李申建

[摘 要]

科學探究既是學生的學習目標，又是重要的教學方式。實驗教學是物理教學的重要組成部分，是落實物理課程目標，全面提高學生科學素養(yǎng)的重要途徑。以中考實驗探究題的考查為重點，剖析中考實驗探究題的具體要求，通過對幾道中考題的討論，提出中考實驗探究題復(fù)習教學的基本策略。

[關(guān)鍵詞]

科學探究；實驗；考查；復(fù)習策略

在物理課程中，實驗和科學探究有緊密的聯(lián)系。從科學探究的角度看，實驗是科學探究的重要方式之一；從實驗教學的角度看，在實驗的過程中可以通過科學探究的諸多要素培養(yǎng)科學探究能力。鑒于此，在對教學和學生學習進行評價，特別是對學生學業(yè)考試進行紙筆評價過程中，實驗探究題作為一種主要題型，出現(xiàn)在遼寧省乃至全國的大多數(shù)初中物理學業(yè)考試試卷中，實驗探究題的復(fù)習也成為重要的專項復(fù)習之一。

一、精研《標準》，對必做實驗了如指掌

（一）了解《標準》明確提出要求通過實驗探究的12個問題

1.1.3經(jīng)歷物態(tài)變化的實驗探究過程；2.2.6探究并了解杠桿的平衡條件；2.2.8探究并了解液體壓強與哪些因素有關(guān)；2.2.9探究浮力大小與哪些因素有關(guān)；2.3.3探究并了解光的反射定律，探究并了解光的折射現(xiàn)象及其特點；2.3.4探究平面鏡成像時像與物的關(guān)系；2.3.5探究并知道凸透鏡成像的規(guī)律；2.4.1探究并了解同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引；2.4.3探究并了解通電螺線管外部磁場的方向；2.4.5探究并了解導(dǎo)體在磁場中運動時產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件；3.4.2探究電流與電壓、電阻的關(guān)系；3.4.6探究并了解焦耳定律。

其中2.2.6；3.4.2；3.4.6三個探究課題是較嚴格的定量探究，其他課題則是以定性探究為主。

（二）了解《標準》中提出的7項技能性目標要求

1.1.2會用常見溫度計測量溫度；1.2.2會測量固體和液體的質(zhì)量；1.2.3會測量固體和液體的密度；2.2.1會根據(jù)生活經(jīng)驗估測長度和時間，會選用適當?shù)墓ぞ邷y量長度和時間；2.2.4會測量力的大??；3.4.3會看、會畫簡單的電路圖，會連接簡單的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路；3.4.4會使用電流表和電壓表。

（三）對《標準》中的20個學生實驗進行分類

1.基本操作類實驗。這7項實驗包括了力學、熱學、電學主要儀器的使用，實驗時要求會根據(jù)儀器的量度范圍、操作要求和注意事項正確操作儀器，會根據(jù)儀器的最小分度正確讀取測量的數(shù)據(jù)。

（1）用刻度尺測量長度、用表測量時間。

（2）用彈簧測力計測量力。

（3）用天平測量物體的質(zhì)量。

（4）用常見溫度計測量溫度。

（5）用電流表測量電流。

（6）用電壓表測量電壓。

（7）連接簡單的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路。

訓(xùn)練著力點：熟練掌握基本儀器的使用，測量儀表使用和讀數(shù)。具體包括：一是從選擇儀器（含量程）入手，如電流表、電壓表的選用。二是從儀器的使用規(guī)則入手，如溫度計的使用，用天平測質(zhì)量等。三是從儀器、儀表的讀數(shù)入手，如刻度尺、天平、彈簧測力計、溫度計、電流表、電壓表、電能表等。

對于測量工具的使用一般注意以下幾點：選、調(diào)、放、測、讀、記。對于溫度計、刻度尺、秒表、托盤天平、量筒、彈簧測力計、電流表、電壓表、電能表，注意所測物理量和單位，量程和分度值；刻度尺要估讀到分度值的下一位，托盤天平游碼示值以其左邊線為準，溫度計先定零上還是零下，秒表的小表盤“分”大表盤“秒”，注意秒針的讀數(shù)是否過了30s，等等。

