2020年高考全國卷Ⅲ物理實驗試題分析

陸曠升

[摘? ?要]2020年全國高考理綜卷Ⅲ物理實驗題與往年相比，雖然題型沒有多大的變化，但對關(guān)鍵能力的考查特點還是很鮮明的，對促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的提升具有重要的意義，對高中物理教學(xué)具有積極的引導(dǎo)作用。

[關(guān)鍵詞]2020年高考; 全國卷Ⅲ;物理實驗題

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2020）29-0036-03

物理實驗題是很多學(xué)生難以突破的題目，每年高考實驗題的得分率也較低。2020年全國高考物理實驗試題的難易程度如何？又有什么特點呢？本文僅以全國卷Ⅲ物理實驗題為例進(jìn)行分析，供大家參考。

一、實驗題賞析

[例1]（2020年全國卷Ⅲ22題）某同學(xué)利用圖1所示裝置驗證動能定理。調(diào)整木板的傾角平衡摩擦阻力后，掛上鉤碼，鉤碼下落，帶動小車運動并打出紙帶。某次實驗得到的紙帶及相關(guān)數(shù)據(jù)如圖2所示。

若要驗證動能定理，除了需測量鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量外，還需要從圖2給出的數(shù)據(jù)中求得的物理量為_________。

【賞析】前兩空考查的是考生是否掌握：（1）做勻變速直線運動的物體在某段時間中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度，即[vt2=st];（2）打點計時器通過打點計時，每打相鄰兩個點的時間間隔為0.02 s。如果掌握了這兩個基本知識，就能很快計算出來了。所以：

第3空，考查的是考生對動能定理的理解。動能定理的內(nèi)容是：在一個過程中合力對物體所做的功，等于物體在這個過程中動能的變化量，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

若考生理解動能定理的內(nèi)容，并能確定研究過程的初、末動能，通過受力分析，求出合力做的功，這一空就不難回答了。

我們研究小車從B點運動到P點這個過程，前兩空求出了小車分別經(jīng)過B、P兩點的瞬時速度，即可求出這個過程的動能變化量。對小車受力分析，因已平衡摩擦力，所以小車所受合力等于繩子拉力，則驗證動能定理時需要求出小車運動過程中合力即拉力對小車做的功，由功的定義[W=Fs]知，還需要測量B、P之間的距離。

[例2]（2020年全國卷Ⅲ23題）已知一熱敏電阻當(dāng)溫度從10 ℃升至60 ℃時阻值從幾千歐姆降至幾百歐姆，某同學(xué)利用伏安法測量其阻值隨溫度的變化關(guān)系。所用器材（如圖3所示）：電源E、開關(guān)S、滑動變阻器R（最大阻值為20 Ω）、電壓表（可視為理想電表）和毫安表（內(nèi)阻約為100 Ω）。

（1）在答題卡上所給的器材符號之間畫出連線，組成測量電路圖。

（2）實驗時，將熱敏電阻置于溫度控制室中，記錄不同溫度下電壓表和毫安表的示數(shù)，計算出相應(yīng)的熱敏電阻阻值。若某次測量中電壓表和毫安表的示數(shù)分別為5.5 V和3.0 mA，則此時熱敏電阻的阻值為_____kΩ（保留2位有效數(shù)字）。實驗中得到的該熱敏電阻阻值R隨溫度t變化的曲線如圖4所示。

（3）將熱敏電阻從溫控室取出置于室溫下，測得達(dá)到熱平衡后熱敏電阻的阻值為2.2 kΩ。由圖4求得，此時室溫為_____℃（保留3位有效數(shù)字）。

（4）利用實驗中的熱敏電阻可以制作溫控報警器，其電路的一部分如圖5所示。圖中，E為直流電源（電動勢為10 V，內(nèi)阻可忽略）;當(dāng)圖中的輸出電壓達(dá)到或超過6.0 V時，便觸發(fā)報警器（圖中未畫出）報警。若要求開始報警時環(huán)境溫度為50 ℃，則圖5中____? ? ? ?（填“R1”或“R2”）應(yīng)使用熱敏電阻，另一固定電阻的阻值應(yīng)為_________kΩ（保留2位有效數(shù)字）。

