邢春飛

(北京師范大學(xué)附屬中學(xué))

一、課標(biāo)對(duì)高考實(shí)驗(yàn)的要求

新課標(biāo)要求把對(duì)學(xué)生能力的考查放在首位。物理學(xué)科主要考查學(xué)生五種能力:理解能力、推理能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?yīng)用能力、探究能力。其中提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、探究能力是?shí)驗(yàn)教學(xué)的責(zé)任擔(dān)當(dāng),更是提高物理核心素養(yǎng)的必然要求。實(shí)驗(yàn)題考查全面,同時(shí)也是得分率較低、區(qū)分度較高的題型。

學(xué)業(yè)質(zhì)量水平4是進(jìn)入高等院校相關(guān)專業(yè)學(xué)習(xí)應(yīng)達(dá)到的水平要求?？茖W(xué)探究“水平4”的具體要求為能分析相關(guān)事實(shí)或結(jié)論,提出并準(zhǔn)確表述可探究的物理問(wèn)題,作出有依據(jù)的假設(shè);能制訂科學(xué)探究方案,選用合適的器材獲得數(shù)據(jù);能分析數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律,形成合理的結(jié)論,用已有的物理知識(shí)進(jìn)行解釋;能撰寫(xiě)完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,對(duì)科學(xué)探究過(guò)程與結(jié)果進(jìn)行交流和反思。

高中課標(biāo)規(guī)定的21個(gè)必做實(shí)驗(yàn)中,電(磁)學(xué)實(shí)驗(yàn)占6個(gè),如表1

表1

二、2023年全國(guó)卷理綜電學(xué)實(shí)驗(yàn)題分析

1.(2023年全國(guó)新課標(biāo)卷第22題)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中,所用器材如下:電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、停表、單刀雙擲開(kāi)關(guān)以及導(dǎo)線若干。

(1)用多用電表的電壓擋檢測(cè)電池的電壓。檢測(cè)時(shí),紅表筆應(yīng)該與電池的________(填“正極”或“負(fù)極”)接觸。

(2)某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖1(a)所示。先將電阻箱的阻值調(diào)為R1,將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與“1”端相接,記錄電流隨時(shí)間的變化。電容器充電完成后,開(kāi)關(guān)S再與“2”端相接,相接后小燈泡亮度變化情況可能是________。(填正確答案標(biāo)號(hào))

圖(a)

A.迅速變亮,然后亮度趨于穩(wěn)定

B.亮度逐漸增大,然后趨于穩(wěn)定

C.迅速變亮,然后亮度逐漸減小至熄滅

(3)將電阻箱的阻值調(diào)為R2(R2>R1),再次將開(kāi)關(guān)S與“1”端相接,再次記錄電流隨時(shí)間的變化情況。兩次得到的電流I隨時(shí)間t變化如圖1(b)中曲線所示,其中實(shí)線是電阻箱阻值為_(kāi)_______(填“R1”或“R2”)時(shí)的結(jié)果,曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的________(填“電壓”或“電荷量”)。

【參考答案】(1)正極 (2)C (3)R2電荷量

【點(diǎn)評(píng)】本題目第(1)問(wèn),以觀察電容器的充、放電現(xiàn)象這一實(shí)驗(yàn)為載體,考查了多用電表測(cè)量物理量,可見(jiàn)試題對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰疾椴⒎枪铝⒌?而是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查。第(2)問(wèn),是學(xué)生課堂實(shí)驗(yàn)的再現(xiàn),由于學(xué)生親手做過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn),印象就會(huì)非常深刻。當(dāng)然,該題目還需要學(xué)生利用自己已有的知識(shí)進(jìn)行解釋,做到知其然,并知其所以然。可見(jiàn)高考題是盡量把學(xué)生的課堂所學(xué)考出來(lái),注重考查學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。第(3)問(wèn)主要考查了學(xué)生利用圖像解決問(wèn)題,考查了學(xué)生對(duì)圖線與坐標(biāo)軸所圍成面積的物理意義的理解,學(xué)生對(duì)此類問(wèn)題見(jiàn)的較多,比如v-t圖像中面積的意義等。第(3)問(wèn)可以繼續(xù)問(wèn)實(shí)線和虛線與坐標(biāo)軸所圍成面積的大小關(guān)系。分析發(fā)現(xiàn),充電完畢后,兩次電容器的電勢(shì)差均等于電源電動(dòng)勢(shì)E。由Q=CU=CE可知,兩次電容器所帶電荷量相同,因此兩次圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積相同。

