2020年新高考地區(qū)物理高考卷電學(xué)實驗試題特點分析

楊緒堯

（吉林師范大學(xué) 吉林·四平 136000）

1 高考考綱及對物理電學(xué)實驗題的要求

《普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱》（以下簡稱《考試大綱》）是高考命題的規(guī)范性文件和標(biāo)準(zhǔn)，是考試評價、復(fù)習(xí)備考的依據(jù)。《考試大綱》明確了高考的性質(zhì)和功能，規(guī)定了考試內(nèi)容與形式，對實施高考的內(nèi)容改革、規(guī)范高考命題具有重要意義。《考試大綱》依據(jù)普通高等學(xué)校對新生思想道德素質(zhì)、科學(xué)文化素質(zhì)的要求及《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)》制定。

在考綱給出的考察范圍中，電學(xué)涉及的內(nèi)容包括但不限于測定金屬電阻率，繪制小電珠伏安特性曲線與測定電源電動勢和內(nèi)阻。這些考點均是教材中體現(xiàn)的重點實驗，學(xué)生應(yīng)在掌握物理規(guī)律的基礎(chǔ)上對實驗的原理有更進一步的認(rèn)識，并借此對題目中出現(xiàn)的物理問題結(jié)合實際進行分析推理，并且能夠找出物理量之間的函數(shù)關(guān)系，進而達到對學(xué)生的理解能力，推理能力，分析能力，應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力，實驗?zāi)芰M行培養(yǎng)。

2 新高考地區(qū)高考物理卷電學(xué)實驗題分析

2.1 試題及考點分布

表1：2020年新高考地區(qū)物理卷電學(xué)實驗題分析

由于浙江卷第19題在命題立意與考察內(nèi)容上與其他地區(qū)高度重合，故不作單獨列舉與分析。

2.2 高考真題

2.2.1 北京

2020年北京高考物理第16題如下：

16.用圖1所示的甲、乙兩種方法測量某電源的電動勢和內(nèi)電阻（約為1）。其中R為電阻箱，電流表的內(nèi)電阻約為0.1，電壓表的內(nèi)電阻約為3k。

圖1

（1）利用圖1中甲圖實驗電路測電源的電動勢E和內(nèi)電阻r，所測量的實際是圖2中虛線框所示“等效電源”的電動勢E'和內(nèi)電阻r'。若電流表內(nèi)電阻用RA表示，請你用E、r和 RA表示出 E'、r'，并簡要說明理由_______。

圖2

（2）某同學(xué)利用圖像分析甲、乙兩種方法中由電表內(nèi)電阻引起的實驗誤差。在圖3中，實線是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)（圖甲：U=IR，圖乙）描點作圖得到的U-I圖像；虛線是該電源的路端電壓U隨電流I變化的U-I圖像（沒有電表內(nèi)電阻影響的理想情況）。

圖3

在圖3中，對應(yīng)圖甲電路分析的U-I圖像是：______；對應(yīng)圖乙電路分析的U-I圖像是：_______。

（3）綜合上述分析，為了減小由電表內(nèi)電阻引起的實驗誤差，本實驗應(yīng)選擇圖1中的______（填“甲”或“乙”）。

2.2.2 天津

天津卷第10題如下：

10.（6分）某實驗小組選用以下器材測定電池組的電動勢和內(nèi)阻，要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確。

開關(guān)、導(dǎo)線若干。

（1）該小組連接的實物電路如圖4所示，經(jīng)仔細檢查，發(fā)現(xiàn)電路中有1條導(dǎo)線連接不當(dāng)，這條導(dǎo)線對應(yīng)的編號是____________。

圖4

（2）改正這條導(dǎo)線的連接后開始實驗，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)置于滑動變阻器的______端。（填“a”或者“b”）

（3）實驗中發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動變阻器時，電流表讀數(shù)變化明顯但電壓表讀數(shù)變化不明顯。為了解決這個問題，在電池組負極和開關(guān)之間串聯(lián)一個阻值為5的電阻，之后該小組得到了幾組電壓表讀數(shù)U和對應(yīng)的電流表讀數(shù)I，并作出U﹣I圖象，如圖所示。根據(jù)圖象可知，電池組的電動勢為______V，內(nèi)阻為______.（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）。

2.2.3 山東

山東卷14題如下：

14.（8分）實驗方案對實驗測量的精度有直接的影響，某學(xué)習(xí)小組對“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗方案進行了探究。實驗室提供的器材有：

