2016年高考试题(物理)上海卷解析版

定额市鞍钢阳光实验学校专题01 直线运动一、选择题1．【2016·上海卷】物体做匀加速直线运动，相继经过两段距离为16 m 的路程，第一段用时4 s ，第二段用时2 s ，则物体的加速度是A ．22m/s 3B ．24m/s 3C ．28m/s 9D ．216m/s 9【答案】B【考点定位】匀变速直线运动规律、匀变速直线运动的推论【方法技巧】本题先通过物体做匀加速直线运动，t 时间内的平均速度等于2t时刻的瞬时速度，求出两段时间中间时刻的瞬时速度，再根据加速度公式计算出物体的加速度。

2．【2016·全国新课标Ⅲ卷】一质点做速度逐渐增大的匀加速直线运动，在时间间隔t 内位移为s ，动能变为原来的9倍。

该质点的加速度为A ．2s tB ．232s t C ．24s t D ．28s t 【答案】A【解析】设初速度为1v ，末速度为2v ，根据题意可得221211922mv mv ⋅=，解得213v v =，根据0+v v at =，可得113+v v at =，解得12at v =，代入2112s v t at =+可得2sa t=，故A 正确。

【考点定位】考查了匀变速直线运动规律的应用【方法技巧】在分析匀变速直线运动问题时，由于这一块的公式较多，涉及的物理量较多，并且有时候涉及的过程也非常多，所以一定要注意对所研究的过程的运动性质清晰明了，对给出的物理量所表示的含义明确，然后选择正确的公式分析解题。

3．【2016·江苏卷】小球从一定高度处由静止下落，与地面碰撞后回到原高度再次下落，重复上述运动，取小球的落地点为原点建立坐标系，竖直向上为正方向，下列速度v 和位置x 的关系图象中，能描述该过程的是【答案】A【考点定位】考查匀变速运动的图像【方法技巧】本题重在考查匀变速运动的规律及图像，细节在运动的方向上，可由此排除CD 选项；结合速度与位移的二次函数关系，可排除B 选项。

2016年上海市高考物理试卷一.单项选择题（共16分.每小题2分．每小题只有一个正确选项．1．（2分）卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析.提出了原子内部存在（）A．电子 B．中子 C．质子 D．原子核2．（2分）一束单色光由空气进入水中.则该光在空气和水中传播时（）A．速度相同.波长相同B．速度不同.波长相同C．速度相同.频率相同D．速度不同.频率相同3．（2分）各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是（）A．γ射线、紫外线、可见光、红外线B．γ射线、红外线、紫外线、可见光C．紫外线、可见光、红外线、γ射线D．红外线、可见光、紫外线、γ射线4．（2分）如图.顶端固定着小球的直杆固定在小车上.当小车向右做匀加速运动时.球所受合外力的方向沿图中的（）A．OA方向B．OB方向C．OC方向D．OD方向5．（2分）磁铁在线圈中心上方开始运动时.线圈中产生如图方向的感应电流.则磁铁（）A．向上运动 B．向下运动 C．向左运动 D．向右运动6．（2分）放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B.则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了（）A．1位B．2位C．3位D．4位7．（2分）在今年上海的某活动中引入了全国首个户外风洞飞行体验装置.体验者在风力作用下漂浮在半空．若减小风力.体验者在加速下落过程中（）A．失重且机械能增加 B．失重且机械能减少C．超重且机械能增加 D．超重且机械能减少8．（2分）如图.一束电子沿z轴正向流动.则在图中y轴上A点的磁场方向是（）A．+x方向B．﹣x方向C．+y方向D．﹣y方向二.单项选择题（共24分.每小题3分．每小题只有一个正确选项．）9．（3分）在双缝干涉实验中.屏上出现了明暗相间的条纹.则（）A．中间条纹间距较两侧更宽B．不同色光形成的条纹完全重合C．双缝间距离越大条纹间距离也越大D．遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹10．（3分）研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示．两块平行放置的金属板A、B分别于电源的两极a、b连接.放射源发出的射线从其上方小孔向外射出．则（）A．a为电源正极.到达A板的为α射线B．a为电源正极.到达A板的为β射线C．a为电源负极.到达A板的为α射线D．a为电源负极.到达A板的为β射线11．（3分）国际单位制中.不是电场强度的单位是（）A．N/C B．V/m C．J/C D．T•m/s12．（3分）如图.粗细均与的玻璃管A和B由一橡皮管连接.一定质量的空气被水银柱封闭在A管内.初始时两管水银面等高.B管上方与大气相通．若固定A管.将B管沿竖直方向缓慢下移一小段距离H.A管内的水银面高度相应变化h.则（）A．h=H B．h＜C．h= D．＜h＜H13．（3分）电源电动势反映了电源把其它形式的能量转化为电能的能力.因此（）A．电动势是一种非静电力B．电动势越大.表明电源储存的电能越多C．电动势的大小是非静电力做功能力的反映D．电动势就是闭合电路中电源两端的电压14．（3分）物体做匀加速直线运动.相继经过两段距离为16m的路程.第一段用时4s.第二段用时2s.则物体的加速度是（）A．m/s2B．m/s2C．m/s2D．m/s215．（3分）如图.始终竖直向上的力F作用在三角板A端.使其绕B点在竖直平面内缓慢地沿顺时针方向转动一小角度.力F对B点的力矩为M.则转动过程中（）A．M减小.F增大 B．M减小.F减小 C．M增大.F增大 D．M增大.F减小16．（3分）风速仪结构如图（a）所示．光源发出的光经光纤传输.被探测器接收.当风轮旋转时.通过齿轮带动凸轮圆盘旋转.当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被挡住．已知风轮叶片转动半径为r.每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈．若某段时间△t内探测器接收到的光强随时间变化关系如图（b）所示.则该时间段内风轮叶片（）A．转速逐渐减小.平均速率为B．转速逐渐减小.平均速率为C．转速逐渐增大.平均速率为D．转速逐渐增大.平均速率为三.多项选择题（共16分.每小题4分．每小题有二个或者三个正确选项．全选对的.得4分；选对但不全的.得2分；有选或不答的.得0分．）17．（4分）某气体的摩尔质量为M.分子质量为m．若1摩尔该气体的体积为V m.密度为ρ.则该气体单位体积分子数为（阿伏伽德罗常数为N A）（）A．B．C．D．18．（4分）如图所示电路中.电源内阻忽略不计．闭合电建.电压表示数为U.电流表示数为I；在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中（）A．U先变大后变小B．I先变小后变大C．U与I比值先变大后变小D．U变化量与I变化量比值等于R319．（4分）如图（a）.螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场.乙图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连.导线框内有一小金属圆环L.圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间按图（b）所示规律变化时（）A．在t1～t2时间内.L有收缩趋势B．在t2～t3时间内.L有扩张趋势C．在t2～t3时间内.L内有逆时针方向的感应电流D．在t3～t4时间内.L内有顺时针方向的感应电流20．（4分）甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M、N两点沿x轴相向传播.波速为2m/s.振幅相同；某时刻的图象如图所示．则（）A．甲乙两波的起振方向相反B．甲乙两波的频率之比为3：2C．再经过3s.平衡位置在x=7m出的质点振动方向向下D．再经过3s.两波源间（不含波源）有5个质点位移为零四.填空题（共20分.每小题4分．）本大题中第22题为分叉题.分A、B两类.考生可任选一类答题．若两类试题均做.一律按A类题积分．21．（4分）形象描述磁场分布的曲线叫做.通常的大小也叫做磁通量密度．A、B选做一题。