2.(2023年全國(guó)甲卷第22題)某同學(xué)用伏安法測(cè)繪一額定電壓為6 V、額定功率為3 W的小燈泡的伏安特性曲線,實(shí)驗(yàn)所用電壓表內(nèi)阻約為6 kΩ,電流表內(nèi)阻約為1.5 Ω。實(shí)驗(yàn)中有圖2(a)和(b)兩個(gè)電路圖供選擇。

圖(a)

(1)實(shí)驗(yàn)中得到的電流I和電壓U的關(guān)系曲線如圖2(c)所示,該同學(xué)選擇的電路圖是圖________[填“(a)”或“(b)”]。

(2)若選擇另一個(gè)電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn),用實(shí)線畫(huà)出實(shí)驗(yàn)中應(yīng)得到的關(guān)系曲線的示意圖。

【參考答案】(1)(a) (2)如圖3所示

圖3

3.(2023年全國(guó)乙卷第23題)一學(xué)生小組測(cè)量某金屬絲(阻值十幾歐姆)的電阻率?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材:螺旋測(cè)微器、米尺、電源E、電壓表(內(nèi)阻非常大)、定值電阻R0(阻值10.0 Ω)、滑動(dòng)變阻器R、待測(cè)金屬絲、單刀雙擲開(kāi)關(guān)K、開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干。圖4(a)是學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路原理圖。完成下列填空:

圖(a)

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),先將滑動(dòng)變阻器R接入電路的電阻調(diào)至最大,閉合S。

(2)將K與1端相連,適當(dāng)減小滑動(dòng)變阻器R接入電路的電阻,此時(shí)電壓表讀數(shù)記為U1,然后將K與2端相連,此時(shí)電壓表讀數(shù)記為U2。由此得到流過(guò)待測(cè)金屬絲的電流I=________,金屬絲的電阻r=________。(結(jié)果均用R0、U1、U2表示)

(3)繼續(xù)微調(diào)R,重復(fù)(2)的測(cè)量過(guò)程,得到多組測(cè)量數(shù)據(jù),如表2所示:

表2

(4)利用上述數(shù)據(jù),得到金屬絲的電阻r=14.2 Ω。

(5)用米尺測(cè)得金屬絲長(zhǎng)度L=50.00 cm。用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲不同位置的直徑,某次測(cè)量的示數(shù)如圖4(b)所示,該讀數(shù)為d=________mm。多次測(cè)量后,得到直徑的平均值恰與d相等。

(6)由以上數(shù)據(jù)可得,待測(cè)金屬絲所用材料的電阻率ρ=________×10-7Ω·m。(保留2位有效數(shù)字)

(6)5.0

【點(diǎn)評(píng)】本題目以測(cè)量電阻率為載體,考查了電路的識(shí)別,螺旋測(cè)微器的讀數(shù)、部分電路的歐姆定律、電阻定律等知識(shí)點(diǎn)。(2)主要考查了電路的識(shí)別、電壓表的使用、利用歐姆定律及變形,以一道題目考查了多個(gè)知識(shí)點(diǎn)。(5)螺旋測(cè)微器的讀數(shù),考查了基本器材的使用,涉及數(shù)據(jù)的讀取和有效數(shù)字。螺旋測(cè)微器、游標(biāo)卡尺、多用電表等測(cè)量工具的使用,是學(xué)生應(yīng)掌握的基本能力,為高考的高頻考點(diǎn)。(6)主要考查了邏輯推理能力,靈活運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。給出電阻率的數(shù)量級(jí),稍稍降低了該題的難度。

三、高考題的啟示

做到重點(diǎn)突出,有的放矢。實(shí)驗(yàn)主要來(lái)源于三個(gè)方面:學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)、拓展學(xué)習(xí)中的實(shí)驗(yàn)?？v觀近幾年的高考試題,考查的重點(diǎn)在學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)。題目可以千變?nèi)f化,但萬(wàn)變不離其宗,重點(diǎn)應(yīng)放在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上,深刻理解實(shí)驗(yàn)原理。