高考实验热点命题调研

一、2007年高考实行新课程标准的实验区和江苏省、上海市的实验题考查形式和内容 　　2007年高考实行新课程标准的实验区有广东、山东、宁夏和海南四省，广东是物理单科卷，满分150分，实验题24分，占16%；其余三省是理科综合卷，（以宁夏卷为例）其中物理满分110分，实验题15分，占14%。高考实验题山东卷为一个大题，其余三省是两个题。内容见下表： 2007年高考实行新课程标准的实验区实验题内容统计表 广东物理1卷第13题 测电阻丝的电阻及直径 广东物理1卷第14题 用打点计时器测加速度 广东物理2卷第13题 测热敏电阻的伏安特性 广东物理2卷第14题 研究河水的流速 山东理综卷（新课程）第23题 测滑动变阻器的全电阻和电阻率 宁夏理综卷（新课程）第22（1）题 电容器的电容的影响因素 宁夏理综卷（新课程）第22（2）题 伏安法测电池的电动势和内电阻 海南理综卷（新课程）第13题 测电阻 海南卷14题 验证质量一定时加速度与合外力力成正比（用打点计时器） 　　江苏省2007年高考实验题共3题，除了第二大题填空题为实验题，其中包括两小题，满分22分外，还有第9题选择题，内容也是实验题（4分），这样实验题就有3题26分，占全卷150分的17%。 2007年高考江苏物理卷实验题内容统计表 江苏物理卷第9题（4分） 测电阻等4个实验 江苏卷12题（9分） 测电学元件的伏安特性 江苏物理卷第13题（13分） 用传感器和计算机绘s-t图象和v-t图象 　　上海市作为教育部批准的独立课程改革实验区，突出学生创新能力和动手能力的培养。2007年高考实验题共5题，是全国所有试卷中实验题最多的。第三大题单列为实验题，其中包括5个小题，满分30分，占全卷150分的20%，也是全国所有试卷中实验题占分比例最多的。 2007年高考上海市物理卷实验题内容统计表 上海物理卷第14题（5分） 小车运动的s-t图象 上海物理卷第15题（6分） 测电阻 上海物理卷第16题（5分） 研究电源的输出功率随外阻的变化情况 上海物理卷第17题（8分） 用单摆验证小球平抛运动的规律 上海物理卷第18题（6分） 气体的V-T图象 　　分析：对照国家教育部考试中心为新课程标准实验区制定的《高考大纲》，该大纲中规定，必考内容实验共11个，2007高考以上6省市考到的有： 　　实验一  研究匀变速直线运动                    2题 　　实验四  验证牛顿运动定律                      2题 　　实验七  测定金属的电阻率（测电阻）            4题 　　实验八  描绘小电灯泡的伏安特性曲线            2题 　　实验九  测定电源的电动势和内阻                1题 　　在共17题中，必考内容实验题11题，占65%。 　　二、2007年高考实行新课程标准的实验区和江苏省、上海市的实验题命题特点 　　社会在发展，科技在进步，物理教科书也在与时俱进。在教科书进步的同时，高考也在不断地改革。2007年高考，无论新课程标准实验区，还是江苏地区，他们的试卷无疑体现了新课程的研究性、探究性、探索性。其中，物理实验题体现研究性、探究性、探索性是2007年高考物理题的新亮点。 　　1．探究性实验，体现物理实验的探究性 　　【样例】广东物理卷第14题（10分）某研究性学习小组发现河水在缓慢流动时有一个规律，河中央流速最大，岸边速度几乎为零。为了研究河水流速与从岸边到中央距离的关系，小明同学设计了这样的测量仪器：如图甲所示，两端开口的“L”型玻璃管的水平部分置于待测的水流中，竖直部分露出水面，且露出水面部分的玻璃管足够长。当水流以速度v正对“L”型玻璃管的水平部分开口端匀速流动时，管内外液面的高度差为h，且h随水流速度的增大而增大。为了进一步研究水流速度v与管内外水面高度差h的关系，该组同学进行了定量研究，得到了如下的实验数据，并根据实验数据得到了v - h 图像，如图丙所示。 v（m/s） 0 1．00 1．41 1．73 2．00 2．45 3．00 3．16 h（m） 0 0．05 0．10 0．15 0．20 0．30 0．45 0．50 　　（1）根据上表的数据和图丙中图像的形状，可猜想v和h之间的关系为_______________；为验证猜想，请在图丁中确定纵轴所表示的物理量，并另作图像，若该图像的形状为         ，说明猜想正确。 　　