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高考物理实验试题分数占物理分数约为15%,得分率一直不高,成为影响考生考试成绩提高的瓶颈,因此如何在复习中提高实验复习的效率,掌握有效的复习方法,是值得探讨与研究的。下面从高考实验要求和去年试题特点来确定高考实验的复习策略,以期对有效提高学科成绩起到指导作用。
一、对2010年高考物理实验题的分析
新课标高考大纲对实验能力的要求增加“探究”二字,实验设计可以考查学生的科学探究能力,实验步骤可以充分体现新课标要求的过程与方法,学生的实验习惯能够很好地体现学生的科学素养水平,可以体现新课标的情感和价值观。从去年全国15份的高考实验试题不难发现:充分体现新课标强调过程和方法,更加关注实验的“过程”的考查。如实验的操作过程、数据的处理过程、误差的分析过程、实验结论的认证与评价过程、规律的应用过程、理论的探究过程等。主要涉及了四个方面的能力考查:制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估,其代表了实验能力的核心,通过这四方面能力的考查基本上可以判断实验能力的高低。具体如下:
1、制定计划与设计实验:主要考查了以下两方面的能力
(1)根据实验目的及条件选择合适的实验仪器。例如,福建卷第19(3)题、全国新课标卷第22题、北京卷第21(1)题等,都是通过实验仪器的选择来考查制定计划与设计实验方面的能力。
(2)根据实验目的及条件设计合理的实验方案。例如,天津卷第9(3)题,该题是通过实验方案的设计来考查制定计划与设计实验方面的能力。
2、进行实验与收集证据:主要考查了以下四方面的能力
(1)基本实验仪器的使用。涉及的实验仪器包括多用电表、电阻箱、电压表、电流表、螺旋测微器等。对这些仪器的使用包括操作和读数两个方面的要求。例如,山东卷第23(2)题考查的是对多用电表的操作能力。例如,安徽卷21(1)题考查的是对螺旋测微器进行正确读数的能力。
(2)对实验步骤的理解与把握。例如,北京卷第21(1)。
(3)要求连接实物电路图。例如,全国Ⅰ卷第23 题、全国Ⅱ卷第23 题、海南卷第13 题。
(4)要求判断电路故障。例如,山东卷第23(2)题。
3、分析与论证:考查了以下三方面的能力
(1)利用描点作图法处理数据。例如,浙江卷第21题。
(2)根据实验现象经过逻辑推理获得实验结论。例如,福建卷第19(1)题。
(3)利用物理量之间的逻辑关系推导计算获得实验结果。例如,全国新课标卷第23(3) 题。
4、评估:主要考查了以下四方面的能力
(1)评估实验过程与结果。例如,广东卷第34(2)题要求对实验结果进行评估。
(2)评估误差改进实验方案。例如,天津卷第9(3)题要求对实验方案的可行性进行评估。
(3)评估实验方法。例如,山东卷第23(1)题要求对一种实验方法相对于另一种实验方法的优越性进行评估。
(4)评估实验数据。例如,浙江卷第21(1)题要求对实验数据的质量进行评估。
二、实验复习策略
1、加强对基本仪器使用能力的培养
对各种基本的实验仪器:刻度尺、秒表、游标卡尺、螺旋测微器、电火花或电磁打点计时器、天平、弹簧秤、多用电表、电压表、电流表、电阻箱、滑动变阻器,要掌握其构造原理、常规使用方法(甚至在一些特殊情况下的用途)、选择量程及规格、操作、读数等,即要会原理、会调、会用、会装、会读。特别是读数,要明确哪些基本实验仪器是需要估读,哪些是不需要估读。尤其要注意的是游标卡尺、螺旋测微器、多用电表和滑动变阻器。
2、重视基本实验原理的理解和延伸,培养探究创新能力
针对高考实验命题素材主要来自教材中的学生实验,即“不脱离教材而又不拘泥于教材”这一特点,可将学生实验在内容上进行延伸讨论,改变实验目的和要求、实验控制条件、测量对象、实验仪器、实验图景等,提出新的实验课题及实际问题,培养学生改进原有实验和设计新实验的能力,注重实验的主要思想方法:等效方法、累积法、控制变量法、留迹法、微小量测量放大法等。例如:
