高考物理实验试题结构特点分析.pdf

第 27卷 第 5期 2007 年 5 月 物 理 实 验 PHYSICS EXPERIMENT ATION Vol 27 No 5 May 2007 收稿日期 2006 12 27 作者简介 黄黎树 1970 男 安徽宣城人 安徽省宣城中学高级教师 安徽师范大学物理教育专业硕士 从事高中物 理实验能力结构分析和科学化测评的研究 高考物理实验试题结构特点分析 黄黎树 方正华 安徽师范大学 物理电子信息学院 安徽 芜湖 241000 摘 要 针对近 11 年高考物理实验能力考查现状 分析了实验试题的结构特点 得出了高考物理实验对学生实验能 力考查的规律 并指出了学生在应试过程中出现的问题 对以后中学物理实验教学及培养学生的实验能力的实践提供依 据 关键词 高考 物理实验 实验能力 中图分类号 G633 7 文献标识码 B 文章编号 1005 4642 2007 05 0035 04 1 问题的提出 目前 我国中学生的实验能力普遍较弱 究其 原因是多方面的 除了实验仪器设备配置不足外 重要原因是多年各级的物理学科考试基本上都是 以考查基础知识为主 书面考查中虽有一部份实 验题 也是纸上谈兵 重理论 轻实验 甚至在黑 板上背实验 的现象在中学教学中屡见不鲜 其有 效性值得怀疑 在传统的物理教学中 实验常常 作为教学的手段来应用 师生很少意识到实验本 身就是学习和教学的目标 从根本上说 在人们的 观念中 实验总处在从属位置 没有独立地位 因 此 加强物理实验教学 培养学生的实验能力 提 高学生的实验能力水平 是关系到国家人才培养 高等学校录取合格人才的重大问题 本文针对近 11 年高考物理实验能力考查现状 实验试题内容 结构特点进行分析 以期发现高考物理实验对学 生实验能力考查的规律 以及学生在应试过程中 出现的问题 对中学物理实验教学及培养学生的 实验能力的实践 提供有力的依据 显然这项工作 具有十分重要的理论和现实意义 2 高考物理实验能力考查的现状 随着高考制度及命题的改革 物理试题命题 越来越显示出科学性和有效性 全国高考的命题 立足于中学 教学大纲 和 考试说明 以及教材规 定的知识范围命题 注意不超不偏不怪 注重能力 的考查 试题稳中有变 且命题每年都有新意 较 好地体现了有利于高校选拔人才 有利于中学物 理教学 有利于课程改革 物理实验一直是高考考查的重点 实验题在 试卷中得到一定程度的重视 从近 11 年的高考 实验题看 已从 高考大纲 中 19 个主要的分组实 验 验证玻 马定律实验有的省市已经删去 范围 内由考查实验的原理 步骤 仪器的选择 实验数 据的处理等 逐渐过渡到对学生实验能力的考查 即要求学生运用所学过的实验原理 方法 使用过 的仪器解决一些立意新颖 灵活的实验问题 强调 对学生的实验操作 实验思维的考查 实验题着 力渗透高考内容改革的重点要求 强化对学生能 力的考查力度 近 11 年的实验试题从仪器的使 用 仪器的改造和开发 电路的设计等多方面设置 了新颖的物理情景 为学生能力的发挥提供了广 阔的思维空间 从命题的趋势看 教学中还应多 关注新教材中新增加的实验 注意新老教材的衔 接 如用多用表探索黑箱内电学元件 示波器和传 感器的使用 双缝干涉测光的波长等内容 注重学 生对较复杂仪器的操作能力和实验思维能力的考 查 分析近 11 年全国高考物理卷 含理综试卷 及实验试题 见表 1 不难看出 除了 1998 年 1999 年 2004 年实验题难度系数较高 难度较容 易外 其他年份实验题难度系数较低 难度较大 都低于全卷的总体难度系数 从近几年高考实验 题数据分析来看 难度系数在逐渐减小 试题难度 增加 每年考生在实验试题方面得分较低 但实验 题的标准差在提高 说明近年高考试卷中实验题 的区分度较好 能将不同实验能力的考生区分开 来 达到通过高考试题的命制来考查考生的实验 能力的目的 表 1 近 11年的全国高考物理卷 含理综试卷全卷 及实验题分析表 年份 全卷实验题 满分均分难度系数标准差满分均分难度系数标准差 