2.測定性實驗有以下4項：

（1）測量物體運動的速度。

（2）測量水平運動物體所受的滑動摩擦力。

（3）測量固體和液體的密度。

（4）測量小燈泡的電功率。

測定性實驗包括了基本操作類實驗儀器的操作，它是基本儀器的操作在具體項目上的應(yīng)用。測定性實驗都是根據(jù)一定的實驗原理進行測量的，如物體的速度大小等于它通過的路程和時間之比；水平運動物體所受的滑動摩擦力大小等于它勻速運動時的水平拉力；固體和液體的密度等于它的質(zhì)量與體積之比；小燈泡的電功率等于它兩端電壓與通過它電流的乘積。

訓(xùn)練著力點：關(guān)注實驗?zāi)康?、實驗對象、其中某一操作的目的、現(xiàn)象和結(jié)論。如“測物質(zhì)的密度”中是為了學會用天平和量筒來測物質(zhì)的密度，原理是公式ρ=m/V，屬于間接測量，器材除天平和量筒外還有燒杯、水、細線等輔助器材。測固體密度要先測質(zhì)量后測體積，主要考慮的是什么？在沒有天平和量筒的情況下怎樣通過一些生活用品或輔助器材來完成實驗？

具體要求做到：使學生會實驗的目的、原理、方法和步驟；會控制實驗條件；會使用儀器，設(shè)計實驗方案；會觀察和解釋實驗現(xiàn)象；會分析、推斷實驗結(jié)果、能得出相應(yīng)的結(jié)論。測定性實驗應(yīng)注意所測物理量與研究對象的統(tǒng)一，如測量某一小燈泡的電功率必定是測量該燈泡的電壓和電流；測量某一運動過程的速度必定是這段運動過程的路程和時間。有時還要關(guān)注測量條件，如通過二力平衡的方法測量滑動摩擦力的大小，必須使被測物體保持平衡狀態(tài)。

3.探究性實驗。這9項探究性實驗占全部實驗項目的45%，探究性實驗不要求在實驗時對所有的科學探究要素面面俱到，而是根據(jù)課題特點側(cè)重部分要素。

（1）探究浮力大小與哪些因素有關(guān)。

（2）探究杠桿的平衡條件。

（3）探究水沸騰時溫度變化的特點。

（4）探究光的反射規(guī)律。

（5）探究平面鏡成像時像與物的關(guān)系。

（6）探究凸透鏡成像的規(guī)律。

（7）探究電流與電壓、電阻的關(guān)系。

（8）探究通電螺線管外部磁場的方向。

（9）探究導(dǎo)體在磁場中運動時產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。

一個好的實驗探究題型考查，需要學生能夠注意以下幾方面：原理要科學、思路要清晰、方法要簡單、操作要可行、現(xiàn)象要明顯。學生能夠動手做好實驗，但不一定能正確地表達這個實驗的有關(guān)問題，從大量的中考科學探究的復(fù)習教學看，很多學生在如何通過書面正確表達探究方面題型存在比較突出的問題，主要是學生不會用物理語言來描述物理過程、現(xiàn)象與結(jié)論。具體表現(xiàn)在，不會區(qū)分直接因素和間接因素的影響、不能正確進行實驗現(xiàn)象的歸因、混淆實驗結(jié)論的因果關(guān)系。

二、科學把握，收集實驗探究題復(fù)習資源

（一）科學探究，重在過程

中考科學探究考查重在過程與方法的考查。一個完整的科學探究過程，一般包括：提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計實驗與制定計劃、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作等七個要素。具體涉及31個基本要求。以下結(jié)合2015年一些省市的案例，簡單分析實驗探究題的考查。

1.（2015·廣東）（1）如圖1中物體的長度是______cm，圖2中電壓表的示數(shù)是______V。

（2）圖3中量筒里水的體積是______mL。

答案為：（1）2.45；14；（2）46

考點：長度的測量；量筒的使用；電壓表的讀數(shù)方法。

點評：此題在《標準》中屬于技能性目標要求，是基本操作類實驗的考查。物理測量中有很多的測量工具，刻度尺、秒表、電流表、電壓表、天平、量筒、彈簧測力計、溫度計等，任何一種工具，一定要注意每一個大格和每一個小格各代表多少?？潭瘸咝枰雷x，其他的測量工具不需要估讀，讀出最接近的數(shù)值。

