摘要:電學(xué)實驗題是高考必考題型,通過對2015年浙江高考理綜一道電學(xué)實驗題的不同角度的剖析,闡述物理實驗習(xí)題的命題立意和考查角度,從正面和反面兩個角度剖析試題,加強試題命制的科學(xué)性原則與創(chuàng)新性原則的有機結(jié)合.
關(guān)鍵詞:電學(xué)實驗題;命題立意;考查角度;解讀
(1)根據(jù)圖1在虛線框中畫出實驗電路圖;
(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)如圖2中的①、②、③、④所示,電流表量程為06A,電壓表量程為3V.所示讀數(shù)為:①;②;③;④.兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為和.
試題分析
原題是2015年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試(浙江理綜卷)物理試題的第22題——電學(xué)實驗題,原題考查的是描繪小燈泡的伏安特性曲線,試題整體難度不大,主要考查實物連接圖和電路原理圖的轉(zhuǎn)換以及電學(xué)基本儀器(電壓表和電流表)的讀數(shù)、實驗數(shù)據(jù)的處理.
第(1)小問考查實物連接圖和電路原理圖的轉(zhuǎn)換,從圖1中可以看出滑動變阻器的連接方式是分壓式接法,對小燈泡和電壓表而言,電流表的連接方式是電流表外接法,實驗電路圖如圖3所示,第(1)小問屬于簡單題.
第(2)小問考查是電學(xué)基本儀器(電壓表和電流表)的讀數(shù)以及實驗數(shù)據(jù)的處理能力,結(jié)合圖1和圖2可以看出,圖2中的①、②是電流表的儀表盤,圖2中的③、④是電壓表的儀表盤,結(jié)合電流表和電壓表的讀數(shù)原理可得①、②的讀數(shù)分別是010A、024A,③、④讀數(shù)分別是20V、027V,由小燈泡的伏安特性曲線可得:通過小燈泡的電流隨著小燈泡兩端電壓的增大而增大,小燈泡的電阻會隨著溫度的增大而增大,兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為27Ω和83Ω,第(2)小問屬于中檔題.
正面解讀
原題中第(1)小問考查學(xué)生對小燈泡的伏安特性曲線測量電路的理解,由于本實驗要求獲得多組數(shù)據(jù)且電壓和電流從零開始變化,故滑動變阻器的連接方式是分壓式,由于小燈泡的電阻較小,為盡量減小電流表對測量電路的影響,電流表的連接方式是電流表外接法,本實驗對電壓表和電路表的量程也有具體要求,電壓表應(yīng)選0-3V,電流表應(yīng)選0-06A,在學(xué)生了解上述信息后才能更好地將實物連接圖轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電路原理圖.
原題中第(2)小問考查電學(xué)實驗的基本儀器的讀數(shù),但圖2中不能直接看到電壓表和電流表的標(biāo)志,命題人摒棄了原來給出具體的電表純粹考查學(xué)生的讀數(shù)能力的命題思維,而是一次給出四個儀表盤,讓學(xué)生有點摸不著頭腦,第(2)小問考查學(xué)生綜合處理問題的能力.結(jié)合圖1中電壓表和電路表的量程選擇以及刻度盤的分度特點,需要判斷出圖2中的①、②是電流表的儀表盤,圖2中的③、④是電壓表的儀表盤,結(jié)合電流表和電壓表的讀數(shù)原理解決讀數(shù)問題.但這并沒有結(jié)束,命題人筆鋒一轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)移到了伏安法測電阻,兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為多少,這又讓學(xué)生摸不著頭腦,①和③、④中的哪個是對應(yīng)?②和③、④中的哪個是對應(yīng)?本題再次考查學(xué)生的應(yīng)變能力和具體問題具體分析的能力,要想解決問題需要學(xué)生結(jié)合小燈泡的伏安特性曲線以及小燈泡的電阻隨著溫度的變化規(guī)律,利用電阻的定義式求出不同電壓下的電阻值.
