2022年新課標甲卷理綜第25題賞析

黃多智

（三穗縣民族高級中學，貴州 黔東南 556599）

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

1 原題及解析

例1.（2022年新課標甲卷理綜第25題）光點式檢流計是一種可以測量微小電流的儀器，其簡化的工作原理示意圖如圖1 所示.圖中A為輕質絕緣彈簧，C 為位于紙面上的線圈，虛線框內有與紙面垂直的勻強磁場；M 為置于平臺上的輕質小平面反射鏡，輕質剛性細桿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條，PQ 的圓心位于M 的中心使用前需調零，使線圈內沒有電流通過時，M 豎直且與紙面垂直；入射細光束沿水平方向經PQ 上的O點射到M 上后沿原路反射.線圈通入電流后彈簧長度改變，使M 發生傾斜，入射光束在M 上的入射點仍近似處于PQ 的圓心，通過讀取反射光射到PQ 上的位置，可以測得電流的大小.已知彈簧的勁度系數為k，磁場磁感應強度大小為B，線圈C的匝數為N.沿水平方向的長度為l，細桿D 的長度為d，圓弧PQ 的半徑為r，r?d，d 遠大于彈簧長度改變量的絕對值.

圖1 光點式檢流計原理

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

（2）某同學用此裝置測一微小電流，測量前未調零，將電流通入線圈后，PQ 上反射光點出現在O 點上方，與O 點間的弧長為s1.保持其他條件不變，只將該電流反向接入，則反射光點出現在O 點下方，與O 點間的弧長為s2.求待測電流的大小.

解析：（1）若在線圈中通入的微小電流為I，根據二力平衡得

注意：不管電流方向和磁場方向怎樣受力分析均可得出以上方程.關于匝數N，我們在做“在勻強磁場中探究影響通電導線受力的因素”這個實驗時，實際上使用的不是一根導體棒，而是線圈.教師和學生都覺得習以為常了，如果沒有思考過這個問題，學生解題時只記得F=BIL.

設平面鏡偏轉的角度為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，因此根據光的反射定理作出光路圖可知，光線的偏轉角度是平面鏡偏轉角度的兩倍，弧長s近似等于PO 弦長，于是

2 試題評析

2.1 字符多，閱讀能力要求高

全文一共517個字符.據調查分析，多數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.傳統閱讀一般是逐字默讀，在看到文字時大腦中發出“聲音”，經過耳朵的感知后達到理解.傳統閱讀可表達為：文字—眼看—嘴讀—耳聽—腦想—理解.這個過程由于有“嘴讀”和“耳聽”的參與，閱讀速度受影響而快不起來.作為物理題，不僅要閱讀完文字，還要結合圖形、情境思考物理現象及過程，還要思考包含著怎樣的物理規律等，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 生活生產體驗少，導致問題解決能力低

關于本題所涉光學知識，由于有選修模塊的客觀存在，看起來超過課程標準的相應要求.但是若學生生活經驗豐富、體驗深刻，比如在日常生活中曾經使用過激光電筒照射平面鏡并轉動等，還是能夠處理平面鏡傾角與光線偏轉角的關系這個問題的.若既沒有光的反射知識籌備，又沒有較深的生活生產體驗，顯然考慮不到這二者的關系，而得不出正確的解答.這道題在審題過程中還可能出現另一個問題，就是學生不知道平面鏡為什么會傾斜.學生認為由于彈簧形變平面鏡只會隨輕質剛性細桿D 向下平移，但平面鏡又是靜置于平臺上的不可能平移，于是情境不清晰就在這些地方糾結.輕質剛性細桿D 一端在彈簧的作用下向下移動使得平面鏡以底部為軸旋轉發生傾斜.

2.3 對微小角所涉估算提升問題解決難度

兩邊所夾之角很小時有sinθ≈θ，且弧長約等于弦長.對于這個結論學生學習物理常常走入一個死角：遠遠大于的標準是多少，很小是多少，在誤差允許范圍內允許多少……這就牽涉到學生的科學思維.物理學習并不是每一個問題都是精確地可測可控固化的.在實際問題解決過程中，你遇到了一個很小的夾角，不是特殊角，你手邊又沒有計算器，怎么辦？當然需要估算，這就是需要解決的實際問題，這時候sinθ≈θ、弧長約等于弦長就沒有任何問題.“科學思維”強調，基于經驗事實構建理想模型……基于事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出疑問、批判、檢驗和修正.［1］

3 溯源

3.1 扭秤實驗

在高中階段有兩個扭秤實驗，一個是卡文迪什扭秤實驗，一個是庫侖扭秤實驗.這兩個實驗設計思想有異曲同工之妙，分別巧妙地測出萬有引力常量和靜電力常量.實驗時，把兩個質量都是m′的大球放在圖2中所示的位置……扭轉的角度可以從平面鏡M 反射的光點在刻度尺上移動的距離求出.［2］扭秤實驗的巧妙在于將微小的形變進行放大，使原本不便于觀測的物理量變得容易.由于高中物理實驗室幾乎沒有這兩個實驗，因此在相關章節的學習過程中一般都是安排學生自學對內容進行了解，也沒有提出更多的要求.但是愛動腦、動手的師生會找來一些器材一起動手復制這個裝置進行模擬實驗了解它的結構、原理.所以即便沒選修3 -4，同樣具備解決這個問題的能力.