2018 年高考真题—物理学科<上海卷）解读版本试卷共7 页，满分l50 分，考试时间l20 分钟。

全卷包括六大题，第一、二大题为单项选择题，第三大题为多项选择题，第四大题为填空题，第五大题为实验题，第六大题为计算题。

考生注意：1、答卷前，务必用钢笔或圆珠笔在答题纸正面清楚地填写姓名、准考证号，并将核对后的条形码贴在指定位置上，在答题纸反面清楚地填写姓名。

9Lnt6hCeiT2、第一、第二和第三大题的作答必须用28 铅笔涂在答题纸上相应区域内与试卷题号对应的位置，需要更改时，必须将原选项用橡皮擦去，重新选择。

第四、第五和第六大题的作答必须用黑色的钢笔或圆珠笔写在答题纸上与试卷题号对应的位置(作图可用铅笔>。

9Lnt6hCeiT3、第30、31、32、33 题要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。

只写出最后答案，而未写出主要演算过程的，不能得分。

有关物理量的数值计算问题，答案中必须明确写出数值和单位。

9Lnt6hCeiT一．单项选择题(共16 分，每小题 2 分。

每小题只有一个正确选项。

>1．电磁波与机械波具有的共同性质是(A>都是横波(B>都能传输能量(C>都能在真空中传播(D>都具有恒定的波速答案：B解读：电磁波与机械波具有的共同性质是都能传输能量，选项 B 正确。

2．当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时(A>锌板带负电(B>有正离子从锌板逸出(C>有电子从锌板逸出(D>锌板会吸附空气中的正离子答案：C解读：当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项 C 正确ABD错误。

3．白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的(A>传播速度不同(B>强度不同(C>振动方向不同(D>频率不同答案：D解读：白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的频率不同。

专题12 选修3-3（选择题）1．【2017·北京卷】以下关于热运动的说法正确的是A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大【答案】C【考点定位】分子动理论【名师点睛】温度是分子平均动能的标志，但单个分子做无规则运动，单个分子在高温时速率可能较小。

2．【2017·新课标Ⅰ卷】（5分）氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。

下列说法正确的是________。

（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分）A．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0~400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大【答案】ABC【解析】温度是分子平均动能的标志，温度升高分子的平均动能增加，不同温度下相同速率的分子所占比例不同，温度越高，速率大的分子占比例越高，故虚线为0℃，实线是100℃对应的曲线，曲线下的面积都等于1，故相等，所以ABC正确。

【考点定位】单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化曲线【名师点睛】本题主要抓住温度是分子平均动能的标志，温度升高分子的平均动能增加，不同温度下相同速率的分子所占比例不同的特点。

