2022年新课标甲卷理综第25题赏析

黄多智

（三穗县民族高级中学，贵州 黔东南 556599）

2022年高考已然落下帷幕，针对新课标甲卷的争论却铺天盖地，总的感觉可以用一个“难”字概括.各方百花齐放百家争鸣，大有声讨试题命制者的架势.作为高中物理教学，该是合力要求试题命制者改变，还是更新我们自己的教学理念转变课堂教学行为，是值得我们深思的问题.

1 原题及解析

例1.（2022年新课标甲卷理综第25题）光点式检流计是一种可以测量微小电流的仪器，其简化的工作原理示意图如图1 所示.图中A为轻质绝缘弹簧，C 为位于纸面上的线圈，虚线框内有与纸面垂直的匀强磁场；M 为置于平台上的轻质小平面反射镜，轻质刚性细杆D 的一端与M 固连且与镜面垂直，另一端与弹簧下端相连，PQ 为圆弧形的、带有均匀刻度的透明读数条，PQ 的圆心位于M 的中心使用前需调零，使线圈内没有电流通过时，M 竖直且与纸面垂直；入射细光束沿水平方向经PQ 上的O点射到M 上后沿原路反射.线圈通入电流后弹簧长度改变，使M 发生倾斜，入射光束在M 上的入射点仍近似处于PQ 的圆心，通过读取反射光射到PQ 上的位置，可以测得电流的大小.已知弹簧的劲度系数为k，磁场磁感应强度大小为B，线圈C的匝数为N.沿水平方向的长度为l，细杆D 的长度为d，圆弧PQ 的半径为r，r≫d，d 远大于弹簧长度改变量的绝对值.

图1 光点式检流计原理

（1）若在线圈中通入的微小电流为I，求平衡后弹簧长度改变量的绝对值Δx 及PQ 上反射光点与O 点间的弧长s；

（2）某同学用此装置测一微小电流，测量前未调零，将电流通入线圈后，PQ 上反射光点出现在O 点上方，与O 点间的弧长为s1.保持其他条件不变，只将该电流反向接入，则反射光点出现在O 点下方，与O 点间的弧长为s2.求待测电流的大小.

解析：（1）若在线圈中通入的微小电流为I，根据二力平衡得

注意：不管电流方向和磁场方向怎样受力分析均可得出以上方程.关于匝数N，我们在做“在匀强磁场中探究影响通电导线受力的因素”这个实验时，实际上使用的不是一根导体棒，而是线圈.教师和学生都觉得习以为常了，如果没有思考过这个问题，学生解题时只记得F=BIL.

设平面镜偏转的角度为θ，由于线圈中通的是微小电流，即安培力不大，弹簧形变量很小，且r≫d，因此根据光的反射定理作出光路图可知，光线的偏转角度是平面镜偏转角度的两倍，弧长s近似等于PO 弦长，于是

2 试题评析

2.1 字符多，阅读能力要求高

全文一共517个字符.据调查分析，多数人每分钟的阅读速度为300—1000字之间，理解力（包括记忆力和正确率）在40—60%左右.传统阅读一般是逐字默读，在看到文字时大脑中发出“声音”，经过耳朵的感知后达到理解.传统阅读可表达为：文字—眼看—嘴读—耳听—脑想—理解.这个过程由于有“嘴读”和“耳听”的参与，阅读速度受影响而快不起来.作为物理题，不仅要阅读完文字，还要结合图形、情境思考物理现象及过程，还要思考包含着怎样的物理规律等，其速度又要慢得多.再加上遗忘，通常一遍过去还不行，还得两遍，甚至三遍，阅读、理解能力低肯定不能顺利完成该题作答.

2.2 生活生产体验少，导致问题解决能力低

关于本题所涉光学知识，由于有选修模块的客观存在，看起来超过课程标准的相应要求.但是若学生生活经验丰富、体验深刻，比如在日常生活中曾经使用过激光电筒照射平面镜并转动等，还是能够处理平面镜倾角与光线偏转角的关系这个问题的.若既没有光的反射知识筹备，又没有较深的生活生产体验，显然考虑不到这二者的关系，而得不出正确的解答.这道题在审题过程中还可能出现另一个问题，就是学生不知道平面镜为什么会倾斜.学生认为由于弹簧形变平面镜只会随轻质刚性细杆D 向下平移，但平面镜又是静置于平台上的不可能平移，于是情境不清晰就在这些地方纠结.轻质刚性细杆D 一端在弹簧的作用下向下移动使得平面镜以底部为轴旋转发生倾斜.

2.3 对微小角所涉估算提升问题解决难度

两边所夹之角很小时有sinθ≈θ，且弧长约等于弦长.对于这个结论学生学习物理常常走入一个死角：远远大于的标准是多少，很小是多少，在误差允许范围内允许多少……这就牵涉到学生的科学思维.物理学习并不是每一个问题都是精确地可测可控固化的.在实际问题解决过程中，你遇到了一个很小的夹角，不是特殊角，你手边又没有计算器，怎么办？当然需要估算，这就是需要解决的实际问题，这时候sinθ≈θ、弧长约等于弦长就没有任何问题.“科学思维”强调，基于经验事实构建理想模型……基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出疑问、批判、检验和修正.［1］

3 溯源

3.1 扭秤实验

在高中阶段有两个扭秤实验，一个是卡文迪什扭秤实验，一个是库仑扭秤实验.这两个实验设计思想有异曲同工之妙，分别巧妙地测出万有引力常量和静电力常量.实验时，把两个质量都是m′的大球放在图2中所示的位置……扭转的角度可以从平面镜M 反射的光点在刻度尺上移动的距离求出.［2］扭秤实验的巧妙在于将微小的形变进行放大，使原本不便于观测的物理量变得容易.由于高中物理实验室几乎没有这两个实验，因此在相关章节的学习过程中一般都是安排学生自学对内容进行了解，也没有提出更多的要求.但是爱动脑、动手的师生会找来一些器材一起动手复制这个装置进行模拟实验了解它的结构、原理.所以即便没选修3 -4，同样具备解决这个问题的能力.

