1、江苏高考物理实验2008年江苏高考物理实验分析与复习策略金陵中学 徐锐一、从08江苏省物理考试说明看物理实验试题的考查(一)2008年与2007年考试说明内容方面对实验能力要求的变化07年实验能力要求08年实验能力要求有独立完成考试大纲“知识内容表”中所列的实验，明确实验目的，理解实验原理，掌握基本的实验方法。能根据实际要求，控制实验条件，使用实验仪器，进行实验操作，观察、记录、处理实验数据，得出实验结论。能灵活地运用已学过的物理理论、实际方法，使用基本的实验仪器，自行设计和完成简单的实验，并对实验现象和结果进行物理判断或作出物理解释。能独立完成“知识内容表”中注明“实验、探究”的内容，明确实
2、验目的，理解实验原理和方法，控制实验条件。会使用实验仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，对结论进行一定的分析与评价。能在实验过程中，发现问题，提出问题，并制定解决方案。能运用已学过的物理理论、实验方法、实验仪器支解决问题，包括简单的设计性实验。(二)2008年与2007年考试说明内容方面对实验部分内容的变化07年物理实验内容08年的实验内容1、长度的测量1、速度随时间的变化规律(必修1)2、研究匀变速直线运动2、力的合成和分解 力的平行四边形定则(必修1)3、探究弹力和弹簧伸长的关系3、加速度与物体质量、物体受力的关系(必修1)4、验证力的平行四边形定则4、恒力做功与
3、物体动能变化的关系(必修2)5、验证动量守恒定律5、验证机械能守恒定律(必修2)6、研究平抛物体的运动6、决定导体电阻的因素(选修3-1)7、验证机械能守恒定律7、测量电源的电动势和内电阻(选修3-1)8、用单摆测定重力加速度8、用油膜法估测分子的大小(选修3-3)9、测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）9、单摆的周期与摆长的关系(选修3-4)10、描绘小电珠的伏安特性曲线10、测定玻璃的折射率(选修3-4)11、把电流表改装为电压表11、验证动量守恒定律(选修3-5)12、测定电池的电动势和内电阻13、用多用电表探索黑箱内的电学元件14、练习使用示波器15、传感器的简单应用16、测定玻
4、璃的折射率删除的物理实验1、长度的测量2、探究弹力和弹簧伸长的关系3、研究平抛物体的运动4、把电流表改装为电压表5、用多用电表探索黑箱内的电学元件6、练习使用示波器7、传感器的简单应用新增物理实验1、加速度与物体质量、物体受力的关系2、恒力做功与物体动能变化的关系实验表述与实验目的的修改07年物理实验08年物理实验1、研究匀变速直线运动1、探究速度随时间的变化规律2、用单摆测定重力加速度2、探究单摆的周期与摆长的关系3、测定金属的电阻率3、探究决定导体电阻的因素(三)2008年与2007年考试说明内实验器材与实验误差没有变化07年物理实验器材08年物理实验器材刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平
5、、秒表、电火花计时器（或电磁打点计时器）、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱、温度计。刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、点火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱，温度计（选修3-3）等。说明：没有变化07年物理实验误差与有效数字08年物理实验误差与有效数字认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差，知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差，能在某些实验中分析误差的主要来源，不要求计算误差。知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果，间接测量的有效数字运算不作要求。认识误差问题在实验中的重要性，
6、了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差。知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果，间接测量的有效数字运算不作要求。说明：没有变化(四)、2008年与2007年考试说明对实验考试形式与比例的变化07年试卷形式与比例08年试卷形式与比例填空题（对部分物理实验内容）简答题用于考查实验和选考内容实验（包含在以上各部分内容中）约13%。实验（包含在以上各部分内容中）：15%左右今年与往年不同，实验考查内容与相应知识考查内容融为一起，在必考模块中，一共列出了7个考查实验，在选考模块中共列出4个考查的实验。