定值電阻R（1阻值2）；

定值電阻R（2阻值5）；

開關(guān)一個，導(dǎo)線若干。

（1）該小組按照圖5甲所示的電路進行實驗，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值使電流表示數(shù)逐漸接近滿偏，記錄此過程中電壓表和電流表的示數(shù)，利用實驗數(shù)據(jù)在U-I坐標(biāo)紙上描點，如圖5乙所示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)的變化范圍比較小，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是___。（單選，填正確答案標(biāo)號）

圖5

A.電壓表分流 B.干電池內(nèi)阻較小 C.滑動變阻器最大阻值較小 D.電流表內(nèi)阻較小

（2）針對電壓表示數(shù)的變化范圍比較小的問題，該小組利用實驗室提供的器材改進了實驗方案，重新測量得到的數(shù)據(jù)如下表所示。

序號 1 2 3 4 5 6 7 I/A 0.08 0.14 0.20 0.26 0.32 0.36 0.40 U/V 1.35 1.20 1.05 0.88 0.73 0.71 0.52

請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，回答以下問題：

（1）答題卡的坐標(biāo)紙上已標(biāo)出后3組數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點，請在答題卡的坐標(biāo)紙上標(biāo)出前4組數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)點并畫出U-I圖像。

（2）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知，所選的定值電阻為______（填“R1”或“R2”）。

（3）用筆畫線代替導(dǎo)線，請在答題卡上按照改進后的方案，將實物圖連接成完整電路。

2.2.4 海南

2020年高考物理海南卷15題如下：

15.在測量定值電阻阻值的實驗中，提供的實驗器材如下：電壓表（量程3V，內(nèi)阻r1=3.0k），電壓表V（2量程5V，內(nèi)阻r2=5.0k），滑動變阻器R（額定電流1.5A，最大阻值100），待測定值電阻Rx，電源E（電動勢6.0V，內(nèi)阻不計），單刀開關(guān)S，導(dǎo)線若干：

回答下列問題：

（1）實驗中滑動變阻器應(yīng)采用________接法（填“限流”或“分壓”）；

（2）將虛線框中的電路原理圖補充完整_________________；

（3）根據(jù)下表中的實驗數(shù)據(jù)（U1、U2分別為電壓表V1、V2的示數(shù)），在圖6（a）給出的坐標(biāo)紙上補齊數(shù)據(jù)點，并繪制 U2U1圖像__________；

圖6

測量次數(shù) 1 2 3 4 5 U1/V 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 U2/V 1.61 2.41 3.21 4.02 4.82

（4）由U2U1圖像得到待測定值電阻的阻值Rx=________（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；

（5）完成上述實驗后，若要繼續(xù)采用該實驗原理測定另一個定值電阻R（y阻值約為700）的阻值，在不額外增加器材的前提下，要求實驗精度盡可能高，請在圖6（b）的虛線框內(nèi)畫出你改進的電路圖______。

3 試題分析

通過考試大綱與2020年新高考地區(qū)的電學(xué)實驗題進行分析，得出如下的特點。

3.1 聯(lián)系

特點一：以綱為本，考點組合。

北京天津山東浙江海南五地2019年高考電學(xué)實驗題，以考試大綱為本，組合考試大綱多個實驗，創(chuàng)設(shè)新的實驗情境，考查學(xué)生電學(xué)實驗相關(guān)知識。

特點二：依據(jù)素養(yǎng)，確定目的。

北京天津山東浙江海南五地2019年高考電學(xué)實驗題，都是依據(jù)物理核心素養(yǎng)來確定考查實驗?zāi)康摹Ｎ锢砗诵乃仞B(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個方面。

特點三：原理穩(wěn)定，方法單一。

北京天津山東浙江海南五地2019年高考電學(xué)實驗題，其實驗原理穩(wěn)定，即都是閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律，電學(xué)實驗題的測量對象滿足部分電路歐姆定律、整個電路滿足閉合電路歐姆定律，因此，電學(xué)實驗題無論形式怎么變，其原理總是不變。

特點四：設(shè)問基礎(chǔ)，重在綜合。

北京天津山東浙江海南五地2019年高考電學(xué)實驗題，設(shè)置的問題以基礎(chǔ)知識、基本技能為主，考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解能力和基本技能的應(yīng)用能力。