19961500 5025 7017 19971500 5224 50170 49 199815081 40 5428 20179 720 573 470 199915076 490 5126 901710 290 614 414 200015078 460 5229 30205 540 283 803 2001 3001830 614920 2002 3001890 635017 2003 3001560 5247154 8750 325 2004 120 物理 28 2 0 23516 331611 140 6966 81 2005 120 物理 24 16 0 34 15 56174 7770 281 05 128 2006 120 物理 24 24 0 37 176 5400 384 75 380 注 表中的统计数据来源于安徽省历年高考物理以及理科综合试题 即全国理综 卷 的分析统计 表中带有 的年份 表明是理科综合测试数据 3 高考物理实验试题内容结构特点分析 近 11 年的全国高考实验题考查的能力分析 统计表见表 2 由高考实验试题考查的能力分析 可知 高考实验试题对实验观察能力考查的较少 主要注重实验操作能力及实验思维能力考查 基 本仪器的操作 使用 读数几乎是每年必考内容 而反映实验思维能力水平指标的内容 例如实验 设计 实施操作 仪器的选取 数据处理等 更是每 年的重点考查内容 实验试题的命制 注重对操 作过程 实验设计等方面的考查 试图通过纸笔型 测试鉴别出考生是否动手和操作过实验 以此来 衡量学生实验能力水平的高低 由于纸笔型考试 难以考查和体现考生的实验观察能力 因此高考 实验题中很少体现出学生的实验能力 这也是今 后高考实验考查 命题值得研究的 近 11 年的全国高考实验题考查的知识范围 实验内容 分值统计见表 3 表 2 近 11 年的全国高考实验题考查的能力分析统计表 年 份 基本仪器基本技能 游标卡尺 螺旋 测微器 米尺 电流表 电压表 滑动变阻 器 多用表 数据处理 数据记录误差分析 电路 连接 实验 步骤 仪器 选择 实验 设计 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 36 物 理 实 验第 27 卷 表 3 近 11年的全国高考实验题考查的知识范围 实验内容 分值统计表 年份题号知识范围题型分值实验内容分值所占比例 1996 6电学选择题4平行板电容器 15力学实验题5验证机械能守恒 16电学实验题6用电流场模拟静电场描绘等势线 17电学实验题6用伏安法测电阻 14 1997 14基本仪器的使用选择题5万用电表的使用 15基本仪器的使用实验题5游标卡尺的使用 16热学实验题6验证玻 马定律 17电学实验题6测电压表的内阻 14 7 1998 18电磁学实验题6测电磁感应系数 19力学实验题5验证牛顿第二定律 20电学实验题6测定未知电阻 11 3 1999 17基本仪器的使用实验题4游标卡尺的读数 18光学实验题6凸透镜成像 19电学实验题7电阻的测量 11 3 2000 9电学选择题4电路故障分析 14力学实验题6验证动量守恒定律 15光学实验题6共轭法测凸透镜的焦距 16电学实验题8测电流表的电阻 16 2001 29 1 电学实验题4电表的选取 29 2 电学实验题8电路图的连接 29 3 电学实验题8实验数据的处理 16 7 200229 1 热学实验题7用验证玻 马定律实验仪器测大气压强5 83 2003 27 1 电学实验题5电阻的测量 27 2 电学实验题3由 U I 图线求电阻的步骤 27 3 基本仪器的使用实验题4游标卡尺读数 27 4 数据处理实验题3实验数据的处理 有效数字 12 5 2004 22 1 基本仪器的使用实验题5螺旋测微器 游标卡尺读数 22 2 电学实验题13电流表改装 校准 设计电路 有效数字 13 3 2005 22 1 力学实验题5验证平行四边形法则 22 2 电学实验题12测量电源电动势和内阻 14 17 2006 22 