7、 但问题随之而来。明确考查的实验个数减少，这样做是削弱了实验的地位吗？考查的重点突出了，删去的实验是否重要？高考考试说明与平时新课程的教学要求矛盾吗？仔细揣摩，前思后想，本人提出如下看法。（1）考试说明中精简实验，突出了复习的重点，只构成高三复习教学建议，可以影响新课程的新课教学，但不应是新课程教学的指导手册。2008年重点考查的实验是明确的，应当是2008年的备考重点，既不是对删去2007年所列实验的否定，也不应去展望2009年也会列出这几个实验。变化是当今的特征。（2）基于第（1）点，这并非削弱实验教学的地位，反而在动态中指引新课程教学的健康发展。高一、高二的新课程教学更应加大分组实验的教
8、学力度，不能对今年说明中未列的实验采用消极的态度。其实，在实验器材日益丰富的今天，分组实验和课堂演示或随堂实验已经无明显区分的界限，从学生实践能力的形成出发，要尽可能多地让学生在课后做，或课后到实验室做。实验室应当是更为开放、选择性更为灵活的、器材更为现代化的，只有这样才能达到“能在实验过程中，发现问题、提出问题，并制定解决方案”的能力。（3）高考重点实验重点复习。实验条目后冠以“（实验、探究）”，说明这些实验具备更多的能力要求或可以考查的途径。考试说明应当是复习教学的指导性依据，将重点实验重新回顾，有必要开放实验室让学生动手做一做，只有在做的背景下，学生的感受才深刻，实验器材的功能才能熟悉，
9、才“能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去解决问题”，才能进行“简单的设计”。（4）所列实验与传统的实验器材不一定一一对应。在研究方式趋于开放的学习情境中，在测量器材不断更新的时代，实验器材不再局限于传统的学生实验器材或演示器材，实验的复习教学应关注DIS数字实验系统给中学实验带来的显著变化。这应当是江苏省作为教育大省向教育强省过渡的信号。（5）关注演示实验的教学功能。新课程教学中最大的变化是教和学的方式都发生了显著的变化，物理以“观察和实验为基础”，很多生动的课堂教学都有生动或耐人寻味的实验情境。而且，新的教材中提供的很多新鲜的实验素材也会给命题者带来契机，命题者会在“会观察、分析实验
10、现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，对结论进行一定的分析和评价”的指导下寻找命题的着落点。(6)近年来，对实验技能和方法的考查更加突出，要求对实验原理有着更高层次的领悟才能正确迁移和运用。对利用图象和数学方法来分析实验问题也有很强的倾向性。但都不能完整地看出考生的主观分析的思想痕迹。而利用简答题的形式考查物理实验，给学生作答的空间延长，主观意识、实践层面便于体现，学生纯粹从实验原理的角度完成实验的解答已经成为昨日黄花，而建立在操作层面上的实验题应多加关注。(7)实验考核比例约15左右，“稳中求变、逐渐过渡”。说明江苏省高考对于实验的考查的力度在逐渐加大。2005年实验题分值从20分提高至2
11、2分，2006年又提高到23分， 2007年22分（不含选择题），2008年将约占总分15，在20分左右，总体上实验考查的比例趋于稳定。二、分析全国07各地高考展望江苏08实验考查趋向（一）实验基础知识和基本仪器07年份及考卷考点内容备注天津理综卷游标卡尺的读数上海卷示波器的使用天津理综卷示波器的使用广东卷欧姆表的使用、读数、螺旋测微器的读数（二）力学实验07年份及考卷考点内容考查知识与能力备注天津卷研究匀变速直线运动数据处理与原实验相近江苏卷研究牛顿第二定律分析原理、误差，并根据实验结果研究问题大纲中没有列出的实验海南卷研究牛顿第二定律分析原理、误差大纲中没有列出的实验广东卷研究匀变速直线运
12、动数据处理、并通过运动研究力在原基础上提升上海卷研究平抛运动分析原理、数据，得出结论用所学规律研究问题上海卷研究变速直线运动从图象、获取信息，分析物体运动用所学规律研究问题四川卷研究平抛运动基本仪器的选择，实验过程分析与判断原实验全国卷II用单摆测定重力加速度实验过程中的误差分析原实验北京卷研究变速直线运动选择器材、测量数据、数据处理、得出结论在实验的处理方法有创新全国卷I验证动量守恒分析过程，得出结论、作出判断一般弹性碰撞（三）电学实验07年份及考卷考点内容题型备注全国卷II半偏法测电流表的内阻仪器选择、误差分析原实验山东卷伏安法测电阻仪器选择、电路设计、实物图连接、实验方法和结论原有实验原
