回归物理本质 引导学科教学

罗智强 陈金贵

摘   要：以2020年全国高考理综测试新课标卷I物理试题第22题（实验题）为例，剖析试题的问题元素，诠释试题的选拔功能，探索试题的价值取向。聚焦学科关键能力和核心素养，阐释高考评价体系下的命题理念和命题导向，突出引导中学物理教学改革的方向。

关键词：物理教学;实验探究;素养提升;教学启示

2020年全国高考理综测试新课标卷I物理试题第22题以“伏安法测电阻”为切入点考查欧姆定律这个重要的知识点。本题通过图象法处理实验数据是高考考查的热点，重在考查建模能力和实验探究能力;通过“测电阻阻值”这个模型，串起电流表的内接法和外接法等知识点，注重对实验原理、实验方法的考查;本试题涉及到估算和保留小数的细节问题，考查了学生对实验误差分析的能力。考生依据实验原理，构建测电阻的基本电路模型，采用数形结合的物理方法，深度思考得出合理结论，充分体现由知识立意向能力立意转变的命题方向，体现基于问题解决促进考生对物理学科核心素养的提升。试题的问题情境设置合理，呈现物理学科的基础性，体现对经典物理实验的重视，回归物理教材和物理本质，难度有所下降，学生颇感亲切，上手容易，但在理解能力、推理论证能力、实验探究能力等物理学科关键能力上对学生要求还是有一定的高度，能有效区分不同水平考生的实验能力[ 1 ]。

1  高考真题

某同学用伏安法测量一阻值为几十 Ω的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω.该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图（a）所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图（b）所示的两条U-I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数[ 2 ]。回答下列问题：

（1）图（b）中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在

（填“O、P”或“O、Q”）两点的方案测量得到的[ 2 ]。

（2）根据所用实验器材和图（b）可判断，由图线

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为Ω（保留1位小数）[ 3 ]。

（3）考虑到实验中电表内阻的影响，需对（2）中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为Ω（保留1位小数）[ 4 ]。

2  试题分析

本试题以电阻测量为切入点考查欧姆定律、图象法处理实验数据。两种测量电路（内接法和外接法）的选择是高考考查的热点。试题要求考生依据实验原理，构建测电阻的基本电路模型，采用数形结合的物理方法，深度思考得出合理结论，難易层次分明，设置问题梯度合理。试题面向双基回归教材，但又有所拓展，实际上是回归物理本质，提升物理观念，培养科学思维素养[ 5 ]。

（1）根据电压表跨接在O、P两点时，电压表起到分流作用;电压表跨接在O、Q两点时，电流表起到分压作用，对其进行误差分析，结合U-I图象的斜率大小就可以得出图线Ⅱ为电压表跨接在O、P两点测量得到的。

（2）根据U-I图象的斜率得到两种接法下的电阻，根据<，电流表应采用内接法，从而判断图线Ⅰ得到的结果更接近待测电阻的真实值。

（3）根据电压表跨接在O、Q间，测得的阻值为电阻与电流表电阻之和，可求得修正后待测电阻的阻值。

本题设置体现了物理学科核心素养中模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等科学思维的过程[ 5 ]。也体现高考评价体系中提出的理解能力、推理论证能力、模型建构能力、实验探究能力、创新能力等5种关键能力的有效达成[ 1 ]。

3  试题解析

（1）当电压表跨接在O、P两点时，电流表外接，电压准确无误差，电流测量值为通过电阻与电压表中的电流之和，由R=得电阻测量值偏小;电压表跨接在O、Q两点时，电流表内接，电流准确无误差，电压测量值为电阻两端与电流表两端的电压之和，电阻测量值偏大;U-I图象的斜率大小等于电阻测量值，因此图线Ⅱ为电压表跨接在O、P两点测量得到的。

（2）由图线斜率可得I图线测得电阻值为：

RⅠ= Ω≈50.5 Ω，图线II测得电阻阻值为RⅡ= Ω=47.7 Ω，被测电阻值约为50 Ω，==20，==100，因<，电流表采用内接法，电压表跨接在O、Q两点，测量结果为50.5 Ω。

（3）电压表跨接在O、Q间，测得的阻值为电阻与电流表电阻之和，则修正后的电阻为：

R=R1-RA=50.5 Ω﹣0.5 Ω=50.0 Ω。

4  试题评价

本题考查通过已知U-I图象的斜率来判断测电阻时如何选择电流表的内、外接法，考查了学生对实验误差的分析以及应用图象处理问题的能力，同时涉及到估算和保留小数的细节问题。试题呈现的内容突出主干，又能要求考生灵活应用物理方法解决实际问题。

