高考新考试大纲对实验要求是能够明确实验目的,能理解实验原理,能设计某些简单的实验,能控制实验条件;会选择仪器,会应用仪器,会处理实验数据,会探究实验结论,会对结论进行分析评价。依据考纲的要求,近几年来,全国卷和地方卷高考实验题已跳出了课本分组实验的范围,不仅延伸到演示实验中,而且出现了探究性实验、迁移类实验、应用型实验、设计型实验,甚至还出现了“研究性学习”类实验。这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。下面就几种类型实验的特点及应对策略进行一下总结。
一、探究性实验
这类实验题具有如下特点:选材内容基本是“新”的“旧”实验,从题目设计上其所选的实验问题的情景在教材中都能找到原型,但又都不是教科书中所能找到实验的简单重复,多数以课本实验为背景,通过改变实验条件或增加条件限制,具有一定的新颖性以考查学生在基本实验基础上求新的探究能力。
①滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为。
②滑块与斜面间的动摩擦因数为。
③以下能引起实验误差的是。
a滑块的质量
b当地重力加速度的大小
c长度测量时的读数误差
d小球落地和滑块撞击挡板不同时
解决这类问题的基本思路和方法是:在复习备考中要做好课本上的演示实验和学生实验,明确实验原理、实验方法、熟悉基本仪器的操作与使用,把某些测量仪器的替代仪器也要知道,测量方法的变换都有哪些也要在思维上有所延伸。重点实验最好亲自动手做一遍。
二、迁移类实验
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。
解决这类问题的基本思路和方法是:仔细阅读题目,理解题意,在了解所介绍的实验仪器的基本原理、使用方法的基础上,运用以前所学过的知识、使用过的仪器和做过实验的方法,进行情景迁移、联想类比,就可解决问题。
三、应用型实验
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。
②在有些应用电磁开关的场合,为了安全,往往需要在电磁铁吸合铁片时,接线柱3、4之间从断开变为接通。为此,电磁开关内部结构应如何改造?请结合本题中电磁开关内部结构图说明。 。
③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子。。
解决这类问题的基本思路和方法是:在熟悉各种仪器的使用的前提下,仔细阅读题目,理解题意,从题给的文字、图表中捕获有效信息,从中找出规律,通过联想、等效、类比等思维方法建立与新情景对应的物理模型,并在旧知识与物理模型之间架设桥梁,并将旧知识迁移并运用到新情景中去,然后进行推理、计算,从而解决问题。
四、设计型实验
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。
(3)为了进一步测量待测量滑动变阻器电阻丝的电阻率,需要测量电阻丝的直径和总长度,在不破坏变阻器的前提下,请设计一个实验方案,写出所需器材及操作步骤,并给出直径和总长度的表达式。
解决这类问题的基本思路和方法是:明确实验目的→设计实验原理→根据实验原理设计多种实验方案→对实验方案进行可行性分析,筛选确定最佳方案→根据所定方案选择实验器材→拟定实验步骤→对实验数据进行处理→得出实验结论,并进行误差分析。值得一提的是,依据不同的实验原理选择不同的实验方案时,应遵循科学性,可行性,精确性,简便、直观性这四条基本原则。
五、“研究性学习”类实验
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。
例:(2009年重庆卷)建造重庆长江大桥复线桥高将长百米、重千余吨的钢梁从江水中吊起(图6)、施工时采用了将钢梁与水面成一定倾角出水的起吊方案,为了探究该方案的合理性,某研究性学习小组做了两个模拟实验。研究将钢板从水下水平拉出(实验1)和以一定倾角拉出(实验2)的过程中总拉力的变化情况。
解决这类问题的基本思路和方法是:在熟悉各种仪器的使用方法、基本实验原理、方法和步骤的前提下,仔细阅读题目,理解题意,根据题给要求,广泛联想,设计出合理的实验方案即可。当然,所设计出的方案应尽可能简单、方便。对于数据处理和误差分析的试题,则应根据题目所给的文字、图表等信息进行分析,找出各物理量之间的关系(定性或定量的关系)并总结出其变化规律,把握问题的本质特征。
在复习过程中,无论是哪一种类型的实验题,我们应以掌握常规实验原理、实验方法、规范操作程序、数据处理方法等为本,同时从常规实验中,有意识地、积极地提取、积累一些有价值的方法。逐步过渡到灵活运用学过的实验方法以来适应探究性实验、设计性实验等各种类型的创新性实验。