（2）现利用上述测速器，由河流南岸开始，每隔1米测一次流速，得到数据如下表所示： 测试点距岸距离 x/m 0 1 2 3 4 5 6 管内外高度差   h/cm 0 0．8 3．2 7．2 12．8 20．0 28．8 相应的水流速度 v/ms-1               　　根据v和h之间的关系完成上表的最后一行，对比上表中的数据，可以看出河中水流速度v 与从南岸到河流中央距离x的关系为：           。 　　【命题导读】在对物理学科能力的表述中，课程标准新《高考大纲》（物理），把“实验能力”改为“实验与探究能力”。本题的实验，不是教科书上现成的实验，也不是高考大纲列出的实验，需要考生独立地探究规律，体现实验的探究性。以前的实验题，大多是要求数据，求出结果就可以了。本题要求探索，也就是不仅要知道“是什么”（What？）还要求知道“为什么”（Why？），这对学生的物理素养有较高的要求。 　　【答案】（1）因为，，，，所以，猜想与成正比，图丁中纵轴所表示的物理量为，作出下表，   V2（m/s） 0 1．00 1．99 2．99 4．00 6．00 9．00 9．98 h（m） 0 0．05 0．10 0．15 0．20 0．30 0．45 0．50 并作出下图，因该图象为直线，说明猜想正确。（并可求出，留下一问中用） 　　（2）根据，然后开平方，填入下表： 测试点距岸距离 x/m 0 1 2 3 4 5 6 管内外高度差   h/cm 0 0．8 3．2 7．2 12．8 20．0 28．8 相应的水流速度 v/ms-1 0 0．4 0．8 1．2 1．6 2．0 2．4 从表中看出，河中水流速度v 与从南岸到河流中央距离x的关系为：。即与成正比（v ∝ x）。 　　2．用传感器和计算机实验，体现物理实验的先进性 　　【样例】江苏物理卷第13题：如题13（a）图，质量为M的滑块A放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移—时间（s-t）图象和速率—时间（v-t）图象。整个装置置于高度可调节的斜面上，斜面的长度为L，高度为h。（取重力加速度m/s，结果保留一位有效数字）。 　　现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度，A的v-t图线如题13（b）图所示。从图线可得滑块 A下滑时的加速度a=____m/s，摩擦力对滑块A运动的影响_____（填“明显，不可忽略”或“不明显，可忽略”）。 　　此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过改变_____，可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；通过改变_____，可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系。 　　将气垫导轨换成滑板，滑块 A换成滑块A’，给滑块A’一沿滑板向上的初速度，A’的图线如题13（c）图。图线不对称是由于_____造成的，通过图线可以求得滑板的倾角_____（用反三角函数表示），滑块与滑板间的动摩擦因数_____。 　　【命题导读】实验“研究匀变速运动的规律”，传统做法是用打点计时器，本题用的是位移传感器，它能将滑块到传感器的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块的位移-时间（s-t）图象和速率-时间（v-t）图象，这一变化体现实验器材的现代化和实验方法的先进性，体现了向课程标准和新教科书靠拢的命题趋势。本题不仅考查实验“研究匀变速运动的规律”，也考查实验“验证牛顿第二定律”，实现了一题多考。在有限的时间和题目中考查很多的知识点，“一题多考”是命题的好方法。 　　【答案】（1）下滑时，加速度为；上滑时，加速度为，摩擦力对滑块A运动的影响不明显，可忽略。 　　