13、理进行简单设计四川卷测电阻电动势与电阻实验原理分析、数据的处理方法、实验误差分析用测电动势与内阻的原理，并通过全电路欧姆定律研究问题上海卷测电阻用电路的基本规律分析其实验原理，得出结论并作出相应判断大纲中没有列出的实验上海卷研究电源输出功率运用电路的基本规律，分析实验原理，并作出相应的判断大纲中没有列出的实验广东卷测电阻根据要求选择电路，并用多用电表进行电路故障分析有创新江苏卷描绘电学元件的伏安特性曲线仪器的选择、电路分析，数据分析与处理，结论的分析与评估与小灯泡伏安特性类比重庆描绘小灯泡的伏安特性曲线分析电路故障电路分析海南测电阻根据全电路欧姆定律，分析实验原理，得出实验结果用所学过的知识解
14、决问题宁夏测电源电动势与内阻改装电压表，再用伏安法测电源电动势与内阻，实物图连接。比原实验多个电表改装(四)实验命题趋势分析1考情分析通过以上对07年全国各地区的试卷分析可以看出，高考实验的考点主要有：常用的基本物理实验仪器、物理分组实验、设计性实验、探究性实验。考查中要求学生具有独立完成实验的能力，包括理解实验原理、实验目的及要求，了解材料、用具，掌握实验方法步骤，会控制实验条件和使用实验仪器，会观察、分析和解释实验中产生的现象、数据，并得出合理的实验结论，会分析实验误差。要求学生能根据要求灵活运用已学过的物理知识、实验方法(科学研究方法)和常用实验仪器，能理解实验原理、处理实验数据、评估实
15、验结论，分析实验误差，并能设计简单的实验方案并处理相关的实验问题。2基本实验类型分析07年的高考，实验能力要求的逐渐提高，直接考查考试大纲中明确要求学生独立完成的原实验很少。随物理新课程的实施，创新实验题(非原学生的分组实验)在近年来高考题中频繁出现，创新实验可分为迁移类实验、应用型实验、设计型实验、“研究性学习”类实验等类型。1迁移类实验(如07江苏第12题)：这类实验题具有如下特点：它们基本上都不是课本上现成的实验，但其原理、方法以及所要求的知识均是学生所学过的，即用“学过的实验方法”、“用过的仪器”进行新的实验，以考查其基本实验能力和理解、推理、迁移的能力。(如07江苏第12题)2应用型
16、实验(如07重庆17题第2小题)：这类实验题具有如下特点：它们基本上以生活、生产和现代科技中的某一实际问题为背景立意命题，且多以信息题的形式出现，要求学生能够从题给的文字、图表中捕获有效信息，运用所学的基础知识来解答。3设计型实验(07广东卷第13题第5小题)：这类实验一般要求学生根据题目提出的目的、要求和给出的器材，设计出实验方案。要求深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，具有较强的创新能力。能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，进而设计出实验方案。4“研究性学习”类实验(07上海卷第16题)：这类实验题具有如下特点：以学生在开展研究性学习的活动中所遇到的问题为背
17、景命题，要求学生根据题给条件设计某些实验方案，或给出一些仪器（或实验步骤）来求解某个物理量，或对某些设计出的实验，分析其实验数据得到规律，并对可能产生的误差进行分析。如果试题是要求设计方案，其答案往往具有开放性，侧重考查学生的发散思维能力和创新能力。如果试题是对某些设计出的实验进行数据和误差分析，则要求学生具有扎实的基础知识和实验能力。3考向走势通过对高考实验试题的分析，结合08江苏考试说明，今年的物理实验要注重下列几个问题：(1)仪器的使用是实验考核的基础内容。对“说明”中列出的仪器，要了解其基本原理、使用方法、注意事项。在“说明”中“知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果”，因
18、此，要能正确读出直接测量仪器的读数。(2)“说明”中要求独立完成的实验仍是考查的重点。近年来，高考实验题虽然跳出了课本分组实验的范围，但原实验的考查仍时常会出现，很多试题只是在原实验的基础上增加一些考查内容，但基本原理与方法没有改变。(3)设计性实验是考查的热点。设计型实验类试题对考生的要求较高，要求考生能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，能深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，还要具有较强的创新能力。(4)探究性实验是新课程背景下最值得关注的题型。在08江苏高考“说明”中，很多学生分组实验原本是“验证性”实验而改成了“探究性”实验，其目的是改变学生的学习方法，注
