课标要求与中考物理科学探究试题的分析与启示

《义务教育物理课程标准(2011年版)》明确把科学探究分为七个要素，并且对科学探究各要素的科学探究能力的基本要求都有明确表述.2013年的全国各省市的物理中考试题中，对七个要素中各项能力要求的考察都有所体现，试题注重实验过程和方法的考查，同时体现灵活性、创新性、独特性和开放性.本文重点围绕科学探究七要素对科学探究试题进行分析，并对今后的教学提出启示.

1提出问题类

课标要求：能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有关的问题.能书面或口头表述这些问题.

例1(2013年陕西省)物理兴趣小组的同学利用图示装置，探究反射声音的强弱与充当反射面的材料是否有关.他们将发声的闹铃置于纸筒A内，将充当反射面的材料置于O处，通过纸筒B倾听反射的铃声强弱.

(4)类比光的反射，你认为利用该装置还能研究的问题是最强反射声的方向与入射声的方向是否有关等；(写出一条即可).

分析爱因斯坦曾说过：提出一个问题比解决一个问题更有价值.本题侧重实验观察中考察学生发现问题，并能用准确、清晰的语句表述问题的能力.题中要求类比光的反射，提出一个与声现象有关的问题，需要思考反射光的方向是由入射光决定的.反射声的方向是否和入射声的方向有关？再根据已有经验和知识分析，声音的传播是以波的形式向四周传递，所以问题的表述可以加一些限定词，如本题的答案：“最强反射声”的方向与入射声的方向是否有关.此类问题答案不唯一，合理即可，体现了试题的开放性和创新性.

启示在平时的教学过程中，就要鼓励引导学生发现问题、提出问题使学生养成良好的科学探究习惯，通过训练使学生不仅敢于提出问题，并且能科学规范地提出值得探究的问题.

2猜想和假设类

就是不容易吸水)而滑落，使涂层表面不存留水分.因此船航行时可以大大减小船体受到的阻力.

分析：抗冰漆由于“不粘水”，因此船体不易结冰，能够在极低的温度下保证船体的光滑，从而大大减小了船航行时与海水、浮冰的摩擦力.

应用到的物理知识有：减小摩擦力的方法.

4勺形船首

与一般的轮船相比，破冰船具有更平缓角度的船首，特别像勺子的底部，头部底线与水平线一般成20～35度，更加有利于船头“爬”到冰面上.

分析连续破冰时，其实不是用船首将冰撞碎，而是压碎.船首对冰的作用力方向不是向前的，而是向下的.试想：如果船从冰的侧面(横截面)向前撞击，后果将是非常可怕的.

应用到的物理知识有：力的作用效果不仅取决于力的大小，还与力的作用点和方向有关.

5冲水系统

破冰船上安装了一套冲水系统，能够将大量海水泵至船前的冰上.

分析极地地区的冰面往往被一层厚厚的积雪覆盖着，冰面被水冲洗过后，冰面将变得光滑了许多，摩擦力也会大大减小，有利于船体冲上冰面.

应用到的物理知识有：减小摩擦的方法.

6压水仓

冰层较厚时，破冰船一般会采用倒车破冰法，就是破冰船先后退一段距离，再开足马力让船冲上冰面，利用船体的巨大重量把下面的冰层压碎. 如果船体自身的重量都不能把冰压碎，就要用到压水仓.

分析先将船首压水舱排空，船尾压水舱注满海水，因为船的重心后移，船首会翘起，这时，开大马力冲上冰面，接着再把船尾的水舱抽空，同时把船头的水舱灌满，船头的巨大重量就能压碎冰面.

应用到的物理知识有：惯性、改变质量分布改变重心位置、利于增大压力的方法增大压强.

7大推力螺旋桨

破冰船的破冰能力主要来自于船体的重量和将船推上冰面的推进力.因此，大推力的螺旋桨就显得尤为重要.

分析当冰层较厚时，需采用倒车破冰法，倒车的目的是让船获得较大的速度，能够冲上冰面.如果推力不够大，速度提升比较慢，要想获得较大的速度，船必须后退较远的距离.反之，如果推力足够大，速度提升快，只需后退较短的距离，就能获得较大的速度.因此，大推力的螺旋桨能够使船具有强大的爆发力，速度提升快，能够提升破冰的效率.

应用到的物理知识有：力的作用是相互的、力可以改变物体的运动状态、力的作用效果与力的大小有关.

8主动摇系统

破冰船的两侧也设计有压水仓，船上的大功率水泵能够在很短的时间内将水仓中的水由船的一侧泵至另一侧.

分析大功率水泵在很短的时间内将水仓中的水由船的一侧泵至另一侧，可以快速地改变船体质量的分布情况，使船体的重心在很短的时间内发生转移.因此，随着船体重心的左右移动，船体的稳定性将被破坏，船体在破冰时主动摇摆，以便船体两侧的绞刀击碎船两侧的冰.

应用到的物理知识有：重心与质量的分布情况有关、稳度与重心的位置有关.

课标要求：尝试根据经验和已有知识对问题的可能答案提出猜想.能对探究的方向和可能出现的探究结果进行推测与假设.

例2(2013年哈尔滨)在探究“滑动摩擦力的大小与什么有关”实验中，小聪以相同方式拉着同一个物体分别在水平地面和水平冰面上缓慢滑行，感觉在冰面上时更容易些.

(1)他猜想滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关.