3．【2016·江苏卷】在高原地区烧水需要使用高压锅，水烧开后，锅内水面上方充满饱和汽，停止加热，高压锅在密封状态下缓慢冷却，在冷却过程中，锅内水蒸汽的变化情况为A．压强变小B．压强不变C．一直是饱和汽D．变为未饱和汽【答案】AC【考点定位】饱和汽【方法技巧】高压锅的密封的，在冷却的过程中，锅内水蒸汽与锅内的液体处于动态平衡。

2018 年高考真题—物理学科<上海卷）解读版本试卷共7 页，满分l50 分，考试时间l20 分钟。

全卷包括六大题，第一、二大题为单项选择题，第三大题为多项选择题，第四大题为填空题，第五大题为实验题，第六大题为计算题。

考生注意：1、答卷前，务必用钢笔或圆珠笔在答题纸正面清楚地填写姓名、准考证号，并将核对后的条形码贴在指定位置上，在答题纸反面清楚地填写姓名。

9Lnt6hCeiT2、第一、第二和第三大题的作答必须用28 铅笔涂在答题纸上相应区域内与试卷题号对应的位置，需要更改时，必须将原选项用橡皮擦去，重新选择。

第四、第五和第六大题的作答必须用黑色的钢笔或圆珠笔写在答题纸上与试卷题号对应的位置(作图可用铅笔>。

9Lnt6hCeiT3、第30、31、32、33 题要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。

只写出最后答案，而未写出主要演算过程的，不能得分。

有关物理量的数值计算问题，答案中必须明确写出数值和单位。

9Lnt6hCeiT一．单项选择题(共16 分，每小题 2 分。

每小题只有一个正确选项。

>1．电磁波与机械波具有的共同性质是(A>都是横波(B>都能传输能量(C>都能在真空中传播(D>都具有恒定的波速答案：B解读：电磁波与机械波具有的共同性质是都能传输能量，选项 B 正确。

2．当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时(A>锌板带负电(B>有正离子从锌板逸出(C>有电子从锌板逸出(D>锌板会吸附空气中的正离子答案：C解读：当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项 C 正确 ABD错误。

3．白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的(A>传播速度不同(B>强度不同(C>振动方向不同(D>频率不同答案：D解读：白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的频率不同。

2023年高考理综物理试卷（上海卷）一、选择题(共40分，第1-8小题，每小题3分；第9-12小题，每小题4分。

每小题只有一个正确答案)1．关于α粒子散射实验正确的是（）A．实验要在真空中进行B．荧光屏是为了阻挡α粒子C．实验中显微镜必须正对放射源D．证明了原子核中有质子存在2．如图所示，四个完全相同的灯泡，亮度最高的是（）A．L1B．L2C．L3D．L43．一物块爆炸分裂为速率相同、质量不同的三个物块，对三者落地速率大小判断正确的是（）A．质量大的落地速率大B．质量小的落地速率大C．三者落地速率都相同D．无法判断4．一定质量的理想气体，经历如图过程，其中ab、cd分别为双曲线的一部分。

下列对a、b、c、d 四点温度大小比较正确的是（）A．T a>T b B．T b>T c C．T c>T d D．T d>T a5．一场跑步比赛中，第三跑道的运动员跑到30m处时，秒表计时为3.29s。

根据以上信息，能否算得该运动员在这段时间内的平均速度和瞬时速度（）A．可以算得平均速度，可以算得瞬时速度B．无法算得平均速度，可以算得瞬时速度C．可以算得平均速度，无法算得瞬时速度D．无法算得平均速度，无法算得瞬时速度6．三个大小相同的带电导体球x、y、z，带电量分别为+4μC、0μC和-10μC，让x与y先接触，然后让y与z接触，最终y所带的电荷量为（）A．-4μC B．-3μC C．-2μC D．-1μC7．如图所示，有一周期为T、沿x轴正方向传播的波，当t=0s时波恰好传到B点，则t=8T时，CD 段的波形图为（）A．B．C．D．8．空间中有一电场，电势分布如图所示，现放入一个负点电荷，随后向右移动此电荷，下列电荷电势能随位置变化的图像正确的是（）A．B．C．D．9．真空中有一点P与微粒Q，Q在运动中受到指向P且大小与离开P的位移成正比的回复力，则下列情况有可能发生的是（）A．速度增大，加速度增大B．速度增大，加速度减小C．速度增大，加速度不变D．速度减小，加速度不变10．炮管发射数百次炮弹后报废，炮弹飞出速度为1000m/s，则炮管报废前炮弹在炮管中运动的总时长约为（）A．5秒B．5分钟C．5小时D．5天11．如图所示，a为匀强电场，b为非匀强电场，三个电荷用轻棒连接为正三角形，则整个系统受合力的情况是：（）A．a为0，b为0B．a为0，b不为0C．a不为0，b为0D．a不为0，b不为012．如图所示，有一光滑导轨处于匀强磁场中，一金属棒垂直置于导轨上，对其施加外力，安培力变化如图所示，取向右为正方向，则外力随时间变化图像为（）A．B．C．D．二、填空题(共20分)13．一个绝热密容器，其中含有一定质量气体。