图2 两个扭秤实验在教材中的原图

3.2 通电线框受力且平衡

全日制普通高级中学教科书（必修加选修）《物理》第2 册 第15 章 磁 场“习 题”B 组 第（1）题如下.

例2.如图3所示，挂在天平底部的矩形线圈abcd 的一部分悬挂在匀强磁场中.当给矩形线圈通入如图所示的电流I时，调节两盘中的砝码，使天平平衡.然后使电流I反向，这时要在天平的左盘上加质量为2×10-2kg 的砝码，才能使天平重新平衡.求磁场对bc边作用力的大小.［3］

图3

而在普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3 -1 第3章磁场第4 节第94 页，同样的图形问题表述如下.

例3.图3所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度.它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场内，磁感应强度B 的方向与线圈平面垂直.当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡.然后使电流反向，大小不变.这时需要在左盘中增加质量为m 的砝码，才能使两臂再达到新的平衡.

（1）导出用n、m、l、I计算B 的表达式.

（2）当n=9，l=10.0 cm，I=0.10 A，m=8.78 g时，磁感应强度是多少？［4］

评析：后面问题可以看作是前面问题的变式及拓展.文字上后面的问题比前面的问题多出了70余字符，阅读量增大.同时问题变得更加复杂，由一问变成了两问.线圈的匝数在上面的题中没有作强调，但是在下面的这个问题中明确告知是n匝，在考虑安培力时就不能机械运用公式F=BIL，要结合实际考虑.在平时教学中教师要引导学生对教材上的练习进行解答、变式、拓展，并深度反思，对自己的解答过程，思维方式进行评价，一些基本的能力学生还是可以获得并迁移应用的.

该题来源于高等学校教材《电磁学》（第2 版上册）第4章稳恒磁场第4节第399页习题6.

4 变式与拓展

（1）光点式检流计长时间使用后弹簧弹性减弱使得劲度系数变大.某技术人员若还是使用这个检流计调零后进行检流，则检流结果相对于真实值将发生怎样的变化？

（2）该检流计通过适当改造也可以用来测量物体向上或向下直线运动时的加速度.现将该检流计置于某向上运动的装置中，观测得PQ 上反射光点出现在O 点上方，与O 点间的弧长为s.则装置运动的加速度是多少？已知线圈的质量为m，重力加速度为g.

5 对课堂教学的反思及启示

5.1 不仅重视实验的完成情况，更要重视实验装置的结构、原理

在平时的实验教学中，相当部分教师为了不损毁实验器材等原因是不允许学生拆卸电表、电源、变压器、电路板、电容器等封装实验器材的，导致学生并不清楚这些器材的内部结构、线路、工作原理等.对于少数并不昂贵的器材在使用过程中也不允许学生尝试实际电流、电压超过额定值，总之就是中规中矩不越雷池半步.这样做看起来安全保险，但是却并不利于激发学生的好奇心，培养学生科学兴趣，也不能进一步培养学生的观察、分析和实际操作能力.“科学探究”指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程进行交流、评估、反思的能力.［5］记得教材上介绍科学家欧姆时说他动手自制了很多巧妙的实验器件，精准地开展了很多实验才有了不起的发现，得益于他从小耳濡目染身为锁匠的父亲的工作.试想我们的学生只知道用前人已经做好的器材、工具，自己别说自制，连观察的机会都没有，或者说很少，何来创新？教育部《关于加强和改进中小学实验教学的意见》指出，各地各校要……保质保量配置并及时更新教学仪器设备，确保消耗性实验材料的补充与供给，满足实验教学基本需求.实验消耗品要不了多少钱，实验教学大有可为.

5.2 结合劳动实践，要将习得的物理知识用于解决生活生产中的实际问题

国务院办公厅《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》强调，健全社会教育资源有效开发配置的政策体系，因地制宜打造学生社会实践大课堂，建设一批稳定的学生社会实践基地.长期以来，虽然劳动教育受到重视，但是由于高考评价导向等多方面的原因，劳动实践方式单一、流于形式，并没有真正起到 增强学生劳动意识、节约意识、探究意识，提升学生运用所学知识认知自然，并在生产劳动实践中生成新知识的作用.在劳动实践中，教师指导，或者学生通过亲自参与获得深刻的体验，结合课堂所学知识认真观察、仔细分析、努力解决所遇到的问题，实现从劳动中来到劳动中去的目标.“教师在课堂上讲授的知识以及教材中呈现的知识都是一般性的公共知识，其表达的方式，解决问题的方法等不一定适合所有的学生.”［6］但是物理情境对每一个青少年都是公平的，几乎具有同等的吸引力.

5.3 切实转变观念，落实立德树人根本任务要求

若我们教师怀着抱怨的心态进行教学，这种情绪会自觉不自觉地传递给学生，我想这种“拉仇恨”的教学要不得，会把学生带偏.我的观点是试题命制者传导着新一轮课堂教学改革的要求，我们更应该反思我们自己的教学，努力提升自身专业素养，从为国家、为社会、为学生未来奠基的角度去审视我们的课堂，全面落实国家课程标准，按照党和国家的教育方针施教.教学实践过程中勇于承认自己的不足，敢于革新，终身学习，不断教学相长，真正为党育人为国育才.