2017年高考物理全國(guó)Ⅰ卷第23題的分析與教學(xué)建議

李葉賢

摘 要：通過(guò)對(duì)2017年高考物理全國(guó)Ⅰ卷第23題的分析，提出物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須高度重視必備與核心知識(shí)的教學(xué)。建議教師要加強(qiáng)學(xué)生三基能力和規(guī)范作答能力的培養(yǎng)；掌握物理實(shí)驗(yàn)主干知識(shí)；培養(yǎng)綜合分析與知識(shí)遷移相結(jié)合的能力。

關(guān)鍵詞：三基能力；主干知識(shí)；綜合分析；知識(shí)遷移

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）1-0048-3

2017年高考物理全國(guó)Ⅰ卷電學(xué)實(shí)驗(yàn)第23題，注重對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)電學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)和物理學(xué)科素養(yǎng)、核心價(jià)值的考查，對(duì)學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理的理解，以及?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方式的把握，題干信息的提取、處理和綜合能力有較高要求。本題以基礎(chǔ)性、綜合性、創(chuàng)新性為考查目標(biāo)，試題難度分層遞進(jìn)，有非常好的區(qū)分度?，F(xiàn)結(jié)合對(duì)該題的分析及其對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟示進(jìn)行探討。

1 對(duì)原題的解答分析

原題 某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L（額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A）；電壓表V（量程3 V，內(nèi)阻3 kΩ）；電流表A（量程0.5 A，內(nèi)阻0.5 Ω）；固定電阻R0（阻值1000 Ω）；滑動(dòng)變阻器R（阻值0～9.0 Ω）；電源E（電動(dòng)勢(shì)5 V，內(nèi)阻不計(jì)）；開(kāi)關(guān)S；導(dǎo)線若干。

（1）實(shí)驗(yàn)要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8 V的范圍內(nèi)對(duì)小燈泡的電壓進(jìn)行測(cè)量，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖。

（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)得該小燈泡的伏安特性曲線如圖1所示。

由實(shí)驗(yàn)曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻_______（填“增大”“不變”或“減小”），燈絲的電阻率_______（填“增大”“不變”或“減小”）。

（3）用另一電源E0（電動(dòng)勢(shì)4 V，內(nèi)阻1.00 Ω）和題給器材連接成圖2所示的電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實(shí)際功率。閉合開(kāi)關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)小燈泡的最小功率為_(kāi)_____W，最大功率為_(kāi)_____W。（結(jié)果均保留2位小數(shù)）

解析 （1）由燈泡的伏安特性曲線知，電壓和電流要從0開(kāi)始調(diào)節(jié)，應(yīng)使用分壓接法；另外，電壓表量程（3 V）太小，必須對(duì)電壓表進(jìn)行改裝以擴(kuò)大量程，給電壓表串聯(lián)定值電阻R0（1 000 Ω），串聯(lián)后的電路相當(dāng)于量程為4 V的電壓表。

（3）用另一電源E0（電動(dòng)勢(shì)4 V，內(nèi)阻1.00 Ω）和題給器材連接成圖2所示的電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，可改變燈泡的電壓和電流。由于燈泡的伏安特性曲線是非線性曲線。當(dāng)燈泡、電源和電阻串聯(lián)起來(lái)時(shí)，燈泡電阻會(huì)隨電壓和電流的變化而變化。那么，燈泡的實(shí)際功率如何測(cè)量？我們只能通過(guò)圖像得出。具體方法如下：把圖2的串聯(lián)電路變形為圖5所示的電路，把滑動(dòng)變阻器R與電源內(nèi)阻r等效成一個(gè)大電阻（R+r）。

本題以文字、電路圖和I-U圖等多種形式描述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，考查學(xué)生電路選擇與規(guī)范連接、外電路的I-U圖和可變電阻的I-U圖交點(diǎn)的物理意義以及邏輯推理獲取信息的能力，設(shè)問(wèn)角度新穎，有效地檢測(cè)學(xué)生對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)中所蘊(yùn)涵的物理思想方法的掌握程度。

2 對(duì)高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建議

一是教師在電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)高度重視基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能三基能力和規(guī)范作答能力的培養(yǎng)。建議今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師首先應(yīng)讓學(xué)生掌握高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本方法和原理，改變目前高中物理教學(xué)中輕視實(shí)驗(yàn)，不重視實(shí)際操作的傾向。將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生去探索物理量之間的關(guān)系，并作出大膽假設(shè)；再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去探究，最后總結(jié)出規(guī)律。這有助于培養(yǎng)學(xué)生的探索求知能力，同時(shí)還能保證他們的操作規(guī)范性。其次，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。例如，做電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，連接電路過(guò)程中開(kāi)關(guān)一定要斷開(kāi)，電流表和電壓表一定要按電流從“+”接線柱進(jìn)， “-”接線柱出的順序接入電路中，并且量程要調(diào)到最安全的狀態(tài)下“試觸”后才閉合開(kāi)關(guān)。再次，培養(yǎng)學(xué)生熟練使用基本儀器和正確記錄、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。要達(dá)到熟練、正確地讀數(shù)，教師平時(shí)特別要加強(qiáng)有效數(shù)字和保留小數(shù)點(diǎn)數(shù)字方面的訓(xùn)練。教師也要抓住各種基本儀器的共性來(lái)加以指導(dǎo)，例如，儀器的量程和分度值，正確的單位。教師還要指導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)分析，例如，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能否得出有效的結(jié)論？理論計(jì)算存在多大偏差？從而加強(qiáng)學(xué)生擴(kuò)散思維能力的培養(yǎng)，有效地鞏固知識(shí)，更加熟練地掌握實(shí)驗(yàn)操作技能。最后，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的應(yīng)試習(xí)慣，盡量避免審題上有較大偏差，要注重審題，學(xué)會(huì)審題，快速理解題目要求，辨析命題人在考試內(nèi)容、目的、能力等方面的期待，防止偏離題意或漏掉內(nèi)容。

