回歸物理本質 引導學科教學

羅智強 陳金貴

摘? ?要：以2020年全國高考理綜測試新課標卷I物理試題第22題（實驗題）為例，剖析試題的問題元素，詮釋試題的選拔功能，探索試題的價值取向。聚焦學科關鍵能力和核心素養，闡釋高考評價體系下的命題理念和命題導向，突出引導中學物理教學改革的方向。

關鍵詞：物理教學;實驗探究;素養提升;教學啟示

2020年全國高考理綜測試新課標卷I物理試題第22題以“伏安法測電阻”為切入點考查歐姆定律這個重要的知識點。本題通過圖象法處理實驗數據是高考考查的熱點，重在考查建模能力和實驗探究能力;通過“測電阻阻值”這個模型，串起電流表的內接法和外接法等知識點，注重對實驗原理、實驗方法的考查;本試題涉及到估算和保留小數的細節問題，考查了學生對實驗誤差分析的能力。考生依據實驗原理，構建測電阻的基本電路模型，采用數形結合的物理方法，深度思考得出合理結論，充分體現由知識立意向能力立意轉變的命題方向，體現基于問題解決促進考生對物理學科核心素養的提升。試題的問題情境設置合理，呈現物理學科的基礎性，體現對經典物理實驗的重視，回歸物理教材和物理本質，難度有所下降，學生頗感親切，上手容易，但在理解能力、推理論證能力、實驗探究能力等物理學科關鍵能力上對學生要求還是有一定的高度，能有效區分不同水平考生的實驗能力[ 1 ]。

1? 高考真題

某同學用伏安法測量一阻值為幾十 Ω的電阻Rx，所用電壓表的內阻為1 kΩ，電流表內阻為0.5 Ω.該同學采用兩種測量方案，一種是將電壓表跨接在圖（a）所示電路的O、P兩點之間，另一種是跨接在O、Q兩點之間。測量得到如圖（b）所示的兩條U-I圖線，其中U與I分別為電壓表和電流表的示數[ 2 ]。回答下列問題：

（1）圖（b）中標記為Ⅱ的圖線是采用電壓表跨接在

（填“O、P”或“O、Q”）兩點的方案測量得到的[ 2 ]。

（2）根據所用實驗器材和圖（b）可判斷，由圖線

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）得到的結果更接近待測電阻的真實值，結果為Ω（保留1位小數）[ 3 ]。

（3）考慮到實驗中電表內阻的影響，需對（2）中得到的結果進行修正，修正后待測電阻的阻值為Ω（保留1位小數）[ 4 ]。

2? 試題分析

本試題以電阻測量為切入點考查歐姆定律、圖象法處理實驗數據。兩種測量電路（內接法和外接法）的選擇是高考考查的熱點。試題要求考生依據實驗原理，構建測電阻的基本電路模型，采用數形結合的物理方法，深度思考得出合理結論，難易層次分明，設置問題梯度合理。試題面向雙基回歸教材，但又有所拓展，實際上是回歸物理本質，提升物理觀念，培養科學思維素養[ 5 ]。

（1）根據電壓表跨接在O、P兩點時，電壓表起到分流作用;電壓表跨接在O、Q兩點時，電流表起到分壓作用，對其進行誤差分析，結合U-I圖象的斜率大小就可以得出圖線Ⅱ為電壓表跨接在O、P兩點測量得到的。

（2）根據U-I圖象的斜率得到兩種接法下的電阻，根據<，電流表應采用內接法，從而判斷圖線Ⅰ得到的結果更接近待測電阻的真實值。

（3）根據電壓表跨接在O、Q間，測得的阻值為電阻與電流表電阻之和，可求得修正后待測電阻的阻值。

本題設置體現了物理學科核心素養中模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等科學思維的過程[ 5 ]。也體現高考評價體系中提出的理解能力、推理論證能力、模型建構能力、實驗探究能力、創新能力等5種關鍵能力的有效達成[ 1 ]。

3? 試題解析

（1）當電壓表跨接在O、P兩點時，電流表外接，電壓準確無誤差，電流測量值為通過電阻與電壓表中的電流之和，由R=得電阻測量值偏小;電壓表跨接在O、Q兩點時，電流表內接，電流準確無誤差，電壓測量值為電阻兩端與電流表兩端的電壓之和，電阻測量值偏大;U-I圖象的斜率大小等于電阻測量值，因此圖線Ⅱ為電壓表跨接在O、P兩點測量得到的。

（2）由圖線斜率可得I圖線測得電阻值為：

RⅠ= Ω≈50.5 Ω，圖線II測得電阻阻值為RⅡ= Ω=47.7 Ω，被測電阻值約為50 Ω，==20，==100，因<，電流表采用內接法，電壓表跨接在O、Q兩點，測量結果為50.5 Ω。