2023年高考真题完全解读（上海卷）2023上海市高中水平等级考试试题坚持立德树人，密切联系国家战略需求、社会经济发展、科技前沿动态、学生生活实际，弘扬科学家精神，激发考生家国情怀和民族自信；试题情境体现问题性、真实性和探究性，充分彰显学科特色；试卷聚焦核心素养，重点关注考生获取情境信息能力，重点考查学生分析推理论证能力及综合运用相关知识分析解决具体问题的能力。

一、试题素养导向清晰，能力立意明确　试题注重考查考生在“文字表述、数学公式、函数图像”三种表达方式之间的转化能力，如第19题结合图像信息推断线框运动状态。

试题关注考生综合运用所学知识分析推理论证的能力，综合运用力学或电磁学相关知识，对研究对象的运动过程进行严密完整的分析推理和论证。

试卷重视物理实验，使其成为考查考生科学探究能力的有力载体。

试题利用熟悉的实验设计问题，着重考查考生对实验原理、实验操作、数据分析和得出结论等实验关键能力的掌握，引导考生关注实验装置、加强实际操作和亲身体验，理解实验的意义。

二、试题情境丰富多样，紧密联系实际 试题情境紧密联系生产生活、科技发展等，形式多样。

试题突出物理学科用图像表述现象、概念和规律的特色，注重用图像形式创设试题情境、设计问题，使考生在熟悉的情境中解决新问题。

如利用电场线分析电荷的受力情况;根据图像判断电势和电势能的变化;通过分析安培力随时间的变化图像分析金属棒的受力情况。

试题注重考查考生在实际问题情境中选择或建立物理模型，如在理解题意的基础上估算炮弹在炮管中的运动时间;试卷关注物理学前沿进展与成果应用，将其有机融入试题中，引导考生在新情境中运用物理知识解决问题，体会最新科技前沿与物理学科基础之间的关系。

如用下一代高精度时间测量工具核钟作为背景，考查原子核衰变及光的相关知识;以光梳技术为背景，考查光的传播及干涉现象等，同时融入了中国科学家的贡献，激发考生的家国情怀和民族自信。

全卷通过对基本概念、规律和思想方法的系统考查，引领考生深入认识物理学科的本质，体会物理学科的价值。

高考真题物理上海卷含答案The following text is amended on 12 November 2020.一、单项选择题（共16分，每小题2分，每小题只有一个正确选项）1．X 射线A ．不是电磁波B ．具有反射和折射的特性C ．只能在介质中传播D ．不能发生干涉和衍射2．如图，P 为桥墩，A 为靠近桥墩浮出水面的叶片，波源S 连续振动，形成水波，此时叶片A 静止不动。

为使水波能带动叶片振动，可用的方法是A ．提高波源频率B ．降低波源频率C ．增加波源距桥墩的距离D ．减小波源距桥墩的距离3．如图，鸟沿虚线斜向上加速飞行，空气对其作用力可能是A ．1FB ．2FC ．3FD ．4F4．一定质量的理想气体在升温过程中A ．分子平均势能减小B ．每个分子速率都增大C ．分子平均动能增大 C ．分子间作用力先增大后减小5．铀核可以发生衰变和裂变，铀核的A ．衰变和裂变都能自发发生B ．衰变和裂变都不能自发发生C ．衰变能自发发生而裂变不能自发发生D ．衰变不能自发发生而裂变能自发发生6．23290Th 经过一系列α衰变和β衰变后变成20882Pb ，则20882Pb 比23290Th 少A ．16个中子，8个质子B ．8个中子，16个质子C ．24个中子，8个质子D ．8个中子，24个质子7．在α粒子散射实验中，电子对α粒子运动的影响可以忽略，这是因为与α粒子相比，电子A ．电量太小B ．速度太小C ．体积太小D ．质量太小8．两个正、负点电荷周围电场线分布如图所示，P 、Q 为电场中两点，则A ．正电荷由P 静止释放能运动到QB ．正电荷在P 的加速度小于在Q 的加速度C ．负电荷在P 的电势能高于在Q 的电势能D ．负电荷从P 移动到Q ，其间必有一点电势能为零二、单项选择题（共24分，每小题3分，每小题只有一个正确选项）9．如图，长为h 的水银柱将上端封闭的玻璃管内气体分割成两部分，A 处管内外水银面相平。

2018 年高考真题—物理学科 <上海卷）解读版本试卷共 7 页，满分 l50 分，考试时间 l20 分钟。

全卷包括六大题，第一、二大题为单项选择题，第三大题为多项选择题，第四大题为填空题，第五大题为实验题，第六大题为计算题。

考生注意：1、答卷前，务必用钢笔或圆珠笔在答题纸正面清楚地填写姓名、准考证号，并将核对后的条形码贴在指定位置上，在答题纸反面清楚地填写姓名。

9Lnt6hCeiT2、第一、第二和第三大题的作答必须用 28 铅笔涂在答题纸上相应区域内与试卷题号对应的位置，需要更改时，必须将原选项用橡皮擦去，重新选择。

第四、第五和第六大题的作答必须用黑色的钢笔或圆珠笔写在答题纸上与试卷题号对应的位置(作图可用铅笔>。

9Lnt6hCeiT3、第 30、31、 32、 33 题要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。

