考查科学探究能力 促进核心素养发展

摘 要：2021年1月，江苏等8省高三学生进行了高考适应性考试.为了更好地让大家了解新课改下的命题，现对新高考适应性考试江苏物理试卷实验题进行深入分析，以管窥当前高考物理实验命题变化动向，同时也对我们今后的物理教学提供有益的参考.

关键词：科学探究;核心素养;案例分析

中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1008-0333（2021）34-0086-02

收稿日期：2021-09-05

作者简介：孙铁斌（1964-），中学正高级教师，从事高中物理教学研究.

为适应新一轮高考制度改革，2021年1月，江苏等8省高三学生进行了高考适应性考试.江苏物理试卷在命题中，遵循新的课程标准，注重以实际问题为命题的载体，精心设计试题，通过情境的创设，在分析和解决真实情境问题的过程中考查科学探究能力，促进核心素养发展，体现了试题的育人功能和导向作用.

一、实验试题

2021年高考适应性考试江苏物理试卷第12题（15分）.用如图1所示的实验装置测量木块与长木板间的动摩擦因数μ.把左端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，载有砝码的木块右端连接穿过打点计时器的纸带，左端连接细线，细线绕过定滑轮挂有槽码，木块在槽码的牵引下运动，通过纸带测量木块的加速度，并测出木块与砝码的总质量M，槽码的总质量m，计算木块与木板之间的摩擦力f.改变M和m进行多次实验.图1

（1）下列实验操作步骤，正确顺序是;

①释放木块;

②接通打点计时器电源;

③将木板固定在水平桌面上;

④调节滑轮高度使细线与木板平行;

⑤将纸带穿过打点计时器的限位孔并固定在木块上.

（2）实验打出的一段纸带如图2所示打点计时器的工作频率为50Hz，图中纸带按实际尺寸画出，则木块的加速度为m/s2;

图2

（3）甲同学测得的数据见下表.

M/kg0.7000.6000.5000.4000.300f/N2.482.18

1.801.501.16

请根据表中的数据，在图3中的方格纸上作出f-M图像;图3

（4）已知重力加速度g=9.80 m/s2，可求得该木块与木板的动摩擦因数μ=;

（5）乙同学用（3）问表中的数据逐一计算出每次测量的μ值，取其平均值作为测量结果.他发现该值比甲同学在（4）问中得出的μ值大.你认为哪位同学的结果更准确？

请简要说明理由.

二、考核目标本题主要考查学生的物理学科核心素养中关于“科学探究：问题、证据、解释、交流等”及“物理观念：重力、弹力、摩擦力、匀变速直线运动”等方面的水平，尤其考查“科学探究”中关于证据和解释要素的水平以及对实验中相关概念的理解.考查科学探究水平的等级达到科学探究的水平4等级和水平5等级——能制订科学探究方案，选用合适的器材获得数据;能分析数据，发现其中规律，形成合理的结论;能用多种方法分析处理数据，用已有的物理知识进行科学解释，能撰写完整规范的科学探究报告，交流、反思科学探究过程与结果.

三、试题解析

第（1）问2分.要求考生写出实验操作步骤的正确顺序.正确顺序应是：③⑤④②①.此问难度并不大，但是部分学生因审题不清，未理解题意，或因平时未真正动手做过实验，将这一问做错.此问考查了考生的阅读理解能力和基本的实验操作能力.

第（2）问4分.要求考生从图中纸带上正确读取数据，并能依据所测量的数据求出木块的加速度大小.正确答案是：0.46-

0.51 m/s2.解决这一问的关键在于考生是否掌握匀变速直线运动的基本规律Δs=aT2，以及考生是否掌握了对记数点的选取方法.此解两种方法皆可：①打点计时器打出的纸带每隔4个点（共5小段）选择一个计数点，则相邻两计数点的时间间隔为T=0.1s，测出计数点间的距离s1、s2、s3（只能获得3组数据），舍去较短的s1（测量误差较大）用较长的两段相邻记数点间的位移s2、s3求a=s3-s2T2=0.50 m/s2.或打点计时器打出的纸带每隔7个点（共8小段）选择一个计数点，则相邻两计数点的时间间隔为T=0.16s，测出计数点间的距离s1、s2（只能获得2组数据），用两段相邻记数点间的位移s1、s2求a=s2-s1T2=0.47 m/s2.②“逐差法”：打点计时器打出的纸带每隔3个点（共4小段）选择一个计数点，则相邻两计数点的时间间隔为T=0.08s，从纸带上得到4个相邻相等时间内的位移s1、s2、s3、s4（只能获得4组数据），则 a=（s3+s4）-（s1+s2）4T2=0.47 m/s2. 此问考查了考生使用基本的器材获得数据的能力、处理数据的能力以及基本的数学运算能力.

第（3）问3分.要求学生能根据表格中所给的数据，正确描绘出图像，如图4所示.此问考查了考生的作图能力和基本的实验素养.图4

第（4）问3分.要求考生能从所作图像中发现的内在规律：函数关系f=f0+kM，并由所给的重力加速度值求出动摩擦因数μ=0.32-0.37.此问考查了考生的由图像获取信息的能力、推理能力及基本的数学素养.

第（5）问3分.要求考生能对所给的两种测量μ的方法所获数值的准确程度进行科学的分析判断.

此问考查了考生对偶然误差、系统误差的不同来源及消除方法的理解和掌握，考查了科学探究过程和结果进行评估、反思的能力.

此题考查了实验探究的完整环节：制定方案-实验操作-获取数据-得出结论-反思交流.要求学生能根据实验原理，能排列出正确的实验步骤，会用纸带法计算物体运动的加速度，利用题中所给出的表格数据，用图象法处理，理解偶然误差、系统误差的不同来源及减小或消除方法.

四、实验题启示

试题中问题设计巧妙、立意新颖，具有创新性，你认为哪位同学的结果更准确，请简要说明理由”增加了试题的开放性，需要考生對偶然误差、系统误差的不同来源及减小或消除方法的理解和掌握，进而做出解释，这对考生的科学探究能力提出了较高的要求，体现了对“能用多种方法分析数据，发现规律，形成合理的结论，用已有的物理知识进行科学解释.”等科学探究素养的考查.

从上面的分析中不难发现，2021年新高考适应性考试江苏物理试卷实验题的情境具有一定的问题性、真实性、探究性和开放性，试题与教材学生实验明显不同，是来自教材学生实验的改编，较好地考查了学生的创新能力.因此，在高三物理实验复习中，要想培养学生的科学探究能力，要想促进学生核心素养发展，就应尽量创设类型多样的、具有一定复杂程度的、开放性的真实情境作为试题的任务情境.只有这样才能达到新课标的要求，才能符合新高考的实验命题要求.

参考文献：

[1]2021年高考适应性考试江苏物理试卷.

[2]蒋炜波，赵坚.物理核心素养的试题命制与评价策略研究[J].物理教学，2020（3）：2-6.

[3]续佩君，王岳，宋诗伟.加强关键能力培养的高中理科教学[J].物理教师，2019（3）：2-6.

[责任编辑：李 璟]