**基金項目：本文系江蘇省教育科學“十三五”規(guī)劃2020年度課題“基于‘科學實驗影視資源育人價值’的物理教學創(chuàng)新研究”（課題編號：D/2020/02/103）的階段性研究成果。

摘要：本文對2023年江蘇高考物理實驗試題進行深入思考，從不同角度進行分析并針對教師的高考物理復習教學提出建議，以期提高高三學生物理復習備考的質量和效率。

關鍵詞：江蘇高考；實驗試題；物理復習

實驗探究能力是《中國高考評價體系》中強調的關鍵能力之一。

高考實驗試題，取材于真實物理科學探究過程或學生實際探索過程，是落實《中國高考評價體系》中“四翼”，即“基礎性、綜合性、應用性、創(chuàng)新性”［1］的有效載體。本文以2023年江蘇高考物理實驗試題為例，從不同角度進行分析，并針對教師的高考物理復習教學提出建議。

1真題呈現(xiàn)

（2023年江蘇卷第12題）小明通過實驗探究電壓表內(nèi)阻對測量結果的影響。所用器材有：干電池（電動勢約1.5V，內(nèi)阻不計）2節(jié)；兩量程電壓表（量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ；量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ）1個；滑動變阻器（最大阻值50Ω）1個；定值電阻（阻值50Ω）21個；開關1個及導線若干。實驗電路如題圖1所示。

（1）電壓表量程應選用（選填“0～3V”或“0～15V”）。

（2）題圖2為該實驗的實物電路（右側未拍全）。先將滑動變阻器的滑片置于如圖2所示的位置，然后用導線將電池盒上接線柱A與滑動變阻器的接線柱（選填“B”“C”或“D”）連接，再閉合開關，開始實驗。

（3）將滑動變阻器滑片移動到合適位置后保持不變，依次測量電路中O與1，2，…，21之間的電壓。某次測量時，電壓表指針位置如題圖3所示，其示數(shù)為V。根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出電壓U與被測電阻值R的關系圖線，如題圖4中實線所示。

（4）在題圖1所示的電路中，若電源電動勢為E，電壓表視為理想電壓表，滑動變阻器接入的阻值為R1，定值電阻的總阻值為R2，當被測電阻為R時，其兩端的電壓U＝（用E、R1、R2、R表示），據(jù)此作出U-R理論圖線如題圖4中虛線所示。小明發(fā)現(xiàn)被測電阻較小或較大時，電壓的實測值與理論值相差較小。

（5）分析可知，當R較小時，U的實測值與理論值相差較小，是因為電壓表的分流小，電壓表內(nèi)阻對測量結果影響較小。小明認為，當R較大時，U的實測值與理論值相差較小，也是因為相同的原因。你是否同意他的觀點？請簡要說明理由。

2試題評析

這道電學實驗題涉及的知識點主要包括實驗原理、器材的選擇、實驗的規(guī)范操作（如讀數(shù)、連接電路等）以及實驗數(shù)據(jù)誤差分析等，這些內(nèi)容從不同方面考查了學生必須掌握的高中物理知識和物理方法。試題設置的問題有一定的梯度，體現(xiàn)了思維的進階性。不同層次的學生都能從該試題中有收獲，體現(xiàn)了高考試題的基礎性、綜合性、應用性和創(chuàng)新性。

第（1）問答案：3V。提供的電源為兩節(jié)干電池，電源電動勢約3V，考慮數(shù)據(jù)精確性，選0～3V量程。題中給出的線索很直接，易于學生做出判斷。

第（2）問答案：D。考慮電路的安全性，串聯(lián)滑動變阻器應起到限流作用。在閉合開關前，應將滑動變阻器阻值調到最大，所以選D。然而，有些學生會認為，閉合開關時，電路中已經(jīng)串聯(lián)了21個電阻，電阻已經(jīng)足夠大，為什么不能接C呢？從電路的安全性角度來看，實驗應排除一切可能出現(xiàn)的風險。假設0和1之間斷路、1和21之間短路，不計電源內(nèi)阻，則電壓表讀數(shù)為3V，不符合電表測量的安全性要求。因此選D。