1 光学实验题5双缝干涉测光波的波长 22 2 电学实验题12测电压表的内阻 14 17 通过对近 11 年的全国高考实验题的分析 可 以看出试题有以下几个主要的特点 1 重视对基本仪器的操作和基本实验方法的 考查 考试大纲 对中学物理实验要求正确掌握操 作的基本仪器有 刻度尺 游标卡尺 螺旋测微器 天平 秒表 电火花计时器或 电磁 打点计点器 弹簧测力计 温度表 电流表 电压表 多用电表 滑动变阻器 电阻箱等 由表 3 可知 近 11 年的 高考实验题中 游标卡尺和螺旋测微器的读数 多 用表的正确操作 滑动变阻器的分压式或限流式 连接 打点计时器纸带处理等经常被考查 如 1997 年的 14 题 15 题分别考查了万用表 游标卡 尺的使用与读数 1999 年的 17 题考查了游标卡 尺 2003 年的 27 1 2 题分别考查了 10 分度 20 分度 50 分度游标卡尺的使用 2004 年的 23 1 题考查了螺旋测微器 游标卡尺的读数 而电磁学 中的电流表 电压表的操作使用几乎每年都考查 到 这就要求考生熟练掌握各种仪器的使用方 法 操作规程 读数规则等 才能适应灵活多变的 高考题 2 重视对实验实际操作的考查 历年高考中 命题者都试图创设一种真实的 实验情景 致力于通过纸笔型的考试考查学生真 37第 5 期 黄黎树 等 高考物理实验试题结构特点分析 实的实验能力 以将做过实验的学生和没有做过 实验的学生区分开来 有时命题者还通过试题的 递进编制试图将不同实验操作能力水平的学生区 分开来 以体现考纲对不同能力层次学生的要求 试题体现的形式多样 如实验步骤排序纠错 补 漏 电路图的连线 纠错 设计电路图 分析实验误 差的来源并为减少实验误差采取的措施等 都与 实验的实际操作过程紧密相关 真正的考查了考 生的实际操作能力 如 1996 年 16 题考查 电流 场模拟静电场 的实验操作 2002 年 29I 1 题考 查了 用验证玻 马定律实验仪器测量大气压强 的实验操作 2004 年 23 2 题考查了 将电流表改 装 校准 设计电路及有效数字 2005 年 22 1 题 考查了 验证力的平行四边形定则 实验操作及注 意事项 2006 年 22 1 题考查了 双缝干涉实验测 光波的波长 的实验操作 这些对中学的物理教 育教学有很好的 积极的引导作用 3 重视对实验数据的分析和处理 对实验数据的正确处理 从而得出正确的实 验结果和结论 是实验过程的重要环节 它体现了 学生实验思维能力水平的高低 这方面内容在试 题中的呈现方式有 剔除错误的实验数据 根据实 验数据通过描点作图 利用图线的外推结论 列表 法 逐差法等处理实验数据 2002 年大纲还开始 要求学生会处理有效数字 如 1996 年 15 题考查 处理纸带 分析数据 进而验证机械能守恒定律 1998 年 18题考查通过物理量之间关系的转化 利用 T 2 C 图像 通过数据处理 测量电磁感应系 数 1998 年 19 题考查误差分析 当平衡摩擦力过 量时 外力与加速度之间的图像关系 2000 年 14 题考查验证动量守恒定律的数据处理问题 15 题 考查共轭法测量凸透镜焦距的数据处理 2002 年 29I 1 题考查 用验证玻 马定律实验仪器测量大 气压强 时的数据处理 2003 年 27 2 题考查用 U I 图求电阻时的计数点的选取 划线求斜率 进 而求电阻值 其中还要求剔除误差过大的点 此题 是应用图线处理实验数据的典型题目 只有理解 和掌握相关的原理和方法 才能正确叙述求值的 步骤并计算出准确的结果 而 27 4 题同样考查 了数据的处理问题 2004 年 23 2 题考查了有效 数字的选取及如何求改装后的电压表的内阻的大 小等 4 电学实验考查较多 由于高中教材中电学实验所占的比率大 且 电学实验与实际生产生活结合紧密 绝大部分学 校均有条件完成这些实验 因此 高考电学实验 考查较多且试题选材灵活 考查范围广 相对于 力学而言 在实验实施和考查过程中 如电学实验 的问题设计 器材的选取 电路图的设计 实验器 