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1引言
高中物理新课程提出:学生应该在科学探究中受到提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验等七项科学探究要素的训练培养,具体达到27项物理实验能力的要求,物理高考试题对实验内容的考查也是紧紧围绕这些要求命题的.综观近年来的高考物理实验题,大都来源于教材,虽然“探究实验”、“设计性实验”、“创新实验” 等新词不断出现,但教材提供的演示实验、学生实验等经典实验仍然是所有实验命题的基础, 这也完全符合新课程对学生实验能力的考查要求.因为,新課程提出的培养学生的探究和创新能力要求,是建立在符合高中学生的思维发展、实际认知基础和物理知识水平上,而不能有不符合学生实际的过高要求.
近年来,全国及各省、市的自主命题试卷中的实验题在内涵新颖、材料丰富的实验背景下,大多采用陈题出新,注重考查学生利用基本实验原理和方法解决实际问题的能力,试题由知识立意逐渐转变为能力立意,这种“源于教材,异于教材”的命题思路,对中学物理新课程的实验教学起着良好的导向作用,也是今后高考实验命题的基本趋势,对这一课题的研究不仅有利于今后高考实验的复习,而且会对物理课程改革有极大的启示和帮助.下面就此问题谈点看法与感想,与各位同仁交流和共享:
2典型实例
2.1拓展延伸型
例1(2007年全国理综22题第2小题) 碰撞的恢复系数的定义为e=v2-v1v20-v10,其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度,v1和v2分别是碰撞后物体的速度.弹性碰撞的恢复系数e=1,非弹性碰撞的e<1.某同学借用验证动量守恒定律的实验装置(如图1所示)验证弹性碰撞的恢复系数是否为1,实验中使用半径相等的钢质小球1和2(它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞),且小球1的质量大于小球2的质量.
实验步骤如下:
安装好实验装置,做好测量前的准备,并记下重锤线所指的位置O.
第一步,不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上.重复多次,用尽可能小的圆把小球的所落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置.
第二步,把小球2 放在斜槽前端边缘处C点,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后小球落点的平均位置.
第三步,用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度.
上述实验中,
①P点是平均位置,
M点是平均位置,
N点是平均位置.
②请写出本实验的原理,写出用测量量表示的恢复系数的表达式.
③三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球质量是否有关系?.
点评此题是根据学生实验“验证碰撞中动量守恒”的基本原理和步骤设计的一道源于教材又高于教材的实验题,试题取材于普通物理力学中的碰撞实验内容,与教材中“验证碰撞中动量守恒”实验所不同的是,将普通物理中的“碰撞的恢复系数的定义” 的有关内容迁移到本题,符合新课程强调过程与方法在新的情景下的可移植性要求,这样做,既拓展了学生的知识视野,考查了学生的自主学习和快速获取信息的能力,又提高了试题的新颖度,构建了精彩巧妙的实验情景,对涉及到的物理字母含义均作了充分的说明,为解题作了有效的铺垫,使试题既新颖别致、立意深远又没有脱离教材.将原实验中用平抛运动规律研究碰撞后两球的运动情况,碰撞小球、被碰小球在碰撞前后的落点的平均位置点等各知识点直接迁移到试题之中,体现了对基础知识、基本技能和迁移能力的考查,突出了对学生活化知识、自主学习、创造创新等多种能力的考查.
2.2多个实验整合型
例2(2009年福建卷)某研究性学习小组为了制作一种传感器,需要选用一种电器元件.题中有该电器元件的伏安特性曲线图(图略),有同学对其提出质疑,须先进一步验证该伏安特性曲线,实验室备有下列器材:
器材(代号)规格
电流表(A1)量程0~50 mA,内阻约为50 Ω
电流表(A2)量程0~200 mA,内阻约为50 Ω
电压表(V1)量程0~3 V,内阻约为10 kΩ
电压表(V2)量程0~15 V,内阻约为25 kΩ
滑动变阻器(R1)阻值范围0~15 Ω,允许通过最大电流为1 A
滑动变阻器(R2)阻值范围0~1 KΩ,允许通过最大电流为100 A
直流电源(E)输出电压6 V,内阻不计
开关(S)导线若干
①为提高实验结果的准确程度,电流表应选用;
电压表应选用;滑动变阻器应选用.(以上均填器材代号)
②为达到上述目的,请在图2虚线框内画出正确的实验电路原理图,并标明所用器材的代号.
③若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合,请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点?
相同点:
;
不同点:.
点评从表面上看,此题是一个“新题”,不属于教材实验的熟悉内容,但认真研究后却看到,此题是由“测定金属的电阻率”、“描绘小灯泡的伏安曲线”、“传感器的简单使用” 三个基本实验整合串接而成,也是一道“源于教材,异于教材” 的典型好题.涉及电流表的内接和外接、滑动变阻器的分压和限流接法、电路设计的原则和仪器仪表精度的选用、利用图象进行数据分析处理等重点实验考查内容,是在教材原始实验基础上的重组与创新,主要是考查学生对电学仪表的使用技能,学生对基本电路连接的实践动手能力,学生的物理实验素养.在此基础上,进一步考查学生是否能灵活的运用学过的实验知识、实验方法、仪器去处理、分析、研究一些未做过的实验,包括用教材原始实验的设计原则迁移到新实验进行实验设计等,完全符合新课程的考查要求.
