2014年北京物理高考實驗題的3種解法

崔 琰 李筱娜

（北京航空航天大學(xué)附屬中學(xué)，北京 100191）

與2013年北京物理高考實驗題相似，2014年的實驗題仍然考查了電學(xué)實驗部分.該題以“測定干電池的電動勢和內(nèi)阻”為實驗?zāi)康模瑢㈦娐愤x擇、儀器選取、數(shù)據(jù)分析和函數(shù)圖像關(guān)系融合為一道考題，突出考查學(xué)生對物理實驗中的實驗操作的理解.此考題出題靈活、富有新意、綜合性強(qiáng)，突出了對學(xué)生物理思想以及綜合能力的考查，具有一定的區(qū)分度.本文對該題的最后一問的圖像關(guān)系的確定進(jìn)行分析，指出學(xué)生的易錯點(diǎn)及3種不同思考方法，希望能夠起到拋磚引玉的作用.

原題.［2014年北京卷第21題］利用電流表和電壓表測定1節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻.要求盡量減小實驗誤差.

圖1

（1）應(yīng)該選擇的實驗電路是圖1中的______（選項“甲”或“乙”）.

（2）～（4）略.

（5）實驗中，隨著滑動變阻器滑片的移動，電壓表的示數(shù)U以及干電池的輸出功率P都會發(fā)生變化.圖2的各示意圖中正確反映P-U關(guān)系的是________.

解析：（1）甲；（2）～（4）略.

（5）解法1.函數(shù)關(guān)系推導(dǎo)法.尋找函數(shù)P和自變量U的函數(shù)關(guān)系方程

所以P-U圖像為開口朝下的拋物線，選（C）選項.

相信很多教師在課堂講解是，都會講到輸出功率P隨外電阻R的變化規(guī)律，即當(dāng)R＝r時，輸出功率P取得最大值.遺憾的是，很多學(xué)生誤將此題認(rèn)為是P-R函數(shù)，想當(dāng)然地認(rèn)為輸出功率隨外電阻R的變化為不對稱圖像，誤選了（D）.

圖2

解法2.特殊值賦值法.路端電壓U的取值范圍為［0，E］.當(dāng)U＝0時，說明外電阻R為0，此時輸出功率P＝0；當(dāng)U＝E時，說明外電阻為無窮大，電路為斷路，此時輸出功率P＝0.P-R圖像應(yīng)于橫軸有2個交點(diǎn)，所以選（C）選項.

解法3.定義域觀察法.此題的自變量U為［0，E］閉區(qū)間上的函數(shù)，而（A）、（D）2個選項的自變量取值范圍為［0，∞］，故排除（A）、（D）選項，而（B）選項在U＝0時，輸出功率不可能為最大，顯然（B）不對，所以選（C）選項.

北京高考物理的實驗題連續(xù)兩年考查了對函數(shù)圖像的理解，不僅是對高考命題指導(dǎo)思想的體現(xiàn)，也是對考生物理綜合能力高低的區(qū)分，同時引導(dǎo)師生重視綜合使用解析與幾何等科學(xué)方法能力的培養(yǎng).這已經(jīng)成為北京物理試卷的風(fēng)格，相信會一直持續(xù)下去，并對日后高中的物理教學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響.課堂教學(xué)不能僵硬地傳授公式、技巧、模型，物理教學(xué)更應(yīng)從物理思想的本源入手，教會學(xué)生如何進(jìn)行科學(xué)、正確的思考.

（本文由海淀區(qū)進(jìn)修學(xué)校馬朝華老師指導(dǎo)完成，特此表示感謝！）