材的组装 调试 实验现象的观察 数据的读取 实 验误差的分析及处理等 能很好地对学生的实验 思维能力 操作能力 观察能力进行考查 严格意 义上讲 除了 2002 年没有考查电学实验外 其他 每年均有 如 1996年的 6 16 17 题 1997 年的 17 题 1998 年的 20 题 1999 年的 19 题 2000 年的 9 16 题 2001 年的 29 1 2 3 题 2003 年的 27 1 2 题 2004 年的 23 2 题 2005 年的 22 2 题 2006 年的 22 2 题等 5 体现了 出活题 考能力 的思想 设计性实验具有综合性强 考查全面 能力要 求高等特点 已逐渐成为高考实验考查的热点 近几年高考每年都有设计性实验题 综合性考查 考生创造性地应用已学过的知识 方法 原理灵活 处理具体实验问题的能力 这类试题要求考生有 较强的综合素质 为考生创造能力的发挥提供了 较大的思维空间 如 1996 年的 17 题 1997 年的 17 题 1998 年的 20 题 1999 年的 19 题 2000 年 的 16 题 2002 年的 29 1 题 2003 年的 27 1 题 2004 年的 23 2 题 2005 年的 22 2 题 2006 年 的 22 2 题等 解决此类问题的关键是要由学过 的物理规律确定实验原理 由实验原理确定需要 测量的物理量 再选择测量仪器 实验装置 安排 实验步骤 以获得正确结果 比如 2004 年全国理 科综合 第 22 题 该题要求考生利用所给的实验 器材 结合静电场中的等势点的特点及滑动变阻 器的 2 种接法 即限流和调压 2 种电路的工作原 理设计合理的电路 描绘 2 块平行金属板 AB 间 电场的等势线 该题是 1996 年 16 题的翻新 但 立意更高 更能考查考生的综合能力 再如 2000 年 16 题 要求根据所给器材设计电路测量电流表 的内阻 该题难度较大 尤其是要求将 2 只电流表 并联起来使用 这一点考生不容易想到 上述命 题也启示我们 实验方案的设计不能墨守陈规 要 拓宽视野 有所创新 要对设计的实验方案进行可 行性的分析 力求做到简捷 安全 准确 正确等 下转第 41 页 38 物 理 实 验第 27 卷 学生在操作中对物理实验更感兴趣 对激发学生 创造力和想象空间起到了推动作用 还可以让学 生在学习中尝试自己制作物理学实验 加深对实 验的兴趣 丰富实验的多样性 参考文献 1 赵斌 武甲元 高中物理实验 M 长春 东北师大 出版社 1997 53 57 2 张晗 王安娜 3ds Max8基础教程 M 北京 清华 大学出版 2006 296 298 3 李宇宁 飑三维 3dsMax7 完全学习手册 M 北 京 兵器工业出版社 2005 175 180 4 张昀 3ds max 7 动力学与角色动画 M 北京 中 国电力出版社 2006 75 90 Simulating conservation of momentum in collision using 3dsMax8 BAI Yun College of Science Media Northeast Normal University Changchun 130024 China Abstract With the development of science and technology more and more digital image process ing software are used in classroom as teaching assistant method T aking the conservation of momen tum experiment as example this paper introduces the application of 3dsMax8 software in the teaching of physics demonstration experiment Key words