（2）改变斜面高度h，则改变斜面的倾角，则改变产生加速度的力（），可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；改变滑块A的质量M及斜面的高度h，且使Mh不变，因为，使Mh不变，则F不变，可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系。 　　图线不对称是由于滑动摩擦力造成的，因为在滑块上滑时，加速度的大小为 ，在滑块下滑时，加速度的大小为，在滑动摩擦力不可忽略的情况下，二者不等，图象不对称。从题13（b）图中得，又，所以=。（都对）。从题13（c）图中上滑阶段读出，，，根据得，代入=，已知，则，解得（0．2～0．4都对）。 　　3．设计性实验，体现物理实验的创新性 　　【样例】上海物理卷第15题。为了测量一个阻值较大的末知电阻，某同学使用了干电池（1．5V），毫安表（1mA），电阻箱（0-9999W），电键，导线等器材。该同学设计的实验电路如图（a）所示，实验时，将电阻箱阻值置于最大，断开K2，闭合K1，减小电阻箱的阻值，使电流表的示数为I1＝1．00mA，记录电流强度值；然后保持电阻箱阻值不变，断开K1，闭合K2，此时电流表示数为I2＝0．80mA，记录电流强度值。由此可得被测电阻的阻值为____________W。 　　经分析，该同学认为上述方案中电源电动势的值可能与标称值不一致，因此会造成误差。为避免电源对实验结果的影响，又设计了如图（b）所示的实验电路，实验过程如下： 　　断开K1，闭合K2，此时电流表指针处于某一位置，记录相应的电流值，其大小为I；断开K2，闭合K1，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数为____________，记录此时电阻箱的阻值，其大小为R0。由此可测出Rx＝___________。 　　【命题导读】课程标准教科书的特点之一是，把有些验证性实验改为设计性实验，本题就是设计性实验不是验证性实验。设计性实验的好处是，有利于培养学生的创新能力和思维能力。因为在实验过程中要求学生自己去设计实验方法，选择实验器材，处理实验数据，分析实验误差，得出实验结论。 　　【答案】15．3．75，I，R0。 　　4．探索性实验，体现物理实验的过程性 　　【样例】上海物理卷第16题．某同学设计了如图（a）所示电路研究电源输出功率变化情况。电源E电动势、内电阻恒定，R1为滑动变阻器，R2、R3为定值电阻，A、V为理想电表。 　　（1）若滑动片P由a滑至b时A示数一直变小，则R1和R2必须满足的关系是__________________。 　　（2）若R1＝6W，R2＝12W，电源内电阻r＝6W，，当滑动片P由a滑至b时，电源E的输出功率P随外电路总电阻R的变化关系如图（b）所示，则R3的阻值应该选择（　　） 　　（A）2W。　　（B）4W。　　（C）6W。　　（D）8W。 图a           图b 　　【命题导读】关于电源最大输出功率问题，以前的教科书上有这个实验，过去高考既作为实验题考过，也作为计算题考过。今年上海卷的这个实验题，确有创新之处，第一，它是设计性实验不是验证性实验，第二，求R3的阻值这一问，极具探索性，不特别仔细研究，难以看出A、B两答案的区别，要对实验过程很明白才能解答，命题确实别具匠心。 　　【答案】（1）A示数，欲使滑动片P由a滑至b时A示数一直变小，须使一直变大，因为两电阻之和一定时，当二者相等时并联电阻最大，所以要求R1≤R2。也可以用公式证明：设R1之左为，则右为，则，令分子为，则当时，有最大值，也有最大值。 　　（2）从图b知，当时，电源E的输出功率P最大，所以先排除C、D。如果，则=4，这时滑动片P在b点处，因为此处，所以图象只能有最高点以左的部分，所以A错误，只能选B。 　　对于B，由于，所以=2时便达到最大值，此时滑动片P由a滑至处，，解出（舍去不合理值15．7）， 所以能画出图b， 所以选B。 　　为了进一步研究这个问题，我用电子计算机Excel画出图象如下： 图1 图2 　　作图过程如下：设，从0逐渐增大到6，， ，，设， 　　对于图1，=， 所以最小值是，最大值是，，=，当p在b点时有最大值。 　　对于图2，=， 所以最小值是，最大值是，，=，当p在a、b之间时有最大值。 　　