高考電學創(chuàng)新實驗的命題規(guī)律

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2025）16-0094-03

高考作為我國重要的人才選拔考試，其試題的命制不斷推陳出新，尤其是在物理學科的電學實驗部分，創(chuàng)新實驗的出現(xiàn)頻率逐漸增加.這些創(chuàng)新實驗不僅考查學生對基本物理知識和實驗技能的掌握，更注重對學生創(chuàng)新思維、探究能力和綜合應用能力的考查1.因此，深入研究高考電學創(chuàng)新實驗的命題規(guī)律，對于提高學生的高考成績和物理學科素養(yǎng)具有重要意義.

1高考電學創(chuàng)新實驗的命題規(guī)律

1. 1 實驗原理的創(chuàng)新

高考電學創(chuàng)新實驗常常在傳統(tǒng)電學實驗原理的基礎上進行拓展和延伸，引入新的物理概念或規(guī)律，隨著學科交叉的發(fā)展，高考電學創(chuàng)新實驗也會融合其他學科的原理，要求學生能夠靈活運用多學科知識解決電學實驗問題[2].

1. 2 實驗器材的創(chuàng)新

隨著科技的進步，新型傳感器如光電傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等在高考電學創(chuàng)新實驗中逐漸出現(xiàn).這些傳感器能夠更精確地測量物理量，為實驗探究提供了新的手段.為了考查學生的實踐能力和創(chuàng)新精神，高考命題有時會要求學生利用生活中的常見材料自制實驗器材，完成特定的電學實驗任務.

1.3 實驗數據處理的創(chuàng)新

實驗數據處理不再局限于簡單的線性圖像，而是出現(xiàn)各種非線性圖像，如冪函數圖像、指數函數圖像等，要求學生能夠根據實驗數據合理選擇坐標軸、進行曲線擬合，并從中提取有用的物理信息；要求學生對實驗數據的誤差來源進行分析，評估實驗結果的可靠性，并提出改進實驗方案的建議，以提高實驗精度[3].

2 實驗原理的創(chuàng)新

例1某實驗小組想了解一氣壓傳感器的電阻隨所處環(huán)境氣壓變化的規(guī)律，他們在室溫下利用實驗室提供的以下器材進行探究：直流電源（電動勢6V，內阻不計）；氣壓傳感器 R_x （阻值變化范圍從幾十歐到幾百歐）；電流表A（量程 0～150mA ，內阻不計）；電壓表 ΔV₁ （量程 0～3V ，內阻為 4kΩ ）；定值電阻 R₁ （阻值為 4kΩ ）；滑動變阻器 R （最大阻值為50Ω ）；開關S、導線若干.

（1）請按圖1所示的電路圖，將圖2中的實物連線補充完整

（2）某次測量時，電壓表、電流表的示數分別為U=2.40V 和 I=24.0mA ，根據圖3的 R_x-p 圖像，則氣壓傳感器的阻值 R_x=Ω ，此時氣壓傳感器所處環(huán)境的壓強

解析 （1）連接實物圖如圖4所示.

（2）由歐姆定律有 ，由圖3可知，當 時，氣壓傳感器所處環(huán)境的壓強為 p=1.1×10⁵Pa.

點評本實驗是以高中物理伏安法測電阻為基礎的創(chuàng)新實驗，得出電阻值后，根據 R_x-p 圖像可對應出環(huán)境的壓強值，從實驗原理上進行了創(chuàng)新.

3 實驗數據處理的創(chuàng)新

例2某個同學設計了一個電路，既能測量電池組的內阻 r ，又能同時測量未知電阻 R_x 的阻值.提供的器材如下：電池組（電動勢 6V ，內阻未知）；電壓表V（量程 3V ，內阻很大）；電流表 A₁ （量程1mA ，內阻約 ）；電流表 A₂ （量程 3mA ，內阻 ）；電阻箱 R （最大阻值 ）；待測電阻 R_x （阻值約十歐）；定值電阻 R₁=980Ω， R₂=1980Ω，R₃=5980Ω 各一只；開關一只，導線若干.

實驗步驟如下：

（1）實驗器材連接成如圖5所示的電路，在將電流表A改裝成6V的電壓表時，應選電流表（選填\" A₁ ”或“ A₂ \"）與定值電阻 （選填“ R₁ ”4 R₂^′′αR₃^′′） 串聯(lián).