只写出最后答案，而未写出主要演算过程的，不能得分。

有关物理量的数值计算问题，答案中必须明确写出数值和单位。

9Lnt6hCeiT一．单项选择题(共 16 分，每小题 2 分。

每小题只有一个正确选项。

>1．电磁波与机械波具有的共同性质是(A>都是横波(B>都能传输能量(C>都能在真空中传播(D>都具有恒定的波速答案： B解读：电磁波与机械波具有的共同性质是都能传输能量，选项 B 正确。

2．当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时(A>锌板带负电(B>有正离子从锌板逸出(C>有电子从锌板逸出(D>锌板会吸附空气中的正离子答案： C解读：当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项 C 正确 ABD 错误。

3．白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的(A>传播速度不同(B>强度不同(C>振动方向不同(D>频率不同答案： D解读：白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的频率不同。

从2016年高考物理谈DIS系统及传感器实验教学作者：钱呈祥，韩叙虹来源：《中小学实验与装备》 2016年第5期浙江省永嘉县上塘中学(３２５１００)北京市第八十中学(１０００１２) 钱呈祥韩叙虹１DIS实验技术系统简介?普通高中??物理课程标准?明确指出:“重视将信息技术应用到物理实验室,加快物理实验软件的开发和利用,诸如通过计算机实时测量、处理实验数据、分析实验结果等.”DIS是由传感器、数据采集器、计算机、实验教学软件构成的数字化实验系统,以“传感器＋计算机”为构成要素,实现对传统教学仪表一定意义上的替代和超越.与传统实验相比,DIS实现了三大变化:变定性为定量,变不可见为可见,变无法做为能做.DIS实验技术系统的传感器技术可以使高中物理实验过程的时间和空间可视化,使高中学生在物理实验教学实践过程中建立起客观的物理概念,深入地理解物理规律,有助于学生熟练掌握物理实验知识.DIS实验技术本质上是一种信息技术,是对所有信息数据进行综合处理的技术总和.DIS实验技术也是一种教育技术,为高中学生提供动手操作以及师生之间实验交流的机会,能让学生方便快捷地收集、整理并分析相应的物理实验数据,并且在轻松愉快的氛围中学习抽象的高中物理知识,便于提高学生的物理学习质量.以DIS实验技术为代表的数字化信息技术被引入到高中物理实验教学中后,以其方便的操作流程、强大的数据处理能力以及灵活多样的设计,为新形势下的高中物理教学注入了全新的生机和活力,在推动高中物理实验教学的数字化进程, 充分发挥信息技术优势的同时,保持了实验的真实性,进而凭借“促进学生认知、提高课堂效率”的显著作用而获得了教育专业人士的高度认可.基于DIS的物理探究实验的核心是改变学生的学习方式,强调主动探究,其过程既是学习的过程又是学习的目的.它不同于传统的实验教学,它是以学生为主体的新型学习方式,这无疑会给传统僵化的教学模式带来巨大冲击.基于DIS的探究实验是学习者主动探究的学习方式,适用于所有理科实验,它在实验过程中创设类似科学研究的情境和途径,让学生通过使用不同类型的传感器收集、分析和处理数字化信息来体验知识的产生和创造过程,进而学会学习,有助于培养学生分析问题、解决问题的能力.基于DIS的物理探究实验教学设计,着重训练学生综合运用知识、解决实际问题的能力;内容兼顾实用性、探索性和实验方法多元性. 操作DIS设备完成实验,有助于培养学生处理数字、模型、逻辑推理和不确定性的问题,养成使用各种工具、仪器来解决实际问题的意识,有助于提高学生的科学探究能力和培养科学探究素养,从而养成批判性思维和独立思考的习惯.２高考试题考查DIS系统及传感器作用２０１６年高考物理试题有相当多的题量考查物理DIS系统及传感器的应用,一定程度上显示了高考物理实验命题的新趋势.例１(２０１６年高考上海卷第２６题):“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中,用到的传感器是传感器.若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏.(选填:“大”或“小”).解析:在实验中,摆锤的速度通过光电门进行测量,测量的速度是通过小球直径d 与挡光时间的比值进行计算,为:v＝dΔt,当摆锤直径测量值大于真实值时,小球直径d 会变大,导致计算出的小球速度变大,故小球动能也会变大.光电门的工作原理是:光束被切断时计时器开始计时,光束重新被接收时计时器停止计时.如果光电门发出的光束比较细,那么小球在遮光时间内走过的距离近似等于小球的直径.很多中学使用的光电门所发出的光束很宽,有些甚至等于发光小孔的直径,那么在计算小球遮光时间内走过的距离时就不应该只取小球的直径,而应该取小球直径与光束有效宽度的差值.我们知道在实际纸带的计算中测量数据都是随机的,这样会导致学生的计算量较大,如果用计算机和传感器这个工具,会使学生的数据运算量大大减小,也使数据比较变得容易,从而让学生有更多的时间来对实验进行思考和改进.这是物理与信息技术的结合,学生特别喜欢操作,应用计算机和传感器处理数据是新课标教材中体现的一个倾向.实验原理难以理解的常规实验中,有些物理量需根据实验测量的结果,利用比较抽象的物理原理进行计算,给学生实验造成额外的困难.