2022年新課標(biāo)甲卷理綜第25題賞析

黃多智

（三穗縣民族高級(jí)中學(xué)，貴州 黔東南 556599）

2022年高考已然落下帷幕，針對(duì)新課標(biāo)甲卷的爭(zhēng)論卻鋪天蓋地，總的感覺可以用一個(gè)“難”字概括.各方百花齊放百家爭(zhēng)鳴，大有聲討試題命制者的架勢(shì).作為高中物理教學(xué)，該是合力要求試題命制者改變，還是更新我們自己的教學(xué)理念轉(zhuǎn)變課堂教學(xué)行為，是值得我們深思的問題.

1 原題及解析

例1.（2022年新課標(biāo)甲卷理綜第25題）光點(diǎn)式檢流計(jì)是一種可以測(cè)量微小電流的儀器，其簡(jiǎn)化的工作原理示意圖如圖1 所示.圖中A為輕質(zhì)絕緣彈簧，C 為位于紙面上的線圈，虛線框內(nèi)有與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；M 為置于平臺(tái)上的輕質(zhì)小平面反射鏡，輕質(zhì)剛性細(xì)桿D 的一端與M 固連且與鏡面垂直，另一端與彈簧下端相連，PQ 為圓弧形的、帶有均勻刻度的透明讀數(shù)條，PQ 的圓心位于M 的中心使用前需調(diào)零，使線圈內(nèi)沒有電流通過時(shí)，M 豎直且與紙面垂直；入射細(xì)光束沿水平方向經(jīng)PQ 上的O點(diǎn)射到M 上后沿原路反射.線圈通入電流后彈簧長(zhǎng)度改變，使M 發(fā)生傾斜，入射光束在M 上的入射點(diǎn)仍近似處于PQ 的圓心，通過讀取反射光射到PQ 上的位置，可以測(cè)得電流的大小.已知彈簧的勁度系數(shù)為k，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線圈C的匝數(shù)為N.沿水平方向的長(zhǎng)度為l，細(xì)桿D 的長(zhǎng)度為d，圓弧PQ 的半徑為r，r?d，d 遠(yuǎn)大于彈簧長(zhǎng)度改變量的絕對(duì)值.

圖1 光點(diǎn)式檢流計(jì)原理

（1）若在線圈中通入的微小電流為I，求平衡后彈簧長(zhǎng)度改變量的絕對(duì)值Δx 及PQ 上反射光點(diǎn)與O 點(diǎn)間的弧長(zhǎng)s；

（2）某同學(xué)用此裝置測(cè)一微小電流，測(cè)量前未調(diào)零，將電流通入線圈后，PQ 上反射光點(diǎn)出現(xiàn)在O 點(diǎn)上方，與O 點(diǎn)間的弧長(zhǎng)為s1.保持其他條件不變，只將該電流反向接入，則反射光點(diǎn)出現(xiàn)在O 點(diǎn)下方，與O 點(diǎn)間的弧長(zhǎng)為s2.求待測(cè)電流的大小.

解析：（1）若在線圈中通入的微小電流為I，根據(jù)二力平衡得

注意：不管電流方向和磁場(chǎng)方向怎樣受力分析均可得出以上方程.關(guān)于匝數(shù)N，我們?cè)谧觥霸趧驈?qiáng)磁場(chǎng)中探究影響通電導(dǎo)線受力的因素”這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)際上使用的不是一根導(dǎo)體棒，而是線圈.教師和學(xué)生都覺得習(xí)以為常了，如果沒有思考過這個(gè)問題，學(xué)生解題時(shí)只記得F=BIL.