【賞析】第（1）問主要考查兩個內(nèi)容：一是電流表的內(nèi)、外接法的選擇。利用伏安法測電阻時，即[R=UI]，U為電阻R兩端電壓，I為流過R的電流。本題“電壓表可視為理想電壓表”即可以把電壓表看成一個能顯示自身兩端電壓大小且內(nèi)阻值無窮大的電阻，流過電壓表的電流可視為零，所以毫安表應(yīng)采用外接法，毫安表的讀數(shù)即為流過熱敏電阻的電流，電壓表與熱敏電阻并聯(lián)，能準(zhǔn)確測量出熱敏電阻兩端電壓U。若本題采用毫安表內(nèi)接法，由于不知道毫安表的內(nèi)阻準(zhǔn)確值，就無法準(zhǔn)確測量出熱敏電阻兩端的電壓。二是滑動變阻器限流、分壓式接法的選擇。限流式連接時被測電阻兩端電壓范圍為[RxERx+Rρ～E];分壓式連接時被測電阻兩端電壓范圍為[0～E]。由圖4知，熱敏電阻兩端的電壓是從0開始的，所以滑動變阻器采用分壓式連接?？忌衾斫饬诉@些知識，連線也就變得簡單了。連線如圖6所示。

第（2）問考查的是部分電路歐姆定律的使用，只要考生能準(zhǔn)確完成第（1）問的電路圖，則可知電壓表測量熱敏電阻兩端電壓，毫安表的讀數(shù)為流過熱敏電阻的電流，由部分電路歐姆定律得：

第（3）問主要考查考生的讀圖能力，要求考生能夠從圖像中找出對解題有用的信息。由圖4知熱敏電阻阻值R隨著溫度t的升高而非線性減小，不同的溫度對應(yīng)不同的電阻，所以由圖可知該電阻的阻值為2.2 kΩ，對應(yīng)的溫度為25.5 ℃。

第（4）問難度稍大，考查考生的理解、綜合分析能力，考查的內(nèi)容：一是串聯(lián)電路中電阻與電壓成正比例關(guān)系，即某電阻減小時，其兩端電壓也跟著減小;反之，電壓變大;二是串聯(lián)電路中電流處處相等。學(xué)生熟悉這兩個知識點，再理解題意，問題就容易解決了。題目要求是：“當(dāng)圖中的輸出電壓達(dá)到或超過6.0 V時，便觸發(fā)報警器（圖中未畫出）報警”，即溫度升高時要求輸出電壓升高，以觸發(fā)報警。由圖4可知，溫度升高時，該熱敏電阻阻值減小，其兩端電壓減少，由于不考慮電源內(nèi)阻，所以輸出電壓就升高，由分析知R1為熱敏電阻。

由題意知R1、R2是串聯(lián)關(guān)系，流過R1、R2的電流相等，并由圖4可知，溫度為50 ℃時，R1 =0.8 kΩ，由歐姆定律可得[E=I（R1+R2）]，[U=IR2]，代入數(shù)據(jù)解得[R2=1.2 kΩ]。

二、試題特點分析

試題保持了往年一小一大，1道力學(xué)和1道電學(xué)題的分布模式。沒有因為疫情的影響而降低試題難度，在考查要求方面突出基礎(chǔ)性、實用性、綜合性等特點，具體如下。

1.突出基礎(chǔ)，注重實驗基本操作能力

兩道實驗題都突出體現(xiàn)了物理學(xué)科的基礎(chǔ)性，既注重對核心物理概念和規(guī)律的考查，比如第1題求B點、P點的速度大小，第2題第（2）問利用部分電路歐姆定律求電阻;注重對探究過程、研究方法、操作能力等基本內(nèi)容的考查，這就要求學(xué)生在復(fù)習(xí)備考時要重視基礎(chǔ)，要注意全面發(fā)展。