(1)研究匀变速直线运动:延伸到测量速度、加速度、动摩擦因素的多种方法。
(2)验证动量守恒定律:巧妙设计用小球的水平位移代替小球的水平速度,将不可测量量转化为可测量量。
3、设置实验专题,组合实验板块,提高实验设计能力
组合命题成为实验考题的新亮点,将实验方法进行归纳串讲,将各个实验的共性、规律性的东西进行归类总结。专题复习的优越性在于能够很好地总结、归类,进一步突出放大实验思想原理以及方法,同时也为自然的迁移创造条件。如:
同一物理仪器在不同实验中的应用,设置专题“打点计时器的应用”,由打点计时器记录位置、时间的应用出发,进而测定v、a、F、Ep、Ek等,来完成力学中的一系列实验。
同一实验的不同设计方法,设置专题“测电阻的方法”,可以用欧姆表法、伏安法、伏伏法、安安法、替代法、比较法、半偏法、电桥平衡法等;也可设置专题“测电源电动势和内阻的方法”,可以用伏安法、伏箱法、安箱法、两伏法、两安法、补偿法测量,去年高考物理实验题中,江苏省、上海市、广东省3个省市涉及“测定电源电动势和内阻”的实验。
同一方法能完成许多实验,可以设置专题“插针法测光学仪器的折射率”,不仅可以测两面平行的玻璃砖的折射率,也可以测三棱镜、半圆形玻璃砖等其它光学仪器的折射率。
进行归纳式的专题复习,有助于学生在整体上审视高中物理清晰的思想,克服思维定势,增强发散思维能力,更有效地为设计实验做好准备,真正提高学生的实验能力。
4、加强对实验的评估,培养分析处理数据的能力
对实验数据进行正确的处理,从而得出正确的实验结果,是实验过程的一个重要的环节。主要有三个方面。
(1)分析推理:能够根据自身的实验知识和题目给定的条件,对实验问题进行逻辑推理和论证,得出正确的结论或作出正确的判断,并能把推理过程正确的表达出来。比如探究单摆的振动周期和摆长关系的数据分析,可以根据测量的数据画出T-L、T-L2或者T2-L等各种可能的图示,找出两者之间的关系。
(2)数据处理方法:剔除错误数据,根据数据画图象,根据图象推理论,求平均值、列表法、描迹法等。同时,在数据处理中,应加强应用数学处理物理问题的能力培养。
(3)误差分析:系统误差要从原理和仪器本身去排出,偶然误差通过多次实验取平均值来排除。通过误差分析可加深学生对实验本身的深入理解,同时也培养了学生的观察能力、发现问题的能力和分析解决问题的能力。
近几年高考试题,实验数据处理考查越来越频繁,应用数学工具处理物理问题,是学好物理的基本素养。尤其要重点关注作图法处理数据,作图法处理数据在力学,电学实验里都有所考查。目前此类题目正在从画直线向画曲线方面发展,要引起足够的重视。如二极管的伏安特性曲线、小灯泡的伏安特性曲线等这些都是曲线。
5、注重教材的演示实验和课后小实验,增强实验实际操作能力
近几年高考试题中不断出现演示实验、课后小实验。复习实验时一定要全面了解所有的演示实验及课后小实验。高考在命题时总希望把“做过实验的”和“没有做过实验的”有所区分;同时,不亲自做一做,很难发现问题,也很难达到对问题的真正理解。对课本中设计的许多地方也有许多不同的看法,甚至加以改进,加深了对实验步骤的理解与把握。比如《验证动量守恒定律》中被碰的小球一定要放在那很难站得直的小支柱上吗?
可先利用实验录象规范学生的实验操作行为,再安排学生到实验室进行实验操作复习。由学生独立地、认真地、带有探究性地做过课本上的分组实验、演示实验、小实验;清楚地理解实验的原理、思想、方法;从中观察到一些物理现象,探究现象的发生原因;实物连线,实验步骤排序、纠错、补漏,实验误差的排除、错误的纠正等。
最后,应关注最近几年全国各地的高考实验命题走向和试题设计意图。力、电实验占主导,重视非热点实验、著名实验和实验复习的全面性。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部制订 普通高中物理课程标准[S].北京:人民教育出版社,2003.
[2]杜明荣.2010年高考物理实验试题评析[J]. 基础教育课程,2010,(9).