引进DIS系统可以改变测量方式,改进实验的原理,方便学生的理解.例如,对于匀变速直线运动加速度的测量,常规实验采用打点计时器在与运动物体相连的纸带上打点,根据位移与时间关系的公式计算加速度.学生对于利用这个原理间接计算比较困惑,特别是根据相等时间间隔取点的做法,需要学生先具备匀变速直线运动规律的知识才能理解,不利于学生对加速度概念的新课学习.采用DIS技术改进该实验的原理,直接在物体运动线路上若干个位置安装光电门,测量运动速度与时间的关系,通过计算机输出速度—时间图像.这样比较直观,学生更容易理解加速度是速度对于时间的变化率.例２(２０１６年高考上海卷第２８题):“用DIS描绘电场的等势线”的实验装置示意图,如图１所示.(１)该实验描绘的是( ).A．两个等量同种电荷周围的等势线B．两个等量异种电荷周围的等势线C．两个不等量同种电荷周围的等势线D．两个不等量异种电荷周围的等势线解析:该实验中,用A 、B 两个接线柱分别接在电源的正负极上,一个带正电另外一个带负电,模拟等量异种电荷产生的电场,所以选项B正确.(２)实验操作时,需在平整的木板上依次铺放( ).A．导电纸、复写纸、白纸B．白纸、导电纸、复写纸C．导电纸、白纸、复写纸D．白纸、复写纸、导电纸解析:在实验中,最上边一层是导电纸,这样才可以使A 、B 接线柱电流通过导电纸;接下来依次是复写纸和白纸,实验过程中在导电纸上找到电势相同的点,需要用探针在导电纸上作标记,标记通过复写纸就印到最下层的白纸上.(３)若电压传感器的红、黑探针分别接触图中d、f 两点(f、d 连线与A 、B 连线垂直)时,示数小于零.为使示数为零,应保持红色探针与d 点接触,而将黑色探针(选填:“向左”或“向右”)移动.解析:据题意,只有当指针示数为零时才说明两点的电势相等,现在保持红色探针与d 点接触,为了保证电压表示数为零,需要使黑色探针与红色探针电势相等,则要把黑色探针向右移动.掌握如何模拟等量异种电荷,会正确操作该实验,知道导电纸、复写纸和白纸的放置顺序,理解如何判断两个位置电势相等的方法,是解决本题的关键.例３(２０１６年高考江苏卷第１１题):某同学用如图２所示的装置验证机械能守恒定律.一根细线系住钢球,悬挂在铁架台上,钢球静止于A 点,光电门固定在A 的正下方.在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d 的遮光条.将钢球拉至不同位置由静止释放,遮光条经过光电门的挡光时间t 可由计时器测出,取作为钢球经过A 点时的速度．记录钢球每次下落的高度h 和计时器示数t,计算并比较钢球在释放点和A 点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk ,就能验证机械能是否守恒.(１)用ΔEp ＝mgh 计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度h 应测量释放时的钢球球心到之间的竖直距离.A．钢球在A 点时的顶端B．钢球在A 点时的球心C．钢球在A 点时的底端(２)用ΔEk ＝１２mv２计算钢球动能变化的大小,用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图３所示,其读数为cm.某次测量中,计时器的示数为０??０１０s,则钢球的速度为v＝ m/s.他发现表中的ΔEp 与ΔEk 之间存在差异,认为这是由于空气阻力造成的.你是否同意他的观点? 请说明理由.(４)请你提出一条减小上述差异的改进建议.解析:(１)小球下落的高度为初末位置球心间的距离,所以选B.(２)读数时要注意最小分度是１mm,要估读到最小分度的下一位,由图知读数为１．５０cm,小球的速度为v＝dt ,代入解得v＝１．５０m/s.(３)若是空气阻力造成的,则ΔEk 小于ΔEp ,根据表格数据ΔEk 大于ΔEp ,可知不是空气阻力造成的,所以不同意他的观点.(４)据图可看出,光电门计时器测量的是遮光条经过光电门的挡光时间,而此时遮光条经过光电门时的速度比小球的速度大,因为它们做的是以悬点为圆心的圆周运动,半径不等,所以速度不能等同,而这位同学误以为相同,从而给实验带来了系统误差.改进方法:根据它们运动的角速度相等,分别测出光电门和球心到悬点的长度L 和l,计算ΔEk 时,将v 折算成钢球的速度v′＝lLv.例４(２０１６年高考四川卷第８题):用如图４所示的装置测量弹簧的弹性势能.将弹簧放置在水平气垫导轨上,左端固定,右端在O 点;在O 点右侧的B、C 位置各安装一个光电门,计时器(图中未画出)与两个光电门相连.先用米尺测得B、C 两点间距离x,再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A ,静止释放,计时器显示遮光片从B 到C 所用的时间t,用米尺测量A 、O 之间的距离x.(１)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是.(２)为求出弹簧的弹性势能,还需要测量.A．弹簧原长B．当地重力加速度C．滑块(含遮光片)的质量(３)增大A 、O 之间的距离x,计时器显示时间 t 将.A．增大B．减小C．不变解析:(１)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是v＝s/t.(２)弹簧的弹性势能全部转化成了滑块得到的动能,为求出弹簧的弹性势能,还需要测量滑块(含遮光片)的质量,故选C.