（3）電壓表跨接在O、Q間，測得的阻值為電阻與電流表電阻之和，則修正后的電阻為：

R=R1-RA=50.5 Ω﹣0.5 Ω=50.0 Ω。

4? 試題評價

本題考查通過已知U-I圖象的斜率來判斷測電阻時如何選擇電流表的內、外接法，考查了學生對實驗誤差的分析以及應用圖象處理問題的能力，同時涉及到估算和保留小數的細節問題。試題呈現的內容突出主干，又能要求考生靈活應用物理方法解決實際問題。

本題考查的是電學實驗中一個典型的學生實驗，在考試說明中也有明確要求，可以說，該實驗是近幾年來高考電學實驗考查中最為貼近教材的一次，試題情境源于教材但有所拓展，體現對經典物理實驗的重視。試題考查高中物理實驗思想以及數據處理方式，滲透科學方法，很好體現了高考命題要求。在高考評價體系指導下的高考物理命題方式，要求物理實驗教學立足教材，夯實雙基，更要重視對科學素養的培養。既要求學生熟悉高中物理課程標準規定的學生實驗和演示實驗，又要注意陳題翻新，能靈活、綜合地應用理論和技術知識解決實際問題[ 5 ]。

對根據伏安法測電阻這一實驗的考查，在新課標卷中雖然是近年來的第一次出現，但是問題（2）采用圖象法處理實驗數據的方法是高考考查的熱點，由于該方法靠近實驗的真實情境，教學中應足夠重視這種物理方法的滲透和應用。電學實驗往往基于“測電阻阻值”和“測電源電動勢和內阻”這兩模型，串起了滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法、電流表的內接法和外接法、電表的改裝、等效法、半偏法、比較法等知識點而展開，其核心依然是閉合電路歐姆定律[ 6 ]。試題雖有拓展，考生解答本題需具備一定的分析、推理能力，但總體難度不高，學生容易上手，也能很好培養學生的物理觀念素養。

5? 教學啟示

從以上針對這道試題的評析中可以得到這樣的啟示：在新高考評價體系引領下的實驗教學，一定要立足教材，回歸物理本質。尤其對2020版新課標所要求的學生必做實驗以及教材中的演示實驗，乃至課外小實驗，教師絕不能以講代做，要讓學生動手操作，參與問題解決，親身去體驗探究的全過程。比如本試題雖可用伏安法測電阻的二級結論“大內大，小外小”來迅速解題，但絕不能讓學生機械記憶這“六字”推論，要讓學生切身進行體驗式的實驗探究。探索如何選取合適的滑動變阻器，思考限流式、分壓式接法的選擇并親自動手操作體驗，探討電流表內、外接法的選取，都在親身體驗過程中得以培養科學素養。在“自主、合作、探究”中激發學生的科學思維，提升學生的“物理觀念”“科學思維”“科學探究”等物理學科核心素養。

在復習備考的教學過程中，實驗技能的訓練尤為重要。要擺脫市面上各種教輔書的干擾，擯棄通過多媒體“看實驗”、實驗室里“程式化實驗”、教室里“試題實驗”的弊端;要讓學生實驗探究化，熟悉基本實驗原理，會設計實驗方案，優化選擇、控制實驗條件，培養實驗基本技能;要遵守操作規程，養成細心觀察實驗現象，認真測量實驗數據的良好習慣;要重視創新思維，營造探索情境，讓學生學會控制實驗條件和獨立解決實驗過程中遇到的問題，讓感性認識和思維活動協同發展，能夠處理實驗數據和分析誤差來源;要適當增加一些設計性實驗，培養學生在“自主、合作、探究”過程中運用所學知識、方法解決新問題的能力，逐漸養成嚴謹的科學態度與責任，提升物理學科核心素養。

6? 結束語

高考物理試題著重考查考生的知識、能力和物理學科核心素養。在新高考評價體系下應關注新高考變化，引導學生從“解題”向“解決問題”轉變。實驗題考查呈現“基礎性、綜合性、應用性、創新性”，教師要重視物理實驗教學，回歸物理本質，引導學科教學，促進高中物理育人方式改革。

參考文獻：

[1] 程力，李勇.基于高考評價體系的物理科考試內容改革實施路徑[J].中國考試，2019（12）：38-44.

[2]張君可，王君翔. 2020年全國高考新課標卷物理試題特點、問題和建議[J].現代教育，2020（9）.

[3] 黃恕伯. 考查核心素養? 引導學科教學——議2020年高考理綜全國Ⅰ卷物理試題特點[J].基礎教育課程，2020（8）：71-76.

[4] 韓延輝.識記二級結論? 速解高考試題——2020年高考理綜全國卷Ⅰ第22題評析[J].中學物理教學參考，2020（9）： 62-64.

[5] 李明，陳慶威. 2017年全國高考理綜測試新課標卷Ⅰ第23題解析與啟示[J]. 中學物理教學參考，2017（8）：34-37.

[6] 陳海.從近五年全國卷高考電學實驗試題命題特點談解題方法和復習策略[J].華夏教師，2017（14）：2.