圖2 兩個扭秤實驗在教材中的原圖

3.2 通電線框受力且平衡

全日制普通高級中學教科書（必修加選修）《物理》第2 冊 第15 章 磁 場“習 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磁場中.當給矩形線圈通入如圖所示的電流I時，調節兩盤中的砝碼，使天平平衡.然后使電流I反向，這時要在天平的左盤上加質量為2×10-2kg 的砝碼，才能使天平重新平衡.求磁場對bc邊作用力的大小.［3］

圖3

而在普通高中課程標準實驗教科書《物理》選修3 -1 第3章磁場第4 節第94 頁，同樣的圖形問題表述如下.

例3.圖3所示為電流天平，可以用來測量勻強磁場的磁感應強度.它的右臂掛著矩形線圈，匝數為n，線圈的水平邊長為l，處于勻強磁場內，磁感應強度B 的方向與線圈平面垂直.當線圈中通過電流I時，調節砝碼使兩臂達到平衡.然后使電流反向，大小不變.這時需要在左盤中增加質量為m 的砝碼，才能使兩臂再達到新的平衡.

（1）導出用n、m、l、I計算B 的表達式.

（2）當n=9，l=10.0 cm，I=0.10 A，m=8.78 g時，磁感應強度是多少？［4］

評析：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.同時問題變得更加復雜，由一問變成了兩問.線圈的匝數在上面的題中沒有作強調，但是在下面的這個問題中明確告知是n匝，在考慮安培力時就不能機械運用公式F=BIL，要結合實際考慮.在平時教學中教師要引導學生對教材上的練習進行解答、變式、拓展，并深度反思，對自己的解答過程，思維方式進行評價，一些基本的能力學生還是可以獲得并遷移應用的.

該題來源于高等學校教材《電磁學》（第2 版上冊）第4章穩恒磁場第4節第399頁習題6.

4 變式與拓展

（1）光點式檢流計長時間使用后彈簧彈性減弱使得勁度系數變大.某技術人員若還是使用這個檢流計調零后進行檢流，則檢流結果相對于真實值將發生怎樣的變化？

（2）該檢流計通過適當改造也可以用來測量物體向上或向下直線運動時的加速度.現將該檢流計置于某向上運動的裝置中，觀測得PQ 上反射光點出現在O 點上方，與O 點間的弧長為s.則裝置運動的加速度是多少？已知線圈的質量為m，重力加速度為g.

5 對課堂教學的反思及啟示

5.1 不僅重視實驗的完成情況，更要重視實驗裝置的結構、原理

在平時的實驗教學中，相當部分教師為了不損毀實驗器材等原因是不允許學生拆卸電表、電源、變壓器、電路板、電容器等封裝實驗器材的，導致學生并不清楚這些器材的內部結構、線路、工作原理等.對于少數并不昂貴的器材在使用過程中也不允許學生嘗試實際電流、電壓超過額定值，總之就是中規中矩不越雷池半步.這樣做看起來安全保險，但是卻并不利于激發學生的好奇心，培養學生科學興趣，也不能進一步培養學生的觀察、分析和實際操作能力.“科學探究”指基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想和假設、設計實驗與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據得出結論并作出解釋，以及對科學探究過程進行交流、評估、反思的能力.［5］記得教材上介紹科學家歐姆時說他動手自制了很多巧妙的實驗器件，精準地開展了很多實驗才有了不起的發現，得益于他從小耳濡目染身為鎖匠的父親的工作.試想我們的學生只知道用前人已經做好的器材、工具，自己別說自制，連觀察的機會都沒有，或者說很少，何來創新？教育部《關于加強和改進中小學實驗教學的意見》指出，各地各校要……保質保量配置并及時更新教學儀器設備，確保消耗性實驗材料的補充與供給，滿足實驗教學基本需求.實驗消耗品要不了多少錢，實驗教學大有可為.

5.2 結合勞動實踐，要將習得的物理知識用于解決生活生產中的實際問題

國務院辦公廳《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》強調，健全社會教育資源有效開發配置的政策體系，因地制宜打造學生社會實踐大課堂，建設一批穩定的學生社會實踐基地.長期以來，雖然勞動教育受到重視，但是由于高考評價導向等多方面的原因，勞動實踐方式單一、流于形式，并沒有真正起到 增強學生勞動意識、節約意識、探究意識，提升學生運用所學知識認知自然，并在生產勞動實踐中生成新知識的作用.在勞動實踐中，教師指導，或者學生通過親自參與獲得深刻的體驗，結合課堂所學知識認真觀察、仔細分析、努力解決所遇到的問題，實現從勞動中來到勞動中去的目標.“教師在課堂上講授的知識以及教材中呈現的知識都是一般性的公共知識，其表達的方式，解決問題的方法等不一定適合所有的學生.”［6］但是物理情境對每一個青少年都是公平的，幾乎具有同等的吸引力.

5.3 切實轉變觀念，落實立德樹人根本任務要求

若我們教師懷著抱怨的心態進行教學，這種情緒會自覺不自覺地傳遞給學生，我想這種“拉仇恨”的教學要不得，會把學生帶偏.我的觀點是試題命制者傳導著新一輪課堂教學改革的要求，我們更應該反思我們自己的教學，努力提升自身專業素養，從為國家、為社會、為學生未來奠基的角度去審視我們的課堂，全面落實國家課程標準，按照黨和國家的教育方針施教.教學實踐過程中勇于承認自己的不足，敢于革新，終身學習，不斷教學相長，真正為黨育人為國育才.