設(shè)平面鏡偏轉(zhuǎn)的角度為θ，由于線圈中通的是微小電流，即安培力不大，彈簧形變量很小，且r?d，因此根據(jù)光的反射定理作出光路圖可知，光線的偏轉(zhuǎn)角度是平面鏡偏轉(zhuǎn)角度的兩倍，弧長(zhǎng)s近似等于PO 弦長(zhǎng)，于是

2 試題評(píng)析

2.1 字符多，閱讀能力要求高

全文一共517個(gè)字符.據(jù)調(diào)查分析，多數(shù)人每分鐘的閱讀速度為300—1000字之間，理解力（包括記憶力和正確率）在40—60%左右.傳統(tǒng)閱讀一般是逐字默讀，在看到文字時(shí)大腦中發(fā)出“聲音”，經(jīng)過耳朵的感知后達(dá)到理解.傳統(tǒng)閱讀可表達(dá)為：文字—眼看—嘴讀—耳聽—腦想—理解.這個(gè)過程由于有“嘴讀”和“耳聽”的參與，閱讀速度受影響而快不起來(lái).作為物理題，不僅要閱讀完文字，還要結(jié)合圖形、情境思考物理現(xiàn)象及過程，還要思考包含著怎樣的物理規(guī)律等，其速度又要慢得多.再加上遺忘，通常一遍過去還不行，還得兩遍，甚至三遍，閱讀、理解能力低肯定不能順利完成該題作答.

2.2 生活生產(chǎn)體驗(yàn)少，導(dǎo)致問題解決能力低

關(guān)于本題所涉光學(xué)知識(shí)，由于有選修模塊的客觀存在，看起來(lái)超過課程標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)要求.但是若學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)豐富、體驗(yàn)深刻，比如在日常生活中曾經(jīng)使用過激光電筒照射平面鏡并轉(zhuǎn)動(dòng)等，還是能夠處理平面鏡傾角與光線偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系這個(gè)問題的.若既沒有光的反射知識(shí)籌備，又沒有較深的生活生產(chǎn)體驗(yàn)，顯然考慮不到這二者的關(guān)系，而得不出正確的解答.這道題在審題過程中還可能出現(xiàn)另一個(gè)問題，就是學(xué)生不知道平面鏡為什么會(huì)傾斜.學(xué)生認(rèn)為由于彈簧形變平面鏡只會(huì)隨輕質(zhì)剛性細(xì)桿D 向下平移，但平面鏡又是靜置于平臺(tái)上的不可能平移，于是情境不清晰就在這些地方糾結(jié).輕質(zhì)剛性細(xì)桿D 一端在彈簧的作用下向下移動(dòng)使得平面鏡以底部為軸旋轉(zhuǎn)發(fā)生傾斜.

2.3 對(duì)微小角所涉估算提升問題解決難度

兩邊所夾之角很小時(shí)有sinθ≈θ，且弧長(zhǎng)約等于弦長(zhǎng).對(duì)于這個(gè)結(jié)論學(xué)生學(xué)習(xí)物理常常走入一個(gè)死角：遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于的標(biāo)準(zhǔn)是多少，很小是多少，在誤差允許范圍內(nèi)允許多少……這就牽涉到學(xué)生的科學(xué)思維.物理學(xué)習(xí)并不是每一個(gè)問題都是精確地可測(cè)可控固化的.在實(shí)際問題解決過程中，你遇到了一個(gè)很小的夾角，不是特殊角，你手邊又沒有計(jì)算器，怎么辦？當(dāng)然需要估算，這就是需要解決的實(shí)際問題，這時(shí)候sinθ≈θ、弧長(zhǎng)約等于弦長(zhǎng)就沒有任何問題.“科學(xué)思維”強(qiáng)調(diào)，基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)構(gòu)建理想模型……基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出疑問、批判、檢驗(yàn)和修正.［1］

3 溯源

3.1 扭秤實(shí)驗(yàn)

在高中階段有兩個(gè)扭秤實(shí)驗(yàn)，一個(gè)是卡文迪什扭秤實(shí)驗(yàn)，一個(gè)是庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn).這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想有異曲同工之妙，分別巧妙地測(cè)出萬(wàn)有引力常量和靜電力常量.實(shí)驗(yàn)時(shí)，把兩個(gè)質(zhì)量都是m′的大球放在圖2中所示的位置……扭轉(zhuǎn)的角度可以從平面鏡M 反射的光點(diǎn)在刻度尺上移動(dòng)的距離求出.［2］扭秤實(shí)驗(yàn)的巧妙在于將微小的形變進(jìn)行放大，使原本不便于觀測(cè)的物理量變得容易.由于高中物理實(shí)驗(yàn)室?guī)缀鯖]有這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，因此在相關(guān)章節(jié)的學(xué)習(xí)過程中一般都是安排學(xué)生自學(xué)對(duì)內(nèi)容進(jìn)行了解，也沒有提出更多的要求.但是愛動(dòng)腦、動(dòng)手的師生會(huì)找來(lái)一些器材一起動(dòng)手復(fù)制這個(gè)裝置進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)了解它的結(jié)構(gòu)、原理.所以即便沒選修3 -4，同樣具備解決這個(gè)問題的能力.