三、2008年高考实验题命题趋向预测 　　2008年高考实验题将会更加靠拢课程标准和新教科书，更加关注新实验、新仪器、新方法，更加注重探究性、探索性、创新性、设计性，但是，也不会丢掉传统性，注重考查主干实验即力学实验和电学实验，注重热点实验。 　　1．必考内容部分的11个实验是重点实验 　　在江苏省2008年《高考大纲》没有发布以前，国家教育部考试中心为新课程标准实验区制定的2007年《高考大纲》可以作为参考。该大纲中规定，必考内容实验共11个，如下： 　　实验一  研究匀变速直线运动 　　实验二  探究弹力和弹簧伸长的关系 　　实验三  验证力的平行四边形定则 　　实验四  验证牛顿运动定律 　　实验五  探究动能定理 　　实验六  验证机械能守恒定律 　　实验七  测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测徽器） 　　实验八  描绘小电灯泡的伏安特性曲线 　　实验九  测定电源的电动势和内阻 　　实验十  练习使用多用电表 　　实验十一 传感器的简单应用 　　2．以下6个实验是高考的常考点即热点 　　实验一  研究匀变速直线运动， 　　实验四  验证牛顿运动定律， 　　实验七  测定金属的电阻率（测电阻）（同时练习使用螺旋测徽器） 　　实验八  描绘小电灯泡的伏安特性曲线 　　实验九  测定电源的电动势和内阻 　　实验十一 练习使用多用电表 　　3．本人预测，由于以下实验是新增加的必考的考点，所以也将成为高考的热点 　　实验四  验证牛顿运动定律（教科书 必修1 P75-78：第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系） 　　实验五  探究动能定理。（教科书必修2 P16-17第6节 探究功与物体速度变化的关系（动能定理实验）含：利用数表软件进行数据处理） 　　4．传感器的简单应用既是《高考大纲》新增加的实验，也是教科书作为单独一章新增加的内容，应该特别予以关注。以下是课程标准教科书与传感器或新技术有关的实验： 　　必修1 P25做一做：借助传感器用计算机测速度 　　必修1 P26科学漫步：气垫导轨和数字计时器 　　必修1 P87做一做：用传感器探究作用力与反作用力的关系 　　选修3-1 P58-60第6节电阻定律：探究导体电阻与其影响因素的定量关系 　　选修3-1 P69数字式多用电表 　　选修3-1 P75-80 第10节 简单的逻辑电路 　　选修3-2 P26 做一做 用电流传感器演示自感对电路中电流的影响 　　选修3-2 P55-72 第六章 传感器 其中第4节 传感器的应用实验 　　四、“实验与探究”复习建议 　　我特别建议要重视和加强对实验的复习，在实验的复习中注意以下几点： 　　实验一定要“动手做一做”。高一、高二上新课时要做，高三物理实验复习时也要再做一遍，这一遍不是简单的重复，而是在原来基础上提高，不一定一节课做一个实验，可以归类做。例如打点计时器实验，传感器实验可以一起做。只有亲手做过实验，才能真正理解原理，记住步骤（不能靠死记硬背），才能知道实验细节问题的重要，才能举一反三，高考命题往往在细节处考查学生学习习惯，在变化中鉴别学习潜能。除教科书上的学生实验外，还有小实验和课外实验，有条件的也要做。 　　实验一定要“用脑想一想”。通过做实验，懂得了实验原理，知道了实验步骤，掌握了仪器使用，学会了误差分析，亲身处理了数据并得出了结论，这是基础，如果没有这个基础，就谈不上提高和扩展。但是光有基础还不够，还要多想、多思，多问几个为什么？还有没有其它方法。例如对测电源电动势和内电阻实验，除伏安法外，还有伏阻法和安阻法等。 　　实验一定要“出新”，要注意探究性实验、探索性实验、设计性实验。注意新的实验方法和手段，如传感器和电子计算机辅助实验。 　　实验一定要“放眼看一看”。有时候你想不到，就要多看书、看杂志。如果看过某杂志上的物理情景相似或解题方法相似的文章，当你在考场上遇到时，就不会慌神，就会从容地应对。 　　实验一定要“重视”。这里强调“重视”，是从思想上和实际上都要重视。历年高考实践证明，实验题比起计算题来，不是太难，多数是基础内容和常规要求，但得分率不是很高，主要原因是重视不够。实验题占分在15%左右，你用在实验的学习和复习时间有15%吗？可以打一个比喻：如果要估中计算题是大海捞针，那么实验题是河水钓鱼，何乐而不为呢？