2.（2015·揚州）物理興趣小組在“探究水果電池電壓”的實驗中：

小明用銅片和鋅片作為電極插入較小的檸檬制成了一個水果電池，如圖所示。小華用銅片和鋁片插入較大的檸檬也制成了一個水果電池。他們分別連通相同的音樂芯片，小華比小明的芯片聲音要響一些。由此他們做出如下猜想：猜想一：水果電池電壓可能與水果的大小有關(guān)。猜想二：水果電池電壓可能與電極的材料有關(guān)。

（1）為了驗證猜想一，小明用同一個檸檬制成水果電池，沿著電極插入的方向不斷慢慢地切去外側(cè)的部分檸檬，分別測出電壓，如表一所示：

分析表中數(shù)據(jù)，說明猜想一是__________（正確/錯誤）的。

（2）為了驗證猜想二，小華用銅片作為電池的正極，分別用外形相同的鋅、鋁、鐵等金屬片作為電池的負極，將金屬片電極插入檸檬，并保持__________和__________相同，分別測出電壓，如表二所示：

[電極材料＼&銅和鋅＼&銅和鋁＼&銅和鐵＼&電壓U/V＼&0.880＼&0.60＼&0.46＼&]

分析表中數(shù)據(jù)，得到的結(jié)論是__________。

（3）小明先將檸檬壓在桌面上滾了幾下，再做成水果電池，測出電壓達到1.0V，據(jù)此請你提出一個有價值、可探究的問題：__________

答案：（1）錯誤；

（2）電極間距離；插入深度；水果電池電壓與電極的材料有關(guān)；

（3）水果電池的電壓可能與水果的軟硬度有關(guān)。

考點：控制變量法與較完整探究性實驗方案。

點評：本題目結(jié)合水果電池電壓的影響因素，考查對控制變量法的理解和運用，這種研究方法就是把多因素的問題變成多個單因素的問題來研究。此題雖然不在學生20個必做實驗之列，但重點考查較完整的探究性實驗方案，涉及多個科學探究要素。

3.（2015·北京）小林做“碘的升華”實驗時，用酒精燈直接對放有少量固態(tài)碘的碘升華管加熱，如圖所示。發(fā)現(xiàn)碘升華管內(nèi)出現(xiàn)紫色的碘蒸氣，小林認為碘從固態(tài)變成了氣態(tài)，是升華現(xiàn)象。小紅查閱資料發(fā)現(xiàn)：常壓下，碘的熔點為113.60℃，碘的沸點為184.25℃，酒精燈火焰的溫度約400℃。根據(jù)這些資料，小紅認為小林所做的實驗中，碘可能經(jīng)歷了由固態(tài)到液態(tài)再到氣態(tài)的變化過程，小林的實驗并不能得出碘升華的結(jié)論。

請針對小紅的質(zhì)疑，設(shè)計一個實驗，證明碘能從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)?？梢赃x用上述器材或補充必要的輔助器材。寫出實驗方案并簡要說明。

答案：補充器材：大燒杯、水、石棉網(wǎng)、鐵架臺。

向大燒杯中注入適量的水并固定在鐵架臺上，利用酒精燈隔石棉網(wǎng)加熱至燒杯中的水沸騰，對固態(tài)碘進行水浴加熱，發(fā)現(xiàn)碘升華管內(nèi)出現(xiàn)紫色碘蒸氣，并未出現(xiàn)液態(tài)碘。

常溫下，水沸騰溫度為100攝氏度，低于固態(tài)碘熔點，證明紫色碘蒸氣是從固態(tài)直接變化而來，說明小紅觀點錯誤。

考點：物態(tài)變化。

點評：《標準》中明確提出要求的通過實驗探究的12個問題之一（1.1.3經(jīng)歷物態(tài)變化的實驗探究過程）。在教材和教學中，這個實驗一般作為演示實驗進行，此題考查設(shè)計實驗與制定計劃、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證等科學探究環(huán)節(jié)。