(2)他根据图2的方法，做一次对比实验来验证其猜想.请你写出操作步骤并对可能出现的实验结果进行分析论证.(可根据需要适当增加器材)

分析本题考察根据经验和已有知识对问题的可能答案提出猜想，冰面和水平面的粗糙程度不同，根据实验场景可以猜想：滑动摩擦力的大小与表面的粗糙程度有关.

启示教学中规范训练学生合理地提出猜想，言之有理，切记胡乱猜想，一般猜想的方法是根据实际或经验提出猜想；推理后提出猜想；比较因果关系提出猜想等.要注意猜想的表述方法是陈述句.

3进行实验与收集证据

课标要求：能通过观察、实验和公共信息资源收集证据.会阅读简单仪器的说明书，能按要求进行操作.会使用简单仪器进行实验，会正确记录实验数据.有安全操作的意识.

例4(2013年扬州市)在测油密度的实验中：

(1)把天平放在水平台，游码移至零刻度线处，若指针偏向分度盘左侧，应将平衡螺母向右(左/右)调，使横梁平衡.

(2)小明测量的情况如图3所示，请将实验数据和测量结果填入表中：

烧杯和油的总质量/g54.4

烧杯和剩余油的总质量/g37.4

倒出油的质量/g17

倒出油的体积/cm320

油的密度/g•cm-30.85

分析有初步的实验操作技能，会用简单的实验仪器.例如：天平的调节和使用方法.将天平放在水平桌面上，先将游码归零，而后调节横梁右端的平衡螺母使得天平平衡.哪一边的盘高，平衡螺母应向哪一边移动.在进行实验中会正确读取并记录数据，例如会设计表格，天平测质量应为砝码质量加上游码左端所对的刻度值，在读数时，注意标尺的分度值.

启示初中有许多实验仪器需要学生去学习和掌握，例如刻度尺、温度计、滑动变阻器、电压表、电能表等等.对于实验仪器的教学，要注意熟悉仪器装置的构造、原理和使用方法等.但更重要的是让学生养成阅读说明书，按照科学要求进行操作的意识和习惯，这是科学精神和科学态度的培养.

4分析与论证

课标要求：经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程.能对收集的信息进行简单归类及比较.能进行简单的因果推理.尝试对探究结果进行描述和解释.

例4(2013年山西)周末，小敏到乡下帮爷爷摘苹果，看见一只熟透的苹果掉下来.小敏对这个现象产生了浓厚的兴趣，提出了如下两个猜想：

猜想一：苹果的下落快慢是否与苹果的质量有关?

猜想二：苹果下落的高度与下落的时间存在着怎样的关系?

于是他找来一些器材，在忽略空气阻力的情况下进行实验.

(2)小敏在探究“猜想二”时，测量出同一个苹果在不同高度h1，h2，h3，…，对应时间为t1，t2，t3，…，并绘出h-t图象如图4所示.他结合数学上学过的“二次函数”知识猜想：“物体下落的高度可能与下落时间的平方成正比”.若要验证这一猜想，应如何处理分析实验数据?方法：.

分析数据处理是科学探究的重要环节，也是物理实验和计算的重要过程，它不仅是中考的热点也是中考的重点和难点.数据处理是否科学，决定了结论是否正确，能否推广，数据分析立足于物理规律，同时还要从概念、单位和数据的普遍性角度分析，进而得出可靠结论.本题需要判断物体下落的高度是否与下落时间的平方成正比，可以在得到实验数据的基础上，计算每一组下落高度与下落时间的平方之间的比例关系，根据计算结果得到结论是否正确的结论.

启示对实验数据的处理方法，考查的是我们利用物理规律和方法解决实际问题的能力，是大多数同学的弱项，应该有意识地加强这方面的训练.学生在处理数据时主要难在处理数据规律和处理数据的方法上.初中实验数据的处理方法有一下三种：平均值法、列表法、作图法.作图法是最常用的实验数据处理方法之一.

5评估交流类

课标要求：有评估探究过程和探究结果的意识.能关注探究活动中出现的新问题.有从评估中吸取经验教训的意识.尝试改进探究方案.有准确表达自己观点的意识.能表述探究的问题、过程和结果.能听取别人的意见，调整自己的方案.

例5(2013年东营)东营地区石油储量丰富，为了测量某油井所产石油的密度，小刚收集了该井所产石油样品进行了如下测量(常温下石油为粘稠的液态).

(1)将天平放在水平台上，调节好天平平衡.先用天平称出空烧杯的质量为31.2 g.然后将石油样品倒入烧杯，放在调节好的天平左盘上称量，当天平重新平衡时，右盘中的砝码和游码的位置如图甲(图略)所示，则烧杯和石油样品的质量为81.8 g.

(2)将烧杯中的石油倒入量筒，其示数如图乙(图略)所示，石油的体积为46 mL.

(3)根据测量的数据，求得所测石油的密度为1.1 g/cm3.

(4)联想到某起石油泄漏事故中石油漂浮在水面上的情景，小刚发现自己测量的石油密度值偏大，你认为该实验方案造成测量结果偏大的原因是从烧杯向量筒中倒石油时，烧杯中有残留，使所测得的石油体积偏小，从而使密度值偏大.

(5)针对小刚的实验方案，请提出改进办法：先测出石油和烧杯的总质量，将石油倒入量筒后再测出烧杯的质量.

分析评估：一是对设计方案的评估；二是对实验操作的评估；三是对分析与论证及得出结论的评估.要求能对探究行为和收集信息的科学性、可靠性进行评价；能注意假设与探