第（3）問答案：1.50。電壓表最小刻度為0.1V，根據(jù)電壓表讀數(shù)的規(guī)則，讀數(shù)時要估讀到下一位，故讀數(shù)應精確到0.01V。這類似于用毫米刻度尺進行讀數(shù)，考查儀器的規(guī)范操作。

第（4）問答案：ERR1＋R2。當電壓表被視為理想電表時，由閉合電路歐姆定律可得U＝IR＝ERR1＋R2。本實驗要探究電壓表的內(nèi)阻對測量結果的影響，根據(jù)極限思想將電壓表視為理想電表作為比對的參照組。這為下一步探究誤差產(chǎn)生的原因做好鋪墊。

第（5）問答案：不同意；R較大時，電壓表分流明顯，導致U的測量值和理論值偏差較小，還受到滑動變阻器分壓的影響，所以原因不相同。這問中題干給出“當R較小時，U的實測值與理論值相差較小，是因為電壓表的分流小”，此時R與電壓表并聯(lián)，那么當R較大時，仍與電壓表并聯(lián)，電壓表分流將較大，而U的實測值與理論值仍偏差較小，顯然原因是不相同的。究其具體原因，從題目所給的信息看，很可能和滑動變阻器的分壓作用有關?？梢酝ㄟ^以下兩個方法來驗證這一猜想。

【解析法】

當R較大時，電壓表內(nèi)阻不能忽略，則電路中的電流I＝ER1＋（R2－R）＋RRVR＋RV，

電壓表讀數(shù)為U＝ER1＋（R2－R）＋RRVR＋RV·RRVR＋RV＝E（R1＋R2－R）（R＋RV）RRV＋1。

當R＝R2時，R最大，

此時U＝ER1（R2＋RV）R2RV＋1＝ER1RV＋R1R2＋1。

若RVR1，則電壓表讀數(shù)接近于U＝ER1R2＋1＝ER2R1＋R2。

【類比法】

題中的“滑動變阻器滑片移動到合適的位置后保持不變”，則滑動變阻器相當于一個定值電阻R0，可以與21個定值電阻構成一個“超大滑動變阻器”。當接入電壓表兩端的電阻數(shù)量不同時，可以看作其電阻在不斷變化，形成21個離散變化的點。如果電壓表不再是理想電表，則它相當于一個大電阻。電源電動勢為E，內(nèi)阻忽略不計，試題中的電路可以簡化成如圖5所示的電路。這與測量電阻實驗中滑動變阻器采用分壓式接法時滑動變阻器的選擇問題［2］異曲同工。在圖6的電路中，設滑動變阻器的總電阻為R0，定值電阻的阻值為R，滑動變阻器與定值電阻R并聯(lián)的部分電阻為Rx，電動勢為E。若選用滑動變阻器最大阻值不同的電阻進行研究，令k＝R0R，以RxR0為橫軸，URE為縱軸，當k分別為0.1、0.5、0.7、1、5、7、10、20時，得到圖線如圖7所示。

從圖像可以看出，無論k取何值，定值電阻R兩端的電壓都在0～E之間變化。當k值較小，即當滑動變阻器的總阻值小于定值電阻時，R兩端的電壓U隨滑動變阻器阻值變化的關系接近線性關系。本題中k＝1050＋R13000≈10503000＝0.35，即當電阻較大時，測量值和理論值偏差較小，是因為RVR1，R1可以忽略。

3幾點思考及復習建議

縱觀整個實驗題，并結合近三年的江蘇高考物理實驗題（見表1），不難發(fā)現(xiàn)，目前實驗題的命題主要由器材選擇、規(guī)范操作（讀數(shù)等）、數(shù)據(jù)處理、原理辨析與誤差分析五部分組成。2021年至2023年江蘇高考物理實驗題每一小問的考查內(nèi)容分布表如表1所示，從近三年的實驗真題看，五個部分的考查比較全面。