4.（2015·上海）在“驗證凸透鏡成像規(guī)律”實驗中，某小組同學利用焦距為10厘米的凸透鏡、高為3厘米的發(fā)光體，光屏和光具座進行實驗，將測得的物距u、像距v以及所成像的高L像分別記錄在下表中。在驗證得到凸透鏡成像的初步規(guī)律后，為了進一步研究，他們進行適量的運算，將結(jié)果分別記錄在下表的后兩列中。

①根據(jù)實驗需要1—6的數(shù)據(jù)，分析比較像距v隨物距u的變化情況及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：凸透鏡成像時，__________。

②根據(jù)實驗序號1—6的數(shù)據(jù)，分析比較像高L像與v/u的變化情況及相關(guān)條件，可得出的初步結(jié)論是：凸透鏡成像時，__________。

③該小組同學繼續(xù)利用表中的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件，分析、歸納得出結(jié)論

（a）根據(jù)實驗序號1—3的數(shù)據(jù)，分析比較物距變化量△u與相距變化量△v的大小關(guān)系及成像情況，可得出的初步結(jié)論是：__________。

（b）根據(jù)實驗序號1—6的數(shù)據(jù)，分析比較物距u變化時，L像、u+v的變化情況，可得出得初步結(jié)論是：__________。

答案：①像距隨物距的減小而增大；

②物高與像高的比值等于物距與像距的比值；

③（a）當物距大于二倍焦距時，物距變化量△u大于像距變化量△v；

（b）當物體成實像時，物距越小，像越大，像距與物距的和（u+v）先變小后變大。

考點：凸透鏡成像規(guī)律。

點評：一個科學探究中，7個要素不可能面面俱到，本題考查的是分析與論證之環(huán)節(jié)。

5.（2015·沈陽）在“探究水沸騰時溫度變化的特點”的實驗中：

（1）實驗前，同學們就器材的選取進行了討論，正方和反方提出了許多觀點，小明把他們的觀點整理記錄如表2，其中合理的是：__________和__________。（填序號）

了解水的沸點，選擇量程為-20℃～110℃的實驗溫度計

③為了節(jié)省加熱時間，在燒杯中加入1cm深的水

⑤燒杯上加蓋紙板，主要目的是防止水沸騰時濺出＼&②選擇體溫計，因為它可以離開被測液體讀數(shù)，用起來更方便

④為了便于觀察，在燒杯中加滿水

⑥燒杯上加蓋紙板，主要目的是減少熱量散失＼&]

（2）小明安裝的實驗器材如圖甲所示。用酒精燈給水加熱，當溫度達到88℃時開始記錄數(shù)據(jù)。在看到水沸騰現(xiàn)象后，小明就熄滅了酒精燈，然后根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制了水沸騰時溫度與時間關(guān)系的圖象，如圖乙所示。由圖可得水的沸點為__________℃。

（3）在評估與交流環(huán)節(jié)，同學們認為小明的實驗仍存在不足，并對水沸騰后小明還應(yīng)進行的實驗操作提出了一些建議，其中正確的是：

A.調(diào)大酒精燈火焰，繼續(xù)加熱直到水溫達到100℃

B.撤掉燒杯上的紙板，繼續(xù)加熱直到水溫達到100℃

C.撤去酒精燈，繼續(xù)觀察溫度計的示數(shù)，記錄數(shù)據(jù)

D.繼續(xù)用酒精燈加熱幾分鐘，觀察溫度計的示數(shù)，記錄數(shù)據(jù)

答案：（1）①⑥；（2）98；（3）D

考點：水沸騰時溫度變化的特點。

點評：對“探究水沸騰時溫度變化的特點”這一探究實驗，重在從進行實驗、觀察數(shù)據(jù)等環(huán)節(jié)進行考查。本題除考查這兩個環(huán)節(jié)外，還考察了評估、交流與合作等環(huán)節(jié)。