第1題以紙帶為載體，驗證動能定理;高中階段以紙帶為載體的實驗有很多，如“研究勻變速直線運動”“驗證牛頓運動定律”“測定動摩擦因數(shù)”“驗證機(jī)械能守恒定律”“驗證動量守恒定律”等，這些實驗也都涉及求某點的瞬時速度。在平時的學(xué)習(xí)中，只要學(xué)生認(rèn)真做過其中的一到兩個實驗，對動能定理稍有認(rèn)識、理解，本題拿滿分不是難事。

第2題第（1）問要求在器材符號之間畫出連線，組成測量電路圖。這一小問有些難度，既要考查電流表的內(nèi)外接接法，又要考查滑動變阻器的限流、分壓供電方法，還要考查考生的實驗操作能力。

2.突出考查學(xué)生對物理信息的加工能力

試題利用圖像呈現(xiàn)物理信息，要求學(xué)生能夠從圖像中獲取信息，建立文字、圖像等不同信息呈現(xiàn)方式之間的聯(lián)系，從而找出相關(guān)物理量之間的關(guān)系，對學(xué)生獲取和處理信息的能力要求較高，但對提升學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)有很大的幫助。

第2題，通過呈現(xiàn)熱敏電阻阻值R隨溫度t變化的曲線，要求學(xué)生能夠從圖像中提取有用信息。比如第（3）問，由圖4熱敏電阻的阻值為2.2 kΩ時對應(yīng)的溫度為25.8 ℃，第（4）問環(huán)境溫度為50 ℃時，熱敏電阻的阻值為0.8 kΩ。

3.引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)知識解決生活實際問題

在近幾年的高考物理中，越來越注重試題以實際生活、生產(chǎn)等真實情境為背景設(shè)置問題，考查學(xué)生靈活運用所學(xué)物理知識分析解決實際物理問題的能力。第2題是利用熱敏電阻制作溫控報警器，要求學(xué)生在短時間內(nèi)理解實驗原理并完成相關(guān)計算，雖然對學(xué)生的實驗設(shè)計能力和探究能力有較高的要求，但它更容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，也很好地檢測了學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

高考實驗題的命題形式、考查角度靈活多變，設(shè)問形式越來越新穎，考查范圍不再僅僅是課本的分組實驗，也可以是課本的演示實驗，或是一些創(chuàng)新實驗。

三、教學(xué)啟示

教師在平時的教學(xué)中必須要研究高考題，那么，由剛才的分析，我們可得到這樣的啟發(fā)。

1.理解力學(xué)、電學(xué)各個基本實驗原理是根本。實驗原理牽涉實驗方法的選定、器材的選擇、實驗操作、實驗數(shù)據(jù)的收集和處理。只有深入理解實驗原理，才能正確、順利地完成實驗。

2.力學(xué)實驗中很多實驗都是以打點計時器、紙帶、光電門為基點展開的，這就要求學(xué)生對求瞬時速度的方法務(wù)必熟練;電學(xué)實驗往往是以伏安法測電阻為中心展開，要求學(xué)生對電流表內(nèi)接、外接的選擇，滑動變阻器的限流、分壓接法選擇要非常熟練，同時還要對實物連線駕輕就熟，對實驗操作方法了如指掌。

3.學(xué)生必須親自動手完成分組實驗，也要盡量多地讓學(xué)生參與演示實驗。學(xué)生經(jīng)歷過、操作過，才能深刻理解實驗原理、準(zhǔn)確處理數(shù)據(jù)。引導(dǎo)學(xué)生嘗試用不同的方法完成同一個實驗，不斷地擴(kuò)展自己思維。

（責(zé)任編輯 易志毅）