(３)增大A 、O 之间的距离x,弹簧的压缩量变大,滑块得到的速度变大,则滑块经过计时器显示时间t 将减小,故选B.此实验比较简单,实验的原理及步骤都很清楚;实验中引入的计时器装置可与刻度尺结合测量速度;首先要知道测量的物理量的表达式,然后才能知道要测量的物理量.例５(２０１６高考新课标１卷第２３题):现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过６０℃时,系统报警.提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic 时就会报警),电阻箱(最大阻值为９９９??９Ω),直流电源(输出电压为U ,内阻不计),滑动变阻器R１(最大阻值为１０００Ω),滑动变阻器R２(最大阻值为２０００Ω),单刀双掷开关１个,导线若干,如图５所示.在室温下对系统进行调节.已知U 约为１８V,Ic 约为１０mA;流过报警器的电流超过２０mA 时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在６０℃时阻值为６５０．０Ω.(１)在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线.(２)电路中应选用滑动变阻器(填“R１”或“R２”).(３)按照下列步骤调节此报警系统:①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为Ω;滑动变阻器的滑片应置于(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是.②将开关向(填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至.(４)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用.解析:(１)热敏电阻工作温度达到６０℃时,报警器报警.故需通过调节电阻箱使其电阻为６０℃时的热敏电阻的阻值,即调节到阻值６５０．０Ω,光使报警器能正常报警,电路图如图６所示.(２)U ＝１８V,当通过报警器的电流１０mA≤Ic≤２０ mA,故电路中总电阻R ＝UIC .９８０Ω≤R≤１８００Ω,故滑动变阻器选R２.(３)热敏电阻为６５０．０Ω 时,报警器开始报警, 模拟热敏电阻的电阻器阻值也应为６５０．０Ω.为防止通过报警器电流过大,造成报警器烧坏,应使滑动变阻器的滑片置于b 端.本题主要考查了闭合电路的欧姆定律的应用、等效替换法.要特别注意本题使用的等效替换法的思想,先用电阻箱的阻值来代替热敏电阻来调节电路,再接入热敏电阻时,就可以直接工作,这样的做法灵活、方便、安全.例６(２０１６高考新课标３卷第２３题):某物理课外小组利用如图７所示的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系.图７中,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮:轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码.本实验中可用的钩码共有５个(N ＝５),每个质量均为０．０１０kg.实验步骤如下:(１)将５个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物快,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑.(２)将n(依次取n＝１,２,３,４,５)个钩码挂在轻绳右端,其余(N －n)个钩码仍留在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行.释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t 相对于其起始位置的位移s,绘制s－t 图像,经数据处理后可得到相应的加速度a.(３)实验结果见表２.n＝２时的s－t 图像如图８所示,由图８求出此时小车的加速度(保留２位有效数字),将结果填入表２.(４)利用表中的数据在图９中补齐数据点,并作出a－n 图像.从图像可以看出:当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比. (５)利用a－n 图像求得小车(空载)的质量为kg(保留２位有效数字,重力加速度取g ＝９．８m??s–２).(６)若以“保持木板水平”来代替步骤(１),下列说法正确的是(填入正确选项钱的标号).一条直线.要想通过v２－h 图像的方法验证机械能是否守恒,还必须看图像的斜率是否接近２g. 解决本题的关键在于掌握实验的原理,会通过原理确定器材,以及掌握纸带的处理方法,会通过纸带求解瞬时速度的大小.做分析匀变速直线运动情况时,其两个推论能使我们更为方便地解决问题:一是在相等时间内走过的位移差是一个定值, 即Δx＝aT２;二是在选定的某一过程中,中间时刻瞬时速度等于该过程中的平均速度.３DIS系统的优势常规物理实验一直是高中物理的重要教学手段,教师在常规实验教学方面的技能和经验也比较成熟.但是随着教育形势的发展和教学改革的深入,原有的实验设备在应用中存在一些弊端,诸如: 操作过程烦琐、测量数据不够精确、数据处理花费时间太长、实验误差比较大、不利于科学探究以及研究性学习.