1 簡介
近日,筆者在網上看到流傳的2024年吉林省高考物理試卷電學實驗題,此題是伏安法測電源電動勢和內阻實驗的常規變型,只是將傳統的滑動變阻器換成了電阻絲。
2 試題展示
3 問題分析
試題核心設計是按照曲線化直線的數據分析原理,畫出1/U與1/L的關系曲線,通過分析斜率和截距的物理意義來尋找問題的解決辦法。
對于這道題,我們需要從歐姆定律和閉合電路電阻定律出發,推導1/U與1/L的關系,并明確斜率和截距的物理意義。
從推導出1/U與1/L的關系可知留學之路,圖形的截距為電源電動勢的倒數高中物理電路實驗,斜率的比值等于等效電源內阻的比值,即n=(R0+r)/r。
4. 試題評估
我的學業導師、教育部考試質量評估組組長南京師范大學陸建龍教授在河南省中原名師項目結束時特意提醒我,要從四個維度研究高考試題:“注重概念理解的深度、注重內隱科學思維的靈活性、注重問題呈現方式的創新性、注重解題過程的實用性”。這不僅是評價高考試題質量的標準,也是今后日常出題操作的指南。
就本題而言,具有“注重出題方式創新”的特點,即用電阻絲代替傳統的滑動變阻器/變阻器箱,方便后續定量研究,擴大了實驗技能考核范圍;本題還具有“注重內隱科學思維靈活性”的特點,即電阻絲的阻值與其接在電路中的有效長度之間有電阻定律的聯系,擴大了理論知識的考核范圍;本題還呈現了“解題過程的實用性”,面對電壓表讀數U與電阻絲長度L兩個無明顯相關性的物理量,需要依靠歐姆定律和閉合電路電阻定律,推導出以1/L為自變量高中物理電路實驗,以1/U為函數的線性表達式,明確斜率和截距的物理意義,進而求解待解問題。
其實這道題本來可以說明“概念理解的深度很重要”。面對自變量L與函數U之??間復雜的非線性關系,物理實驗常常會用到“把曲線變成直線”的物理思想,通過巧妙代入,把非線性關系轉化為線性關系,然后再進行分析求解。但這道題簡單粗暴,直奔1/U與1/L的關系圖,太過有目的性,似乎有些越權。