为备战高考，我市高三物理行之有效、坚持多年、有广泛影响力的调研考试当属九月起点调研考试、二月调研考试和四月调研考试，其组成涵盖高中物理全部核心知识、紧盯高考、模拟高考的方向性引领。我市多年高考物理优良成绩证明了这种做法的正确性、权威性，在学校、学生、家长中有广泛的影响力。本文尝试探析我市高三物理调研考试科学探究题目，寻求对高三物理复习备考的指导价值。

一、物理核心素养之科学探究

2014年3月30日，《教育部关于全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见》正式提出核心素养体系，其中物理学科的核心素养共有四个维度：物理观念、科学思维、科学探究、科学态度和责任。

实验探究的内容是：提出物理问题，形成猜想和假设，获取和处理信息，基于证据得出结论并作出解释，以及对实验探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。“科学探究”主要包括问题、证据、解释、交流等要素，科学探究的达成水平提出了五个等级的参考评价指标，划分为从“水平一”到“水平五”共五个等级，五个等级如下表所示。

科学探究问题 证据 解释 交流水平一具有问题意识； 能在他人指导下使用所学的简单的器材收集数据； 能对数据进行初步整理；具有与他人交流成果、讨论问题的意识。水平二能观察物理现象，提出物理问题；能根据已有的科学探究方案，使用所学的基本的器材获得数据；能对数据进行整理，得到初步的结论；能撰写简单的报告，陈述科学探究过程和结果。水平三能分析物理现象，提出可探究的物理问题，作出初步的猜想；能在他人帮助下制订科学探究方案，使用基本的器材获得数据；能分析数据，发现特点，形成结论，尝试用已有物理知识进行解释；能撰写实验报告，用学过的物理术语、图表等交流科学探究过程和结果。水平四能分析相关事实或结论，提出并准确表述可探究的物理问题，作出有依据的假设；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，用已有的物理知识进行解释；能撰写完整的实验报告，对科学探究过程与结果进行交流和反思。水平五能面对真实情境，从不同角度提出并准确表述可探究的物理问题，作出科学假设；能制订有一定新意的科学探究方案，灵活选用合适的器材获得数据；能用多种方法分析数据，发现其中规律，形成合理的结论，应用已有物理知识作出科学解释；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。

二、高三物理调研考试科学探究之意义

通常意义上，把“（1）提出问题；（2）猜想与假设；（3）制定计划与设计实验；（4）进行实验与收集证据；（5）分析与论证；（6）评估、交流与合作”称为“完整”的科学探究。这个“完整”当然是美好的，但从物理发展史看，实际的科学探究，远不是这么简单，可能是某个观点（物理问题）由甲提出，引起乙的兴趣和共鸣，乙扩大其影响并引起更多的人来制定计划与设计实验，又可能由实验能力更强的丙进行实验与收集证据，并分析与论证，在更大范围进行评估、交流与合作，物理上有很多这样的科学探究过程：万有引力定律由牛顿完成“（1）提出问题；（2）猜想与假设”并提出了“月——地检验”的思路方法，其他物理学家和天文学家共同在牛顿的探究基础上完成“（4）进行实验与收集证据；（5）分析与论证；（6）评估、交流与合作”，使万有引力定律得到广泛认同，100多年后，再由卡文迪许在实验室测量出引力常量的值，不仅再次实验验证了万有引力，并使万有引力定律更具有应用价值。

可见，“完整的科学探究”是需要时间、人员的充分结合的过程。而在高三调研考试中，受限于目前的笔试模式，我们只能根据学生已掌握的科学探究素养，从“（1）提出问题；（2）猜想与假设；（3）制定计划与设计实验；（5）分析与论证；（6）评估、交流与合作”这几个要素入手进行设计考查，而把“（4）进行实验与收集证据”由题设的形式给出，从而形成“不完整的科学探究”考查模式，但因其仍有效考查了学生的科学探究素养，具有良好的区分度和一定的难度，是调研考试不可或缺的，仍具有很大的价值。