[3]王如海.中学物理实验的想法转换[J].山西教育,2003,(12).
[4]胡勤智.重视物理实验培养创新能力[J]. 教学仪器与实验,2005,(10).
一、对2010年高考物理实验题的分析
新课标高考大纲对实验能力的要求增加“探究”二字,实验设计可以考查学生的科学探究能力,实验步骤可以充分体现新课标要求的过程与方法,学生的实验习惯能够很好地体现学生的科学素养水平,可以体现新课标的情感和价值观。从去年全国15份的高考实验试题不难发现:充分体现新课标强调过程和方法,更加关注实验的“过程”的考查。如实验的操作过程、数据的处理过程、误差的分析过程、实验结论的认证与评价过程、规律的应用过程、理论的探究过程等。主要涉及了四个方面的能力考查:制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估,其代表了实验能力的核心,通过这四方面能力的考查基本上可以判断实验能力的高低。具体如下:
1、制定计划与设计实验:主要考查了以下两方面的能力
(1)根据实验目的及条件选择合适的实验仪器。例如,福建卷第19(3)题、全国新课标卷第22题、北京卷第21(1)题等,都是通过实验仪器的选择来考查制定计划与设计实验方面的能力。
(2)根据实验目的及条件设计合理的实验方案。例如,天津卷第9(3)题,该题是通过实验方案的设计来考查制定计划与设计实验方面的能力。
2、进行实验与收集证据:主要考查了以下四方面的能力
(1)基本实验仪器的使用。涉及的实验仪器包括多用电表、电阻箱、电压表、电流表、螺旋测微器等。对这些仪器的使用包括操作和读数两个方面的要求。例如,山东卷第23(2)题考查的是对多用电表的操作能力。例如,安徽卷21(1)题考查的是对螺旋测微器进行正确读数的能力。
(2)对实验步骤的理解与把握。例如,北京卷第21(1)。
(3)要求连接实物电路图。例如,全国Ⅰ卷第23 题、全国Ⅱ卷第23 题、海南卷第13 题。
(4)要求判断电路故障。例如,山东卷第23(2)题。
3、分析与论证:考查了以下三方面的能力
(1)利用描点作图法处理数据。例如,浙江卷第21题。
(2)根据实验现象经过逻辑推理获得实验结论。例如,福建卷第19(1)题。
(3)利用物理量之间的逻辑关系推导计算获得实验结果。例如,全国新课标卷第23(3) 题。
4、评估:主要考查了以下四方面的能力
(1)评估实验过程与结果。例如,广东卷第34(2)题要求对实验结果进行评估。
(2)评估误差改进实验方案。例如,天津卷第9(3)题要求对实验方案的可行性进行评估。
(3)评估实验方法。例如,山东卷第23(1)题要求对一种实验方法相对于另一种实验方法的优越性进行评估。
(4)评估实验数据。例如,浙江卷第21(1)题要求对实验数据的质量进行评估。
二、实验复习策略
1、加强对基本仪器使用能力的培养
对各种基本的实验仪器:刻度尺、秒表、游标卡尺、螺旋测微器、电火花或电磁打点计时器、天平、弹簧秤、多用电表、电压表、电流表、电阻箱、滑动变阻器,要掌握其构造原理、常规使用方法(甚至在一些特殊情况下的用途)、选择量程及规格、操作、读数等,即要会原理、会调、会用、会装、会读。特别是读数,要明确哪些基本实验仪器是需要估读,哪些是不需要估读。尤其要注意的是游标卡尺、螺旋测微器、多用电表和滑动变阻器。
2、重视基本实验原理的理解和延伸,培养探究创新能力
针对高考实验命题素材主要来自教材中的学生实验,即“不脱离教材而又不拘泥于教材”这一特点,可将学生实验在内容上进行延伸讨论,改变实验目的和要求、实验控制条件、测量对象、实验仪器、实验图景等,提出新的实验课题及实际问题,培养学生改进原有实验和设计新实验的能力,注重实验的主要思想方法:等效方法、累积法、控制变量法、留迹法、微小量测量放大法等。例如:
(1)研究匀变速直线运动:延伸到测量速度、加速度、动摩擦因素的多种方法。
(2)验证动量守恒定律:巧妙设计用小球的水平位移代替小球的水平速度,将不可测量量转化为可测量量。