高中物理新课程提出:学生应该在科学探究中受到提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验等七项科学探究要素的训练培养,具体达到27项物理实验能力的要求,物理高考试题对实验内容的考查也是紧紧围绕这些要求命题的.综观近年来的高考物理实验题,大都来源于教材,虽然“探究实验”、“设计性实验”、“创新实验” 等新词不断出现,但教材提供的演示实验、学生实验等经典实验仍然是所有实验命题的基础, 这也完全符合新课程对学生实验能力的考查要求.因为,新課程提出的培养学生的探究和创新能力要求,是建立在符合高中学生的思维发展、实际认知基础和物理知识水平上,而不能有不符合学生实际的过高要求.
近年来,全国及各省、市的自主命题试卷中的实验题在内涵新颖、材料丰富的实验背景下,大多采用陈题出新,注重考查学生利用基本实验原理和方法解决实际问题的能力,试题由知识立意逐渐转变为能力立意,这种“源于教材,异于教材”的命题思路,对中学物理新课程的实验教学起着良好的导向作用,也是今后高考实验命题的基本趋势,对这一课题的研究不仅有利于今后高考实验的复习,而且会对物理课程改革有极大的启示和帮助.下面就此问题谈点看法与感想,与各位同仁交流和共享:
2典型实例
2.1拓展延伸型
例1(2007年全国理综22题第2小题) 碰撞的恢复系数的定义为e=v2-v1v20-v10,其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度,v1和v2分别是碰撞后物体的速度.弹性碰撞的恢复系数e=1,非弹性碰撞的e<1.某同学借用验证动量守恒定律的实验装置(如图1所示)验证弹性碰撞的恢复系数是否为1,实验中使用半径相等的钢质小球1和2(它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞),且小球1的质量大于小球2的质量.
实验步骤如下:
安装好实验装置,做好测量前的准备,并记下重锤线所指的位置O.
第一步,不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上.重复多次,用尽可能小的圆把小球的所落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置.
第二步,把小球2 放在斜槽前端边缘处C点,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后小球落点的平均位置.
第三步,用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度.
上述实验中,
①P点是平均位置,
M点是平均位置,
N点是平均位置.
②请写出本实验的原理,写出用测量量表示的恢复系数的表达式.
③三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球质量是否有关系?.
点评此题是根据学生实验“验证碰撞中动量守恒”的基本原理和步骤设计的一道源于教材又高于教材的实验题,试题取材于普通物理力学中的碰撞实验内容,与教材中“验证碰撞中动量守恒”实验所不同的是,将普通物理中的“碰撞的恢复系数的定义” 的有关内容迁移到本题,符合新课程强调过程与方法在新的情景下的可移植性要求,这样做,既拓展了学生的知识视野,考查了学生的自主学习和快速获取信息的能力,又提高了试题的新颖度,构建了精彩巧妙的实验情景,对涉及到的物理字母含义均作了充分的说明,为解题作了有效的铺垫,使试题既新颖别致、立意深远又没有脱离教材.将原实验中用平抛运动规律研究碰撞后两球的运动情况,碰撞小球、被碰小球在碰撞前后的落点的平均位置点等各知识点直接迁移到试题之中,体现了对基础知识、基本技能和迁移能力的考查,突出了对学生活化知识、自主学习、创造创新等多种能力的考查.
2.2多个实验整合型
例2(2009年福建卷)某研究性学习小组为了制作一种传感器,需要选用一种电器元件.题中有该电器元件的伏安特性曲线图(图略),有同学对其提出质疑,须先进一步验证该伏安特性曲线,实验室备有下列器材:
器材(代号)规格
电流表(A1)量程0~50 mA,内阻约为50 Ω
电流表(A2)量程0~200 mA,内阻约为50 Ω
电压表(V1)量程0~3 V,内阻约为10 kΩ
电压表(V2)量程0~15 V,内阻约为25 kΩ
滑动变阻器(R1)阻值范围0~15 Ω,允许通过最大电流为1 A
滑动变阻器(R2)阻值范围0~1 KΩ,允许通过最大电流为100 A
直流电源(E)输出电压6 V,内阻不计
开关(S)导线若干
①为提高实验结果的准确程度,电流表应选用;
电压表应选用;滑动变阻器应选用.(以上均填器材代号)
②为达到上述目的,请在图2虚线框内画出正确的实验电路原理图,并标明所用器材的代号.
③若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合,请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点?
相同点:
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不同点:.
点评从表面上看,此题是一个“新题”,不属于教材实验的熟悉内容,但认真研究后却看到,此题是由“测定金属的电阻率”、“描绘小灯泡的伏安曲线”、“传感器的简单使用” 三个基本实验整合串接而成,也是一道“源于教材,异于教材” 的典型好题.涉及电流表的内接和外接、滑动变阻器的分压和限流接法、电路设计的原则和仪器仪表精度的选用、利用图象进行数据分析处理等重点实验考查内容,是在教材原始实验基础上的重组与创新,主要是考查学生对电学仪表的使用技能,学生对基本电路连接的实践动手能力,学生的物理实验素养.在此基础上,进一步考查学生是否能灵活的运用学过的实验知识、实验方法、仪器去处理、分析、研究一些未做过的实验,包括用教材原始实验的设计原则迁移到新实验进行实验设计等,完全符合新课程的考查要求.