對2017年全國卷I第23題的鑒析與思考

許文

摘 要： 多角度鑒析2017年高考全國卷I電學實驗題，探討高考物理實驗備考策略.

關鍵詞： 2017年高考；物理實驗題；鑒析；思考

2017年高考理綜全國卷I第23題是一道電學實驗題.該題以研究小燈泡伏安特性為背景，考查電表的改裝、電路的設計、實驗結論的分析與遷移、I -U圖象的理解與應用等，是一道綜合考查考生的物理實驗能力與核心素養的試題.本文鑒析此題對實驗能力的考查，探討高考物理實驗備考策略.

1 試題鑒析

【試題呈現】（2017全國卷I第23題）某同學研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L（額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A）；電壓表V（量程3 V，內阻3 kΩ）；電流表A（量程0.5 A，內阻0.5 Ω）；固定電阻R0（阻值1000 Ω）；滑動變阻器R（阻值0 ～ 9.0 Ω）；電源E（電動勢5 V，內阻不計）；開關S；導線若干.

（1）實驗要求能夠實現在0 ～3.8 V的范圍內對小燈泡的電壓進行測量，畫出實驗電路原理圖.

（2）實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖1（a）所示.由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻 （填“增大”、“不變”或“減小”），燈絲的電阻率 （填“增大”、“不變”或“減小”）.

（3）用另一電源E0（電動勢4 V，內阻1.00 Ω）和題給器材連接成圖1（b）所示的電路圖，調節滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實際功率.閉合開關S，在R的變化范圍內，小燈泡的最小功率為 W，最大功率為 W.（結果均保留2位小數）

【命題意圖】本題考查研究小燈泡的伏安特性實驗的思想與方法，意在考查電表量程的擴展、伏安電路的設計，實驗結論的理解、分析、遷移與應用，用非線性I-U圖象計算電路中元件的實際電功率，有效數字的運算等綜合能力.

【題意解讀】新高考對物理實驗能力的要求是“能獨立的完成所列的實驗，能明確實驗目的，能理解實驗原理和方法，能控制實驗條件，會使用儀器，會觀察、分析實驗現象，會記錄、處理實驗數據，并得出結論，對結論進行分析和評價；能發現問題、提出問題，并制定解決方案；能運用已學過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問題，包括簡單的設計性實驗”.

探究小燈泡的伏安特性實驗，是考綱中明確要求考生應掌握的電學中的一個基本實驗，實驗目的是用伏安電路測多組小燈泡的U、I的值，并繪出I-U圖象；由圖線的特征分析小燈泡電流與電壓和溫度的關系.根據實驗目的要求能合理選取實驗器材，控制實驗條件，設計實驗電路，觀察、記錄、處理實驗數據，分析實驗結論.試題要求考生根據題給的器材，設計實驗電路.在題給器材中伏特表的量程小于小燈泡額定電壓，不能直接測出小燈泡的額定電壓，要求考生能用學過的知識與方法提出解決問題的方案，對伏特表改裝，擴充其量程，以達到實驗的要求.試題還要求考生能將實驗的結論遷移與應用，進行創新實踐，去解決新情境下的實際問題，從中感悟與體驗成功.因此，該試題的能力立意完全符合新高考的要求.

新的教育改革關注學科知識對發展人的核心素養的貢獻和作用，發展學生核心素養為目標的課程改革要求相應的教學評價改革.由于學科核心素養主要體現在學科的核心知識、核心能力、核心品質等方面，發展學生核心素養必然依賴于學科核心素養的落實.物理課程作為自然科學領域的重要基礎課程，在培養學生方面的價值則體現在物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態度和責任四個方面為學生今后的生活和工作做準備，使學生養成終身發展所需的必備品格和關鍵能力，形成學生的物理學科核心素養.該試題的命題意圖在發展學生的核心素養上發揮了導向作用.

2 試題分析

2.1 對實驗原理與電路設計的考查

試題第（1）問考查實驗電路的設計，這要求理解實驗原理.研究小燈泡的伏安特性與伏安法測小燈泡電阻的原理相同，分別用伏特表與安培表測小燈泡的電壓U與電流I，通過電路調節，能夠改變其電流與電壓，測出小燈泡的多組U、I的值，畫出I-U圖象.endprint