，無論怎樣調節，電路中實際電流或電壓都會超過電表量程和電阻元件允許的最大電流、電壓，為了保護電表或元件，必須采用分壓接法限流接法RxR0abP如果所用變阻器阻值遠小于待測電阻阻值，在用限流接法時，待測電阻上的電壓、電流變化不大，不利于多次測量求平均值或用圖像法處理數據因此要用分壓接法4、例題分析【例1】用伏安法測金屬電阻Rx（約為5）的阻值，已知電流表內阻為1，量程為0.6A，電壓表內阻為幾k，量程為3V，電源電動勢為9V，滑動變阻器的阻值為06，額定電流為5A，試畫出測量Rx的電路圖【例2】測一個阻值約為25k的電阻，備有下列器材：A.電流表（量程100A，內阻2k）B.電流表（量程500A，內阻300）C.電壓表（量程10V，內阻100k）D.電壓表（量程50V，內阻500k）E.直流穩壓電源（電動勢15V，允許最大電流1A）F.滑動變阻器（最大電阻1k，額定功率1W）G.導線若干（1）電流表應選 ，電壓表應選 （2）畫出測量Rx的原理圖+二、多用表的操作規程多用表在作為電流表和電壓表使用時，其使用和讀數與安培表、伏特表無異。而作為歐姆表使用時，則問題較多，應重點關注。其總的原則是，首先估測待測電阻的大小，選擇合適的檔次，即選檔（通常按大量程檔向小量程檔的次序選擇），然后調零，再進行測量以下幾個具體問題要重視：1、機械調零和歐姆調零的區別2、中值電阻的含義3、紅、黑表筆的接法與內外電路的關系4、表盤刻度的差異【例3】多用電表表頭的示意圖如上圖所示。 當指針位置如圖中灰三角箭頭所示,則測量的是_,測量結果為_.當指針位置如圖中白三角箭頭所示,則測量的是_,測量結果為_. 當指針位置如圖中黑三角箭頭所示,則測量的是_,測量結果為_. 當指針位置如圖中黑三角箭頭所示,正確操作后發現指針的偏轉角很小,那么接下來的操作步驟應該依次為:_,_,_.測量結束后應將選擇開關撥到_或者_. 無論用多用電表進行何種(直流)測量,電流都應該從_表筆經_插孔流入電表.三、實物電路圖的連接實物電路圖的連接看似簡單，但是最容易出錯，是考生普遍存在的問題。其錯誤主要表現在：連線交叉