（2）閉合開關，調節(jié)電阻箱的阻值，先讓電壓表V接近滿偏，逐漸增加電阻箱的阻值，并分別讀出電壓表示數U、電流表示數 I 和對應的電阻箱讀數 R

（3）根據記錄的電壓表 ΔV 的示數 U 和電流表A的示數 I ，以 為縱坐標，以對應的電阻箱的阻值 R 為橫坐標，描點作圖得到如圖6所示的圖像，則圖像與縱軸的交點數值為 ，待測電阻 R_x=Ω

解析 （1）由于電流表 A₂ 的內阻一定，根據歐姆定律有 -20Ω=1980Ω ，故可以將電流表 A₂ 與定值電阻R₂ 串聯(lián)，將其改裝成一個量程為 6V 的電壓表

（3）根據電路圖 =2 000I ，得 則圖像與縱軸的 交點數值為 ，圖像斜率 待測電阻

點評本實驗運用了 與 R 的線性關系進行數據的處理，根據斜率和截距可求得相應物理量，從數據處理上進行了創(chuàng)新.這種利用線性關系處理實驗數據的方法是高中物理實驗的重點內容，需要學生重點關注.

4實驗器材的創(chuàng)新

例3某興趣小組利用磁敏電阻設計了一款測量磁感應強度大小的磁場測量儀，其中磁敏電阻的阻值 R_B 隨磁感應強度 B 的變化規(guī)律如圖7所示，磁場測量儀的工作原理電路圖如圖8所示，提供的器材有：電源（電動勢為 3V ，內阻很小）;磁敏電阻 R_B （工作范圍為 0～1.5T） ；電阻箱 R_c （最大阻值為9999.9Ω ）；電流表（量程為 5.0mA ，內阻不計）;定值電阻 R₁ （阻值為 30Ω ）；定值電阻 R₂ （阻值為300Ω ）；開關，導線若干.

（1）電路連接：按照圖8所示連接實驗電路，定值電阻 R 應選用 （填“ R₁ ”或“ R₂^′′ ）

（2）按下列步驟進行調試： ① 閉合開關 S₁ ，將電阻箱 R_c 調為 1300.0Ω ，然后將開關 S₂ 向（填“a\"或\"b”）端閉合，將電流表此時指針對應的刻度線標記為 T（結果保留兩位有效數字）； ② 逐步減小電阻箱 R_c 的阻值，按照圖甲將電流表的“電流”刻度線標記為對應的“磁感應強度”值; ③ 將開關 S₂ 向另一端閉合，測量儀即可正常使用.

（3）用調試好的磁場測量儀進行測量，當電流表的示數為 2.5mA 時，待測磁場的磁感應強度為T（結果保留兩位有效數字）.

解析（1）當磁感應強度為零時，磁敏電阻的阻值為 R_B=300Ω ，為了保護電流表，定值電阻 R 的最小阻值為Rmin ，故定值電阻 R 應選用 R₂

（2）閉合開關 S₁ ，將電阻箱 R_c 調為 ，開關 S₂ 應向 Ψ_a 端閉合；由圖7可知，當磁敏電阻的阻值為 1300Ω 時，磁感應強度為 B=1.5T ，故將電流表此時指針對應的刻度線標記為 1.5T

（3）當電流表的示數為 2.5mA 時，磁敏電阻的 阻值為 ，由圖7可知待測磁場 的磁感應強度為 1.2T

點評本實驗運用了磁場測量儀，是大多數中學生比較陌生的實驗器材.面對這樣的試題，學生從心理上比較膽怯，教師要提醒學生保持冷靜，試題“萬變不離其宗”，無論怎樣變化，都需要運用已學知識和方法進行解決，需要學生在做題時緊扣題意，認真分析方可解決問題.

5 結束語

通過對命題規(guī)律的深人研究和針對性的備考策略的實施，學生能夠更好地掌握電學實驗知識和技能，提升創(chuàng)新思維和綜合應用能力，從而在高考中取得優(yōu)異成績.同時，這也有助于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和實踐能力，為其未來的學習和發(fā)展奠定堅實的基礎.

參考文獻：

［1］陳立潤，趙福波.“一核四層四翼”下的物理電學實驗高考考查淺析[J].中學物理教學參考，2021，50（31）：67-70.

[2］熊小勤.聚焦電學實驗圖像凸顯創(chuàng)新思維能力：以2023年高考物理電學實驗試題為例[J].中學物理教學參考，2023，52（22）：56-61.

[3］許小濤.抽絲剝繭追根溯源：探析高考電學創(chuàng)新實驗的基準點[J].數理化解題研究（高中版），2015（03） ：42 -43.