對器材選擇、規(guī)范操作、數(shù)據(jù)處理方面的考查主要評估學生的必備知識或推理論證能力，而對原理辨析和誤差分析方面的考查則主要評估學生的探究能力。［3］這對學生提出了具體的要求：第一，對實驗目的、實驗原理和實驗實施過程應有非常清晰的理解；第二，對實驗現(xiàn)象和結果要有批判性的思考；第三，對可能在交流中出現(xiàn)的結論有反思能力。

因此，教師在實驗復習教學中應落實以下幾點。

3.1回歸教材，重視基礎實驗

高考物理實驗題大多源于教材，但其難度又高于教材，而學生思維的起點在基礎實驗。因此，教師在復習教學中，必須重視21個必做實驗操作，使學生能根據(jù)實驗目的自主選擇實驗儀器，設計實驗步驟，處理數(shù)據(jù)，反思實驗結果，提出改進方案。對于同一個基礎實驗，教師應引導學生通過不同的實驗器材達成相同的實驗目的，從而加深對實驗的理解。例如在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中，學生要考慮是否需要補償阻力；是否需要滿足鉤碼的質量遠小于滑塊的質量這個條件；如果增加傳感器，以上條件是否依然適用等。即學生不僅要明確實驗怎么做，還要理解為什么這么做，并思考除現(xiàn)有方法外的其他可能性。教師在復習教學中應少設計是非型問題，多設計一些解釋型問題，還可以適當引進“非良構”問題，幫助學生拓寬思路，提高思維的深度和質量。

3.2重做實驗，查漏補缺

對于實驗中難以理解或不好掌握的部分，教師可以讓學生到實驗室再次進行實驗，明確實驗方案中的優(yōu)點或可取之處，對實驗方案中存在的不足能利用其他實驗器材進行優(yōu)化，降低實驗誤差，進而加深對實驗的理解。教師在此過程中做好引導和協(xié)助工作，幫助學生通過實驗建立正確的認知，提高他們的實驗操作技能。

3.3研究教材，挖掘教材資源

除了21個基礎實驗，教材中還有“演示”“做一做”“練習與應用”“復習與提高”“課題研究”等欄目，其中蘊含了豐富的實驗資源。這些都將可能成為高考情境化試題的來源。教師在做好演示實驗的同時，應將這些實驗資源與基礎實驗進行整合。例如，

用手機測自由落體加速度、用手機連拍功能輔助繪制彈簧振子的x-t圖像等將現(xiàn)代技術融入實驗探究中的實驗，鼓勵學生實驗創(chuàng)新，拓展思維。

3.4真題復盤，舉一反三

2023年的江蘇高考物理實驗題，不管用解析法還是類比法，對學生來講都有一定的難度。在對這個實驗復盤的時候，可以利用仿真實驗平臺NOBOOK進一步驗證。將電壓表設置為理想電表，測得的數(shù)據(jù)作為理論值，然后分別將電壓表的電阻設置為3000Ω和1000Ω，滑動變阻器的阻值設置為30Ω，測得實驗數(shù)據(jù)，再通過Excel作出圖像（見圖8）。

通過圖像，學生能夠發(fā)現(xiàn)它與測量電阻實驗中的滑動變阻器分壓式接法的輸出電壓的圖像確實相似。如果學生能在解題時應用類比法，就可以快速地得出結論。這給教師進一步的教學啟示是應使學生真正對每個實驗研究透徹，而不是簡單的記憶結論。比如前面所講的滑動變阻器分壓式接法，在選擇滑動變阻器大小時，學生只記結論“以小控大”，在解決試題時就難以使用類比法。所以在實驗研究中，教師要多創(chuàng)設情境，將實驗中的一些思維“痛點”展現(xiàn)出來，加強學生的實驗探究能力。

參考文獻

［1］教育部考試中心.中國高考評價體系［M］.北京：人民教育出版社，2019：6-8.

［2］吳慶林，李旭偉.基于高考評價體系的物理情境創(chuàng)設——以DIS建構分壓限流電路中滑動變阻器的選取規(guī)律為例［J］.物理教師，2021，42（8）：58-59.

［3］葛騰霄，馬宇澄.2021—2023年江蘇高考物理試題的量化分析與復習建議［J］.物理教師，2024，45（1）：87-91，97.