圖2 兩個(gè)扭秤實(shí)驗(yàn)在教材中的原圖

3.2 通電線框受力且平衡

全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書（必修加選修）《物理》第2 冊(cè) 第15 章 磁 場(chǎng)“習(xí) 題”B 組 第（1）題如下.

例2.如圖3所示，掛在天平底部的矩形線圈abcd 的一部分懸掛在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.當(dāng)給矩形線圈通入如圖所示的電流I時(shí)，調(diào)節(jié)兩盤中的砝碼，使天平平衡.然后使電流I反向，這時(shí)要在天平的左盤上加質(zhì)量為2×10-2kg 的砝碼，才能使天平重新平衡.求磁場(chǎng)對(duì)bc邊作用力的大小.［3］

圖3

而在普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《物理》選修3 -1 第3章磁場(chǎng)第4 節(jié)第94 頁(yè)，同樣的圖形問題表述如下.

例3.圖3所示為電流天平，可以用來(lái)測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n，線圈的水平邊長(zhǎng)為l，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B 的方向與線圈平面垂直.當(dāng)線圈中通過電流I時(shí)，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡.然后使電流反向，大小不變.這時(shí)需要在左盤中增加質(zhì)量為m 的砝碼，才能使兩臂再達(dá)到新的平衡.

（1）導(dǎo)出用n、m、l、I計(jì)算B 的表達(dá)式.

（2）當(dāng)n=9，l=10.0 cm，I=0.10 A，m=8.78 g時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少？［4］

評(píng)析：后面問題可以看作是前面問題的變式及拓展.文字上后面的問題比前面的問題多出了70余字符，閱讀量增大.同時(shí)問題變得更加復(fù)雜，由一問變成了兩問.線圈的匝數(shù)在上面的題中沒有作強(qiáng)調(diào)，但是在下面的這個(gè)問題中明確告知是n匝，在考慮安培力時(shí)就不能機(jī)械運(yùn)用公式F=BIL，要結(jié)合實(shí)際考慮.在平時(shí)教學(xué)中教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)教材上的練習(xí)進(jìn)行解答、變式、拓展，并深度反思，對(duì)自己的解答過程，思維方式進(jìn)行評(píng)價(jià)，一些基本的能力學(xué)生還是可以獲得并遷移應(yīng)用的.

該題來(lái)源于高等學(xué)校教材《電磁學(xué)》（第2 版上冊(cè)）第4章穩(wěn)恒磁場(chǎng)第4節(jié)第399頁(yè)習(xí)題6.

4 變式與拓展

（1）光點(diǎn)式檢流計(jì)長(zhǎng)時(shí)間使用后彈簧彈性減弱使得勁度系數(shù)變大.某技術(shù)人員若還是使用這個(gè)檢流計(jì)調(diào)零后進(jìn)行檢流，則檢流結(jié)果相對(duì)于真實(shí)值將發(fā)生怎樣的變化？

（2）該檢流計(jì)通過適當(dāng)改造也可以用來(lái)測(cè)量物體向上或向下直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度.現(xiàn)將該檢流計(jì)置于某向上運(yùn)動(dòng)的裝置中，觀測(cè)得PQ 上反射光點(diǎn)出現(xiàn)在O 點(diǎn)上方，與O 點(diǎn)間的弧長(zhǎng)為s.則裝置運(yùn)動(dòng)的加速度是多少？已知線圈的質(zhì)量為m，重力加速度為g.