二是教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要重視主干知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)，讓學(xué)生熟悉高中重要的電學(xué)實(shí)驗(yàn)、理論和方法，并將這些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)整合，以達(dá)到知識(shí)的整體系統(tǒng)化，最終使學(xué)生能夠建立起完整的知識(shí)體系，從而幫助學(xué)生提高解決電學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)問(wèn)題的能力。首先，教師要從教材做起，讓學(xué)生熟悉每一個(gè)教材實(shí)驗(yàn)，要學(xué)會(huì)測(cè)量高中電學(xué)基本物理量，例如，電壓、電流、電阻、電功率等。具體的實(shí)驗(yàn)有：測(cè)量小燈泡的伏安特性曲線；伏安法測(cè)燈的電阻和分析燈電阻率隨電壓的變化關(guān)系；測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)為核心的電學(xué)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)；以測(cè)量電阻為核心的電學(xué)實(shí)驗(yàn)（例如，等效法、半偏法、電橋法測(cè)電阻）；萬(wàn)用表的原理及使用；游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微計(jì)的讀數(shù)等。與此同時(shí)，這些實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還要滲透重要的實(shí)驗(yàn)理論和方法。例如，電阻與電阻率的關(guān)系、電壓（流）表的改裝、分壓或限流式實(shí)驗(yàn)電路的選擇原則、電流表內(nèi)外接法的區(qū)別與選擇、電阻率與傳感器的關(guān)系等。其次，教師要以基本實(shí)驗(yàn)電路為原型，以實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖像為媒介，對(duì)高中物理實(shí)驗(yàn)核心知識(shí)、能力構(gòu)建模塊等高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)、能力線性呈現(xiàn)。學(xué)生要全面掌握高中電學(xué)中的各個(gè)實(shí)驗(yàn)電路圖，并把實(shí)驗(yàn)結(jié)果描點(diǎn)，然后分析點(diǎn)的走勢(shì)，確定是直線或曲線，并用直線或圓滑曲線連線。通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖像的正、反比等關(guān)系，從而確定相關(guān)物理量的關(guān)系。教師還要加強(qiáng)學(xué)生物理圖像和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合能力的培養(yǎng)，例如，v-t圖、s-t圖、I-U圖、I-t圖、F-t圖等的分析計(jì)算能力訓(xùn)練。最后，教師要舍得花時(shí)間在物理情景的分析講解上，側(cè)重各物理量邏輯關(guān)系的推理能力培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)通過(guò)模塊化知識(shí)體系進(jìn)行分析、選擇合適電路，并能熟練連接電路，得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力；要養(yǎng)成學(xué)生規(guī)范作圖、連線的習(xí)慣，電子元件符號(hào)要準(zhǔn)確規(guī)范等。

三是教師在電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生綜合分析與知識(shí)遷移相結(jié)合的能力。首先，教師要重視綜合歸納和分析演繹法在物理實(shí)驗(yàn)問(wèn)題中的應(yīng)用，要增強(qiáng)學(xué)生對(duì)各類(lèi)信息的分析、加工能力，避免單獨(dú)進(jìn)行割裂式訓(xùn)練和死記硬背，以“背”代“做”的狀況。高考實(shí)驗(yàn)試題源于教材，高于教材。教材上的實(shí)驗(yàn)有些并非是相互獨(dú)立的，因此，教師在整合實(shí)驗(yàn)知識(shí)板塊過(guò)程中，要盡量把不同的實(shí)驗(yàn)合理地組合起來(lái)，這樣所收到的效果自然是“1+1>2”，從而更好地幫助學(xué)生掌握知識(shí)。其次，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要多設(shè)計(jì)一些新的應(yīng)用情境，讓學(xué)生能在這些情境中應(yīng)用剛學(xué)到的知識(shí)，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度考查所學(xué)知識(shí)，努力用已掌握的知識(shí)，深入淺出地解決新問(wèn)題，讓知識(shí)在遷移、應(yīng)用過(guò)程中得到強(qiáng)化。例如，對(duì)于創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，平時(shí)要對(duì)常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)思想方法（如模擬法、轉(zhuǎn)換法、放大法、比較法、替代法等）進(jìn)行歸納，在全新的實(shí)驗(yàn)情景下，通過(guò)遷移已有知識(shí)，找到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理，再設(shè)計(jì)出合理可行的實(shí)驗(yàn)方案。最后，教師自身要不斷提高的物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)和教學(xué)水平，對(duì)于學(xué)生重復(fù)問(wèn)的同一類(lèi)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，教師不能只給現(xiàn)成的答案，要引導(dǎo)學(xué)生正確地將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合，迅速找準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的遷移點(diǎn)進(jìn)行有效解答，并最終能遷移運(yùn)用。endprint