原題中第(1)小問和第(2)小問環(huán)環(huán)相扣,前后呼應(yīng),不僅考查基本儀器的讀數(shù)和伏安法的理解,還考查了學(xué)生對實驗細(xì)節(jié)的關(guān)注和實驗數(shù)據(jù)變化規(guī)律的梳理能力,本題難度不大,但區(qū)分度較高.本題雖然沒有繪制伏安特性曲線,但在第(1)小問和第(2)小問的過程中已經(jīng)滲透了伏安特性曲線的應(yīng)用,有利于鑒別學(xué)生的實驗?zāi)芰退季S水平的差異.
反面解讀
物理實驗應(yīng)有明確的實驗?zāi)康模谧鰧嶒炃埃瑧?yīng)結(jié)合實驗器材和實驗原理構(gòu)建實驗原理圖,學(xué)生的頭腦中有了實驗原理圖才能更好地構(gòu)建實驗電路圖,也就是說實驗原理圖在先,而實驗電路圖在后,這是正常的實驗思維.而本題給出電路實物圖,讓學(xué)生結(jié)合電路實物圖畫出實驗原理圖,雖然從思維上這是可逆的,無可厚非,但若從人的認(rèn)知理論和實驗習(xí)慣來看,本題第(1)小問的設(shè)計不妥,因為它違背了人們認(rèn)識問題和解決問題的常規(guī)流程,不符合科學(xué)實驗的精神,只是為了考查而考查,為了創(chuàng)新而創(chuàng)新.
關(guān)于小燈泡的伏安特性曲線的實驗原理圖,很多學(xué)生直接就能構(gòu)建出來,不一定要根據(jù)圖1中的實物圖連接再去轉(zhuǎn)換,這樣第(1)小問的考查功能又大打折扣,不少學(xué)生直接借助記憶背誦就能畫出圖3所示的原理圖,第(1)小問的考查再次流于形式,沒有思辨能力和分析問題能力的滲透考查.
學(xué)生正常做實驗過程中,改變滑動變阻器的位置,調(diào)節(jié)電路后立即讀取電壓表和電流表的讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù),此時電壓表和電流表兩表的讀數(shù)是一一對應(yīng)的,一般不會混淆,這也是基本的實驗素養(yǎng)和操作流程,而本題又反其道而行之,故意遮住電壓表和電流表的標(biāo)志,給出四個刻度盤讓學(xué)生自己分析得出電壓表和電流表的讀數(shù),雖然這樣處理有利于考查學(xué)生的綜合能力和整合意識,但畢竟不符合實驗操作的便利性原則,第(2)小問的讀數(shù)考查有點故弄玄虛,故意設(shè)套讓學(xué)生鉆,這樣不利于科學(xué)精神的培養(yǎng)和科學(xué)思維品質(zhì)的訓(xùn)練.
第(2)小問完成四個讀數(shù)后又進一步考查數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系的理解和計算,學(xué)習(xí)需結(jié)合小燈泡電阻的變化特點對應(yīng)處理數(shù)據(jù),是對問題的深化考查,前面學(xué)生已經(jīng)暈頭轉(zhuǎn)向,關(guān)于兩組數(shù)據(jù)得到的電阻的計算是否有點難為學(xué)生,而且四個讀數(shù)具有對應(yīng)的唯一性,那么兩組數(shù)據(jù)得到的電阻的值也應(yīng)該具有唯一性,而參考答案確是有范圍的,這也是不妥的.
綜合解讀
原題從考查學(xué)生對小燈泡的伏安特性曲線測量實驗的理解和實驗細(xì)節(jié)的關(guān)注以及基本實驗器材讀數(shù)方面來看是個好題,而且前后呼應(yīng),層層遞進.原題若從物理實驗的流程和技能素養(yǎng)以及科學(xué)精神的培養(yǎng)角度來說又有很多瑕疵甚至不妥,所以命題人在命制試題時既要考慮考查的角度也要考慮科學(xué)性這一方面,這樣才可能接近完美.
參考文獻:
[1]人民教育出版社.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書物理選修3-1[M].北京:人民教育出版社,2010
[2]李勝強.伏安法在電學(xué)實驗中的基本應(yīng)用與變式分析[J].物理教學(xué)探討,2016(2):60-63
[3]李勝強.對2015年江蘇高考題中一道電學(xué)實驗題的商榷[J].物理教師,2016(3):88-90.