5 對(duì)課堂教學(xué)的反思及啟示

5.1 不僅重視實(shí)驗(yàn)的完成情況，更要重視實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)、原理

在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，相當(dāng)部分教師為了不損毀實(shí)驗(yàn)器材等原因是不允許學(xué)生拆卸電表、電源、變壓器、電路板、電容器等封裝實(shí)驗(yàn)器材的，導(dǎo)致學(xué)生并不清楚這些器材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、線路、工作原理等.對(duì)于少數(shù)并不昂貴的器材在使用過程中也不允許學(xué)生嘗試實(shí)際電流、電壓超過額定值，總之就是中規(guī)中矩不越雷池半步.這樣做看起來(lái)安全保險(xiǎn)，但是卻并不利于激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)興趣，也不能進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析和實(shí)際操作能力.“科學(xué)探究”指基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對(duì)科學(xué)探究過程進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力.［5］記得教材上介紹科學(xué)家歐姆時(shí)說(shuō)他動(dòng)手自制了很多巧妙的實(shí)驗(yàn)器件，精準(zhǔn)地開展了很多實(shí)驗(yàn)才有了不起的發(fā)現(xiàn)，得益于他從小耳濡目染身為鎖匠的父親的工作.試想我們的學(xué)生只知道用前人已經(jīng)做好的器材、工具，自己別說(shuō)自制，連觀察的機(jī)會(huì)都沒有，或者說(shuō)很少，何來(lái)創(chuàng)新？教育部《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見》指出，各地各校要……保質(zhì)保量配置并及時(shí)更新教學(xué)儀器設(shè)備，確保消耗性實(shí)驗(yàn)材料的補(bǔ)充與供給，滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本需求.實(shí)驗(yàn)消耗品要不了多少錢，實(shí)驗(yàn)教學(xué)大有可為.

5.2 結(jié)合勞動(dòng)實(shí)踐，要將習(xí)得的物理知識(shí)用于解決生活生產(chǎn)中的實(shí)際問題

國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見》強(qiáng)調(diào)，健全社會(huì)教育資源有效開發(fā)配置的政策體系，因地制宜打造學(xué)生社會(huì)實(shí)踐大課堂，建設(shè)一批穩(wěn)定的學(xué)生社會(huì)實(shí)踐基地.長(zhǎng)期以來(lái)，雖然勞動(dòng)教育受到重視，但是由于高考評(píng)價(jià)導(dǎo)向等多方面的原因，勞動(dòng)實(shí)踐方式單一、流于形式，并沒有真正起到 增強(qiáng)學(xué)生勞動(dòng)意識(shí)、節(jié)約意識(shí)、探究意識(shí)，提升學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)認(rèn)知自然，并在生產(chǎn)勞動(dòng)實(shí)踐中生成新知識(shí)的作用.在勞動(dòng)實(shí)踐中，教師指導(dǎo)，或者學(xué)生通過親自參與獲得深刻的體驗(yàn)，結(jié)合課堂所學(xué)知識(shí)認(rèn)真觀察、仔細(xì)分析、努力解決所遇到的問題，實(shí)現(xiàn)從勞動(dòng)中來(lái)到勞動(dòng)中去的目標(biāo).“教師在課堂上講授的知識(shí)以及教材中呈現(xiàn)的知識(shí)都是一般性的公共知識(shí)，其表達(dá)的方式，解決問題的方法等不一定適合所有的學(xué)生.”［6］但是物理情境對(duì)每一個(gè)青少年都是公平的，幾乎具有同等的吸引力.

5.3 切實(shí)轉(zhuǎn)變觀念，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)要求

若我們教師懷著抱怨的心態(tài)進(jìn)行教學(xué)，這種情緒會(huì)自覺不自覺地傳遞給學(xué)生，我想這種“拉仇恨”的教學(xué)要不得，會(huì)把學(xué)生帶偏.我的觀點(diǎn)是試題命制者傳導(dǎo)著新一輪課堂教學(xué)改革的要求，我們更應(yīng)該反思我們自己的教學(xué)，努力提升自身專業(yè)素養(yǎng)，從為國(guó)家、為社會(huì)、為學(xué)生未來(lái)奠基的角度去審視我們的課堂，全面落實(shí)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)，按照黨和國(guó)家的教育方針施教.教學(xué)實(shí)踐過程中勇于承認(rèn)自己的不足，敢于革新，終身學(xué)習(xí)，不斷教學(xué)相長(zhǎng)，真正為黨育人為國(guó)育才.