传统实验教学的出发点和目的是让学生掌握和巩固知识,这就使学生物理实验的范围局限于学校、课堂、书本.这些问题影响了物理实验教学的效果和新课程改革的顺利推进,对新课程目标“掌握物理实验的一些基本技能”、“尝试应用科学探究的方法研究物理问题”的实现产生了制约.DIS技术的出现可以有效地解决常规实验的一些问题.DIS实验测量具有数据采集精确、数据处理速度快、实验结果可视化、操作过程简便等优点,将DIS实验与常规实验进行优势互补、取长补短、合理取舍,可以提高实验教学的效果.以现代信息技术为支撑的DIS实验扩大了物理实验的内涵,从而使物理实验的教育功能得到了拓展.利用各种现代信息化技术将教学与社会、生活、科学技术紧密联系起来,开阔学生的视野,激发学生更大的学习兴趣.在物理教学中,实验的目的是要探索或验证物理规律,这就必须要求学生具有分析和处理实验数据的能力.传统实验在数据处理方面所花的时间很长,传统实验在数据处理方面所花的时间占整个实验过程的４５％.在数据处理过程中,学生要经过详细的计算或描点拟合,才能够个实验过程的３％,其他的工作都由计算机来完成.学生的主要任务是根据数据进行探索、研究、推测结论,然后选择合适的函数进行拟合.DIS实验给了学生５７％的时间进行探索研究.DIS实验与传统实验应该同时并重,长期共存,互为补充,相辅相成,既无主次之分,更不能完全替换.它们不是推倒与重建、破和立的关系,而是继承与发展的关系.在物理教学过程中,既要提倡运用DIS,又不能偏废传统实验原理、实验手段和实验方法的学习.DIS实验技术使学生体验到探索知识的艰辛和喜悦,激发他们学习的兴趣和热情,从而促进高中物理教学水平的提高.这和新课程教育改革理念高度一致.高中物理教学中,有一些物理原理很难通过常规实验进行探究,只能通过演绎推理建立起来.这种建立方式较理论化,不太符合学生的认知特点,也不符合新课程改革的要求.利用DIS技术,可以减少理论推导,将物理原理建立在DIS实验探究的基础上.例如,在高中物理“感应电动势”的教学中,引进磁传感器,再结合光电门传感器、电压传感器,就可以采集磁感强度B、导体运动速度v 等数据,并将这些数据与感应电动势的关系通过电脑显示,从而可以通过DIS探究实验来建立动生电动势这个物理概念.物理学实验有不同的环节:数据采集环节,DIS传感器的测量不但简单方便,而且精度高;实验准备的观察环节,DIS极大地扩展了可视性和可重复性;数据处理环节,DIS将学生从简单、机械、繁琐的数据分析处理过程中解脱出来,让他们把多点儿的时间和精力用在更有创新、创造力的方面.在基于DIS的物理探究过程中,能激发学生持久的学习兴趣、培养敢于思考、乐于合作、勇于实践的态度,变被动接受知识为主动探索和获取知识,注重获取知识过程的教学,明确探究实验的学生主体地位.让学生在基于DIS设备的物理探究活动中体验探索的艰辛和成功,有助于激发学生探索的兴趣和热情.教师引导学生用科学的方法和准确的实验操作来实践探究的过程、验证已有的现象和规律,这样的探究式教学有利于培养学生的创新意识和提高创新水平,有利于学生综合素质的提高.数字化实验系统不仅能将一些复杂实验简化,而且能够完成以往条件下较难完成的实验.数字化实验系统实际上是一个载体,它能解决的不仅仅是实验的难点,还突破了学生认知能力和创新能力培养上的难点.具体地说,DIS技术的优势是:(１)DIS是丰富、生动的演示工具.DIS作为演示工具,可使静态事物动态化、微型实验宏观化、抽象知识形象化,完成由于受传统实验仪器本身的限制难以完成的仿真模拟实验,进行物理过程的动态分析,帮助学生透彻理解并且掌握产生实验结论的过程.(２)DIS是良好的技能训练工具.DIS可以为学生提供全方位的开放性的操作环境,让学生对一些传统实验进行反复训练:如让学生在虚拟场景中从各个角度观察游标卡尺,进行测量训练并在测量完成后及时给出反馈信息,有助于学生对游标卡尺的结构、测量方法及读数的知识构建.DIS还可以克服学生对一些较复杂仪器(多用电表、示波器等) 操作时的盲目性,帮助他们在理解原理、了解测量方法的基础上通过模拟掌握实验技能.(３)DIS是良好的数据信息加工工具.DIS可以利用内置程序(或通用软件)对实验中所采集的数据进行实时处理、并且能够将最终结果以表格、图表等数学形式直观地显示出来.如在测定电源电动势和内阻、牛顿第二定律等实验中,可方便地找到相关物理量的关系.(４)DIS也是真正的互动交流工具.在网络环境下DIS可以实现学生不进实验室,便在校园局域网上进行自主实验学习,边学习边与其他同学或教师交流、讨论,遇到问题时可及时获得多方帮助. (５)DIS实验简化了实验数据的采集过程,让学生有更多的精力关注实验过程,专注于实验方案的设计、实验数据的分析处理.DIS实验技术作为一种新技术,对于刚刚接触到这种全新实验手段的高中生而言,理解起来存在一定的困难.学生作为高中物理实验学习的主体, 如果对DIS实验技术不够熟悉的话,在一定程度上会影响高中物理DIS实验教学的顺利开展.学校和教师应注重引导学生接受新知识,循序渐进地学习DIS实验技术的基本知识,并对学习过程中出现的各种疑惑进行及时的解释,激发学生主动学习 DIS实验技术的兴趣.当新的事物来临时,作为物理教师要首先接纳,花时间研究,充分发挥DIS数字实验系统在物理课堂教学中的作用,要耐心带领学生逐步应用现代化的测量手段,加强课程体系建设,在教育评价体系中逐步合理地引入适量的数字化实验,开发出足够的数字教学资源.收稿日期:２０１６－０７－３０。