6.（2015·大連）小明猜想電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間有關(guān)。為了探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流是否有關(guān)”，所用的器材有：穩(wěn)壓電源、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、停表各一個；絕熱的塑料盒一個，盒內(nèi)密封著空氣，盒內(nèi)的電阻絲的阻值是10Ω，插在盒中的溫度計量程是0～100℃；導(dǎo)線若干。

（1）用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的電路連接完整。

（2）記錄實驗數(shù)據(jù)的表格如下表。

[實驗次數(shù)＼&通電時間t/s＼&電阻

①分析表中的數(shù)據(jù)，得到的探究結(jié)論是：________________________________________。

②從表格中提取的能得出該結(jié)論的信息是：______________________________。

（3）實驗結(jié)束后，小明為了縮短實驗時間，對原實驗方案稍加改動：實驗器材不變，通電時間和電流的預(yù)設(shè)值不變，在每完成一次實驗（收集一組數(shù)據(jù)）后，不斷開開關(guān)，也不打開通氣孔，直接把前一次實驗的末溫作為下一次實驗的初溫，再移動滑動變阻器滑片，使電流達到預(yù)設(shè)值時開始計時，20s后記錄末溫……

指出改動后方案的兩點不足（可以結(jié)合原方案的實驗數(shù)據(jù)）；

①______________________________。

②______________________________。

答案：

（1）如右圖；

（2）電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流有關(guān)；通電時間和電阻一定，電流變化，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量也變化；

（3）改動后導(dǎo)致第三次實驗的末溫超過了溫度計的最大量程，無法完成第三次實驗；改動后，前一次實驗的末溫并不是下一次實驗的初溫，所以初溫記錄有誤。

考點：焦耳定律。

點評：此題為《標準》中明確提出要求通過實驗探究的12個問題之一，考查設(shè)計實驗與制定計劃、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作等要素。

（二）發(fā)揮集體優(yōu)勢，群策群力

做好2015年全省各地一模、二模試卷中科學探究試題的收集與篩選；做好2015年全國中考試題各類中考試卷的收集與篩選；做好2016年全省各市中考復(fù)習信息收集；做好2016年科學探究專題復(fù)習（教）學案的收集與精選、改編。

三、進行專題訓(xùn)練，提高實驗探究題解題技能

以探究活動為線索，設(shè)計教學，進行專項復(fù)習，進行模擬性、仿真性練習，查漏補缺，強化每個探究環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。例如可選擇若干專題，圍繞探究的一般過程或者部分環(huán)節(jié)開展探究活動的復(fù)習教學，訓(xùn)練中應(yīng)側(cè)重于某一環(huán)節(jié)訓(xùn)練目標要求的實現(xiàn)。如提出問題、進行假設(shè)、設(shè)計實驗、實驗技能、分析論證等。為達成更好的教學效果，應(yīng)當關(guān)注：創(chuàng)設(shè)探究新情景：接近生活，聯(lián)系實際，與時俱進。與常規(guī)實驗結(jié)合：銜接緊密，梯度合理，遷移有據(jù)。重視必要的實驗技能：測量、表格設(shè)計、方法選用、現(xiàn)象歸納、數(shù)據(jù)處理、結(jié)論總結(jié)、評估改進等。建議教學設(shè)計可以從已做過的重要實驗開始，不只是重復(fù)做過的實驗，需要從過程與方法的高度提升，然后逐漸遷移到新的類似的情景中。教師要注意做到“三個轉(zhuǎn)變”。即變老師介紹、講解解題方法為自己正確選擇方法，突出解法的發(fā)現(xiàn)和運用；變?nèi)娓采w復(fù)習為重點突破，突出中考“熱點”探究問題；變以量為主到以質(zhì)取勝，突出題組訓(xùn)練，通過練、評、思，突出思想方法，掌握解題策略。

[參 考 文 獻]

[1]教育部.義務(wù)教育物理課程標準（2011版）[S].北京師范大學出版社，2011.

[2]廖伯琴.義務(wù)教育物理課程標準（2011版）解讀[M].高等教育出版社，2011.

（責任編輯：彭琳琳）