三、高三物理调研考试科学探究题目之探析

由于科学探究试题是高考理科综合物理的必考题型，所以我市高三物理历年、历次调研考试也只有二题，这二题不仅要追求对当年高考的创新模拟，还要对当届学生高三复习备考有较大的教学指导，所以，探析我市高三物理调研考试的科学探究题型，具有很大的价值和意义。

【典例1——2018届我市高三物理九月起点调研考试12题】如图(a)所示为一黑箱，内有一节干电池、若干电阻，A、B为黑箱的两个输出端。

（1）为探索黑箱，某同学用多用电表进行以下测量，你认为正确的操作是______。

A．用欧姆挡测量A、B间的电阻

B．用直流电流挡测量A、B间的输出电流

C．用直流电压挡测量A、B间的输出电压

D．用交流电压挡测量A、B间的输出电压

（2）含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”，A、B为等效电源的两极。为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图(b)所示的电路。调节电阻箱R的阻值，记录下电压表的示数U，图(c)是根据实验数据在坐标纸上画出的图象，若忽略电压表内阻的影响，根据图象可求得等效电源的电动势E=______ V，等效内阻r=_______Ω。（结果均保留三位有效数字）

（3）如果考虑电压表内阻的影响，测得的等效电源的电动势与真实值相比______ ，测得的等效内阻与真实值相比_______。（均选填“偏大”“偏小”或“相同”）

【探析】本题对“黑箱”进行探究，第（1）问体现了科学探究对基本仪器的选择使用的考查，是对科学探究基本操作能力的考查，体现了科学探究“证据”要素的“水平二”；第（2）问体现了调研考试难度与区分度的典型模式——科学探究原理（同时考查了利用图象处理实验数据）的考查，题中把“黑箱”看成电源，是传承经典、守正创新的好题；第（3）问结合真实的科学探究，分析实验误差，是对学生能力考查的又一次升华。因为误差分析始终是难点，达到了科学探究“解释”的“水平四”。全题紧密围绕科学探究，螺旋式、不同维度、不同难度考查了学生的科学探究素养。

【典例2——2018年我市高三物理四月调研考试22题】如图所示的装置可以用来测量滑块与水平面之间的动摩擦因数。在水平面上将弹簧的一端固定，另一端与带有挡光片的滑块接触（弹簧与滑块不固连）。压缩弹簧后，将其释放，滑块被弹射，离开弹簧后经过O处的光电门，最终停在P点。

（1）除了需要测量挡光片的宽度d，还需要测量的物理量有_______ 。

A．光电门与P点之间的距离s

B．挡光片的挡光时间t

C．滑块（带挡光片）的质量m

D．滑块释放点到P点的距离x

（2）动摩擦因数的表达式μ＝ （用上述测量量和重力加速度g表示）。

（3）请提出一个可以减小实验误差的建议：_____________。

【探析】本题不属于考试说明所要求的5个电学实验和7个力学实验，如同2016新课标卷III第22题（探究安培力），但是核心器材是弹簧，如同2016年新课标卷II第22题、2016年新课标卷III第23题，本题在试题情景设计上有创新，创新光电门代替打点计时器测速度，对学生创新意识以开放性问题，允许学生从多种角度作答进行考查，和当年高考——2018新课标卷I第22题思想几乎契合。

第（1）问、第（2）问是在理解试题情景下，运用相应物理规律——动能定理的科学探究上的创新应用，找出科学探究的目的——测量滑块与水平面之间的动摩擦因数的表达式，是对科学探究“（3）制定计划与设计实验”的考查，体现了科学探究“证据”要素的“水平四”；第（3）问为开放性问题，既要在科学探究原理的基础上结合实验器材，弄清误差产生的原由，会用多次测量求平均值的方法减少偶然误差，才能提出对应的建议，达到了科学探究“交流”的“水平四”。

限于篇幅，应该说，我市高三物理历年来，科学探究的试题好题迭出，很多为其他地市调研考试所引用，值得深入探析。