3.2 比較

2020年高考北京市物理卷第16題是測量干電池的電動勢和內(nèi)阻實驗。不過相對于人教版教材給出的利用電流表、電壓表、滑動變阻器測量的方法有所不同，題目中主要考查了學(xué)生對于實驗方案和電表內(nèi)阻所引起的實驗誤差的分析，考查學(xué)生對實驗結(jié)果盡行交流、評估、反思的能力。

2020年高考天津卷第10題第（1）小問考查測定電源電動勢和內(nèi)阻實驗中電流表“內(nèi)接法”和“外接法”的合理運用。本小題的正確作答需要學(xué)生能識別實物圖，結(jié)合題中所給數(shù)據(jù)對兩種不同接法所對應(yīng)的實驗誤差進行比較分析。

第（2）小問從操作層面考查了限流式接法中滑動變阻器的使用方法。

第（3）小問考查實驗的數(shù)據(jù)處理，本題中給出了問題以及解決問題的方案，要求學(xué)生能夠根據(jù)實驗電路和原理，并結(jié)合電源的U－I圖像分析出斜率所對應(yīng)的內(nèi)阻是電源內(nèi)阻和5電阻串聯(lián)之和，進而求出電源內(nèi)阻，并按要求保留有效位數(shù)。

山東卷 14題針對學(xué)生的分析能力提出了一定的要求，題目以“調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變化范圍較小”為題眼和解題關(guān)鍵，對影響電壓表示數(shù)的原因以及繪制U-I圖像和連接實物圖的相關(guān)知識點進行了考查。

海南卷15題僅針對如何測量定值電阻的阻值進行了考查。題目中首先對電路中滑動變阻器的作用進行提問，并且要求補全電路；然后又針對電路中待測電阻兩端電壓和電源電壓的特點進行考查，要求求出待測電阻阻值；最后拓展了問題，即在不增加實驗儀器的情況下，如何測量阻值約為的定值電阻的阻值，著重考查了學(xué)生的能力。

縱觀2020年五地的高考電學(xué)實驗題，除海南外都不約而同地選擇了測量電源內(nèi)阻及其電動勢的實驗。在題目的設(shè)計上，并非一味地出難題怪題，而是在知識點的選擇上更偏向基礎(chǔ)，實驗的設(shè)計上更偏重實際應(yīng)用。題目中給出的實驗儀器全是在物理學(xué)習(xí)中常見的儀器，實驗的設(shè)計思路也偏向?qū)嵱谩Ｔ谔釂柗矫婵疾槌霈F(xiàn)了細化的不同：北京卷主要考查了學(xué)生對實驗方案和電表內(nèi)阻引起實驗誤差的分析，考查學(xué)生對實驗結(jié)果進行交流、評估和反思的能力；天津卷針對學(xué)生對U-I圖像認(rèn)讀能力做出要求，并且具體考查了滑動變阻器的相關(guān)知識點；山東卷則對學(xué)生的分析、概括、邏輯能力有更突出的要求；浙江更偏重于基礎(chǔ)考查。

4 新高考對于物理教學(xué)的意義

在新高考模式下，物理教學(xué)這一過程發(fā)生了明顯的變化。有別于傳統(tǒng)的物理教學(xué)模式，教師需要在教學(xué)的過程中，更加重視也更加需要對學(xué)生學(xué)習(xí)運用物理知識進行引導(dǎo)，并且給學(xué)生提供一個應(yīng)用物理知識的空間，從而促進學(xué)生的綜合發(fā)展。例如在講授電學(xué)相關(guān)知識時，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識對實際生活中的有關(guān)現(xiàn)象進行解釋與說明，例如利用電功率相關(guān)知識解釋高壓輸電的原理以及用電高峰時會產(chǎn)生電壓不穩(wěn)的原因；對家用電路中產(chǎn)生的故障進行初步的分析等。引導(dǎo)學(xué)生用課堂上所學(xué)的知識解釋實際生活中的現(xiàn)象，這樣不僅能夠使學(xué)生對課上所學(xué)知識加深印象，而且還能使知識得到有效應(yīng)用，從而使學(xué)生將知識內(nèi)化。

新高考模式下，教師要以新高考的要求作為基礎(chǔ)，在教學(xué)過程中不斷對教學(xué)方式做出適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的改變，從而不斷的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，加強學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。物理教師也需要制定行之有效科學(xué)規(guī)范的教學(xué)方式，采用科學(xué)規(guī)范的教學(xué)方法，提高學(xué)生的能力，為學(xué)生奠定堅實的基礎(chǔ)以使學(xué)生能擁有良好的情感體驗，從而為學(xué)生的未來發(fā)展提供助力。