本题考查的是电学实验中一个典型的学生实验，在考试说明中也有明确要求，可以说，该实验是近几年来高考电学实验考查中最为贴近教材的一次，试题情境源于教材但有所拓展，体现对经典物理实验的重视。试题考查高中物理实验思想以及数据处理方式，渗透科学方法，很好体现了高考命题要求。在高考评价体系指导下的高考物理命题方式，要求物理实验教学立足教材，夯实双基，更要重视对科学素养的培养。既要求学生熟悉高中物理课程标准规定的学生实验和演示实验，又要注意陈题翻新，能灵活、综合地应用理论和技术知识解决实际问题[ 5 ]。

对根据伏安法测电阻这一实验的考查，在新课标卷中虽然是近年来的第一次出现，但是问题（2）采用图象法处理实验数据的方法是高考考查的热点，由于该方法靠近实验的真实情境，教学中应足够重视这种物理方法的渗透和应用。电学实验往往基于“测电阻阻值”和“测电源电动势和内阻”这两模型，串起了滑动变阻器的限流式接法和分压式接法、电流表的内接法和外接法、电表的改装、等效法、半偏法、比较法等知识点而展开，其核心依然是闭合电路欧姆定律[ 6 ]。试题虽有拓展，考生解答本题需具备一定的分析、推理能力，但总体难度不高，学生容易上手，也能很好培养学生的物理观念素养。

5  教学启示

从以上针对这道试题的评析中可以得到这样的启示：在新高考评价体系引领下的实验教学，一定要立足教材，回归物理本质。尤其对2020版新课标所要求的学生必做实验以及教材中的演示实验，乃至课外小实验，教师绝不能以讲代做，要让学生动手操作，参与问题解决，亲身去体验探究的全过程。比如本试题虽可用伏安法测电阻的二级结论“大内大，小外小”来迅速解题，但绝不能让学生机械记忆这“六字”推论，要让学生切身进行体验式的实验探究。探索如何选取合适的滑动变阻器，思考限流式、分压式接法的选择并亲自动手操作体验，探讨电流表内、外接法的选取，都在亲身体验过程中得以培养科学素养。在“自主、合作、探究”中激发学生的科学思维，提升学生的“物理观念”“科学思维”“科学探究”等物理学科核心素养。

在复习备考的教学过程中，实验技能的训练尤为重要。要摆脱市面上各种教辅书的干扰，摈弃通过多媒体“看实验”、实验室里“程式化实验”、教室里“试题实验”的弊端;要让学生实验探究化，熟悉基本实验原理，会设计实验方案，优化选择、控制实驗条件，培养实验基本技能;要遵守操作规程，养成细心观察实验现象，认真测量实验数据的良好习惯;要重视创新思维，营造探索情境，让学生学会控制实验条件和独立解决实验过程中遇到的问题，让感性认识和思维活动协同发展，能够处理实验数据和分析误差来源;要适当增加一些设计性实验，培养学生在“自主、合作、探究”过程中运用所学知识、方法解决新问题的能力，逐渐养成严谨的科学态度与责任，提升物理学科核心素养。

6  结束语

高考物理试题着重考查考生的知识、能力和物理学科核心素养。在新高考评价体系下应关注新高考变化，引导学生从“解题”向“解决问题”转变。实验题考查呈现“基础性、综合性、应用性、创新性”，教师要重视物理实验教学，回归物理本质，引导学科教学，促进高中物理育人方式改革。

参考文献：

[1] 程力，李勇.基于高考评价体系的物理科考试内容改革实施路径[J].中国考试，2019（12）：38-44.

[2]张君可，王君翔. 2020年全国高考新课标卷物理试题特点、问题和建议[J].现代教育，2020（9）.

[3] 黄恕伯. 考查核心素养  引导学科教学——议2020年高考理综全国Ⅰ卷物理试题特点[J].基础教育课程，2020（8）：71-76.

[4] 韩延辉.识记二级结论  速解高考试题——2020年高考理综全国卷Ⅰ第22题评析[J].中学物理教学参考，2020（9）： 62-64.

[5] 李明，陈庆威. 2017年全国高考理综测试新课标卷Ⅰ第23题解析与启示[J]. 中学物理教学参考，2017（8）：34-37.

[6] 陈海.从近五年全国卷高考电学实验试题命题特点谈解题方法和复习策略[J].华夏教师，2017（14）：2.