19、重科学探究过程与科学探究方法。因此，08年江苏高考应该会重视科学探究方法的考查。三、例谈08高考实验复习策略虽然在高考实验题中，出现学生做过的原实验题不多，但所有类型的实验有共同的特点，所用实验的器材均是“说明”中要求掌握的，所有实验均是用所学过的物理知识通过“说明”要求实验的基本方法去解决问题。由此可见，在高考实验复习中，仍然以“说明”中要求的掌握的仪器与实验为中心，会正确使用仪器，会正确读数，了解每个实验的目的、原理、方法、误差。并做适当的迁移练习。(一)测量仪器的使用与读数规则基本仪器在08“说明”已明确列出，但有几个困惑的问题：示波器的使用要不要掌握？基本仪器的读数如何统一？电压表与电
20、流表在使用的选择？天平的使用与读数要不要复习？DIS数字传感器与光电门等仪器要不要掌握？滑线变阻器的选择是学生的难点等问题。1示波器的使用在08“说明”中基本仪器列出了13个，与07年考试大纲相同，唯一不同的加一个“等”字。在07年考试大纲的“内容与要求”对示波器的要求与说明中“了解示波管的构造和基本原理，知道示波管、示波器的应用”，而在08“说明”对示波器的要求与说明中“示波器的工作原理不作要求”。07年“全国I卷”与“上海卷”均考到了示波器的使用。所以，笔者认为示波器的使用仍然属于高考要求之内，只是对示波器的工作原理不作要求。2基本仪器的读数从市教研室组织的高三物理期末统测反馈情况来看，对
21、基本仪器的读数，很多教师与学生存在困惑，从误差理论来看，直接测量的读数的确是一个复杂的问题。如电表，严格来讲，电表的读数由两个因数决定，一是电表的最小刻度，二是电表的级数。正确读数应该按照最小刻度的十分之一估读，即：仪表的读数=精确数+最小刻度估读的十分数(十分之几)而最后的测量结果表达，而要受到仪器的误差级别的限制，不同仪器误差的级别不同，一般仪器误差的大小共分为七个等级，即0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0。根据仪表的级数可以确定电表的测量误差。中学实验所用的电表大多数在2.5级。2.5级的电表表明其相对额定误差为2.5%。它们之间的关系可表示如下： 仪器误差量程仪表等
22、级%例如：如图1所示，用量程为15伏的伏特表测量时，若表的等级为2.5 级，读数结果应如何表示？图1解析：从电压表上的读数应该是：U=7+0.5=7.35V而根据电表的误差级数，V(取一位有效数字)所以，测量值的表达为，U=3.4V从上面的例子来看，这种电表十分之一估读没有必要，只要求五分之一估读就可以了。综上所述，在直接测量中读出的测量值的有效数字的最后一位要与读数误差所在的一位取齐，因而测量仪器读数规则为：测量误差出现在哪一位，读数就应相应读到哪一位。在中学阶段一般可根据测量仪器的最小分度来确定读数误差出现的位置。对于常用的仪器可按下述方法读数：在直接测量中读出的测量值的有效数字的最后一位
23、要与读数误差所在的一位取齐，因而测量仪器读数规则为：测量误差出现在哪一位，读数就应相应读到哪一位。在中学阶段一般可根据测量仪器的最小分度来确定读数误差出现的位置。对于常用的仪器可按下述方法读数：最小分度是1的仪器，测量误差出现在下一位，下一位按十分之一估读。如最小刻度是1mm的刻度尺，测量误差出现在毫米的十分位上，估读到十分之几毫米。图3图2例如：图2电压的最小刻度为0.1V，所以应该十分之一估读。指针指在0.7与0.8之间，读者认为在它们十分之四处，所以估计为0.04，读数为0.74V，最后一位为不可靠数据。图3电压的的读数为1.00V，虽然正对着1，因此表可以读到小数点后二位，此因用此表测
24、量的数据在小数点后均保留两位。最小分度是2或5的仪器，测量误差出现在同一位上，同一位分别按二分之一或五分之一估读。如学生用的电流表0.6A量程，最小分度为0.02A，误差出现在安培的百分位，只读到安培的百分位，估读半小格，不足半小格的舍去，超过半小格的估读，以安培为单位读数时，百分位上的数字可能为0、1、29；学生用的电压表为15V量程，最小分度为0.5V，测量误差出现在伏特的十分位上，只估读到伏特的十分位，估读五分之几小格，以伏特为单位读数时，十分位上的数字可能为0、1、29。例如：图4电流表的最小刻度为0.02A，所以按二分之一估读，因此可以认为在0.14与0.16之间，所以读数为0.15
25、A。图5电压表的最小刻度为0.5V，按五分之一估读，指针可以认为在3.5到4.0间的五分之二，所以读数为3.7V。图5图4图6下列仪器在最小分度间不进行估读：游标卡尺只要求读数是游标最小分度值的整数倍；机械秒表和指针式电子秒表在最小分度间不进行估读；欧姆表的刻度因不均匀，一般不要求估读，指针靠近哪条刻度线，就读哪条刻线的数值。 图7例1：用10分度的游标卡尺测量一个物体的长度(如图6所示)，首先读出游尺上的零所对应主尺上的精确读数1.2cm，再通过主尺上的刻度线与游尺上对齐的该度读数小数点后的第二位0.03cm，则该物体的长度为1.23cm，这里没有估计值。例2：如图7所示是机械秒表，秒针0.