3、设置实验专题,组合实验板块,提高实验设计能力
组合命题成为实验考题的新亮点,将实验方法进行归纳串讲,将各个实验的共性、规律性的东西进行归类总结。专题复习的优越性在于能够很好地总结、归类,进一步突出放大实验思想原理以及方法,同时也为自然的迁移创造条件。如:
同一物理仪器在不同实验中的应用,设置专题“打点计时器的应用”,由打点计时器记录位置、时间的应用出发,进而测定v、a、F、Ep、Ek等,来完成力学中的一系列实验。
同一实验的不同设计方法,设置专题“测电阻的方法”,可以用欧姆表法、伏安法、伏伏法、安安法、替代法、比较法、半偏法、电桥平衡法等;也可设置专题“测电源电动势和内阻的方法”,可以用伏安法、伏箱法、安箱法、两伏法、两安法、补偿法测量,去年高考物理实验题中,江苏省、上海市、广东省3个省市涉及“测定电源电动势和内阻”的实验。
同一方法能完成许多实验,可以设置专题“插针法测光学仪器的折射率”,不仅可以测两面平行的玻璃砖的折射率,也可以测三棱镜、半圆形玻璃砖等其它光学仪器的折射率。
进行归纳式的专题复习,有助于学生在整体上审视高中物理清晰的思想,克服思维定势,增强发散思维能力,更有效地为设计实验做好准备,真正提高学生的实验能力。
4、加强对实验的评估,培养分析处理数据的能力
对实验数据进行正确的处理,从而得出正确的实验结果,是实验过程的一个重要的环节。主要有三个方面。
(1)分析推理:能够根据自身的实验知识和题目给定的条件,对实验问题进行逻辑推理和论证,得出正确的结论或作出正确的判断,并能把推理过程正确的表达出来。比如探究单摆的振动周期和摆长关系的数据分析,可以根据测量的数据画出T-L、T-L2或者T2-L等各种可能的图示,找出两者之间的关系。
(2)数据处理方法:剔除错误数据,根据数据画图象,根据图象推理论,求平均值、列表法、描迹法等。同时,在数据处理中,应加强应用数学处理物理问题的能力培养。
(3)误差分析:系统误差要从原理和仪器本身去排出,偶然误差通过多次实验取平均值来排除。通过误差分析可加深学生对实验本身的深入理解,同时也培养了学生的观察能力、发现问题的能力和分析解决问题的能力。
近几年高考试题,实验数据处理考查越来越频繁,应用数学工具处理物理问题,是学好物理的基本素养。尤其要重点关注作图法处理数据,作图法处理数据在力学,电学实验里都有所考查。目前此类题目正在从画直线向画曲线方面发展,要引起足够的重视。如二极管的伏安特性曲线、小灯泡的伏安特性曲线等这些都是曲线。
5、注重教材的演示实验和课后小实验,增强实验实际操作能力
近几年高考试题中不断出现演示实验、课后小实验。复习实验时一定要全面了解所有的演示实验及课后小实验。高考在命题时总希望把“做过实验的”和“没有做过实验的”有所区分;同时,不亲自做一做,很难发现问题,也很难达到对问题的真正理解。对课本中设计的许多地方也有许多不同的看法,甚至加以改进,加深了对实验步骤的理解与把握。比如《验证动量守恒定律》中被碰的小球一定要放在那很难站得直的小支柱上吗?
可先利用实验录象规范学生的实验操作行为,再安排学生到实验室进行实验操作复习。由学生独立地、认真地、带有探究性地做过课本上的分组实验、演示实验、小实验;清楚地理解实验的原理、思想、方法;从中观察到一些物理现象,探究现象的发生原因;实物连线,实验步骤排序、纠错、补漏,实验误差的排除、错误的纠正等。
最后,应关注最近几年全国各地的高考实验命题走向和试题设计意图。力、电实验占主导,重视非热点实验、著名实验和实验复习的全面性。
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部制订 普通高中物理课程标准[S].北京:人民教育出版社,2003.
[2]杜明荣.2010年高考物理实验试题评析[J]. 基础教育课程,2010,(9).
[3]王如海.中学物理实验的想法转换[J].山西教育,2003,(12).
[4]胡勤智.重视物理实验培养创新能力[J]. 教学仪器与实验,2005,(10).