26、1s跳动一次，转一圈为30s，秒针转一圈，分针动一格，所以如图7的读数为96.4s，没有估读。3电表的选择电表的选择在实验考查中频频出现，主要是考虑电表的量程，在复习过程中，一般要求测量值不于小电表量程的三分之一，不大于电表量程。有时量程不够，会通过电表的改装原理用电阻箱或给定的定值电阻将电表的量程扩大。但在复习中有这样的问题，测量值在三分之一以下是否一定不可行？电表的量程是否一定要大于电路中的最大电学量？就此问题，我们从几个具体的试题进行分析。图8例如：(东南大学07自主招生第7题)用伏安法测定一电阻器的电阻，阻值约为5，提供的器材有：电压表：代号V，量程3V，内阻15k；电流表：代号A1，
27、量程3A，内阻0.2；电流表：代号A2，量程300mA，内阻1；变阻器：代号R1，11000，额定电流0.3A；变阻器：代号R2，150，额定电流1A；电池组：代号E，电动势3V，内阻0.3；开关，代号K，以及导线若干。为了精确测定该电阻器(代号Rx)的电阻，要求测出一组包括0在内的电压和电流数据，为了实验能正常进行，并尽量减小测量误差，而且要求滑动变阻器使于调节，则电流表应选用_(填代号，下同)，变阻器应选用_。该题用的是分压电路，则待测电阻上的电压最大可以调节到3V，及电阻上的最大电流可能达到0.6A，电流表如何选择A1，最大电流只能偏转五分之一，而选用A2电流表，电阻中的最大电流将超出电
28、流表的量程，这里出现了矛盾。根据题目的要求“为了精确测定该电阻器(代号Rx)的电阻，要求测出一组包括0在内的电压和电流数据，为了实验能正常进行，并尽量减小测量误差”，只有控制滑线变阻器，使得待测电阻上的电流不超过300mA进行实验，所以电流表选择A2。图9例如： (2006年北京卷) 某同学用图9所示电路，测绘标有“3.8 V,0.3 A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象。 除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择: 电流表：A1 :(量程100 mA，内阻约2)； A2 :(量程0.6 A，内阻约0.3)； 电压表：V1 (量程5 V，内阻约5k)； V2 (量程15 V，内阻约15k
29、)；滑动变阻器：R1 (阻值范围010)；R2 (阻值范围02k )；电源：E1(电动势为1.5 V，内阻为0.2 )； E2(电动势为4 V，内阻约为0.04 )；为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表_，电压表_,滑动变阻器_，电源_.(填器材的符号)此实验的电流表是选A2而不选择A1，如何选择A1虽然对测量值的精度会高于A2，但该实验并不是测电阻，而是要绘制小灯泡的伏安特性曲线，为了能反映小灯泡在不同电压下电流与电压的关系，所以电压必须要从0到3.8V之间，用A1绘制出的伏安特性曲线的变化范围就比较小。从两个例题可以看出，电表的选择应该根据实验的要求，不能机械地规定出框框条条让学生死
30、记硬背，同时也告诉学生，只是在大多数情况下，测量的电学量不小于量程的三分之一，最大电学量不超过电表的量程。4滑线变阻器滑线变阻器在电学实验中是一个重要的实验器材，它可以改电路中的电流与电压。由滑线变阻器可以组成两种电路，即分压电路与限流电路。对滑线变阻器在实验中应该注意下列几个问题：1 两种电路的连接，分压如图10(a)所示，限流电路如图10(b)所示。滑线变阻器最大电流的计算，图(a)电路中当滑线变阻器滑动头滑至最左边时通过电路R0的电流为滑线变阻器的最大电流；图(b)电路中，当滑线变阻器的滑动头滑至最右边时，流过电路R0的电流与通过滑线变阻器的电流之和为滑线变阻器的最大电流(此问题学生难易理解)。图11例：(07江苏卷的第12题)要描绘某电学元件（最大电流不超过6m，最大电压不超过7）的伏安特性曲线，设计电路如图11所示，图中定值电阻R为1K，用于限流；电流表量程为10m，内阻约为；电压表（未画出）量程为10，内阻约为10K；电源电动势为12，内阻不计。（）实验时有两个滑动变阻器可供选择：a、阻值到2
