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高考物理实验考查为何青睐电路实验

来源:不详       更新时间:2010-11-26 12:03:06
 
验中,除伏安法、多用电表法以外,还有电桥法、双电阻法、单电阻法、等效替代法和半偏法等,各种方法均具有相应的科学性、简捷性、精确性和便利性。例如2003年全国高考理综试卷的实验题(题略),第1小题属于电路的设计,涉及伏安法电路(外接法和内接法)和滑动变阻器电路(分压器和限流器);第2小题属于数据处理的方案设计,涉及实验误差、数据的取舍、描点作图和图像的物理意义。

  2.探究性

  这是更高的思维活动层次,主要是考查学生综合运用所学实验的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力,以及实验创新能力。电路实验涉及的知识点较多,如电表(量程)的选择、电表的调节和校准、伏安法电路的“外接法”“内接法”和“试接法”;滑动变阻器电路的分压器和限流器、电表的改装、电路的组合和数据处理、误差分析等。在实验方法上又涉及类比法、逆向思维法、综合法等,这为探究性实验题提供了广阔的空间和丰厚的素材。例如1998年全国高考物理试卷实验题(题略)第2小题中设定电流表每个分度表示的电流值未知,但指针偏转的角度与通过的电流成正比,求测未知电阻Rx的值。这种新情境给人的初步感觉是“电路中的电流无法测量”,但据题设令I=kα,带入第1小题的结果(表达式),即可得到未知电阻Rx的值;再如2000年全国高考物理试卷的实验题(题略),要求测量电流表的内电阻,要求方法简捷,有尽可能高的精确度,并能测出多组数据。本题涉及实验器材的选择(量程选择)和电路的组装(电路图),还要求写出待测电阻的表达式(分析和计算)。而实验电路的设计,如图1a,充分体现了电路实验的探究性。

  3.灵活性

  在以上的叙述中我们知道,电路实验具备的考点非常多,包含的物理学思想和实验方法也十分丰富,无论是考查实验操作、数据处理,还是考电路设计、误差分析,甚至是考综合、探究和创新的能力,都可以在电路实验中找到最佳的落脚点,设计出富有新意的、符合新课程理念和时代特征的开放性试题。近几年的全国统一高考和各地市单独考试的物理实验试题,几乎都是以电路实验为主要考查点,考查的内容、形式和要求各具特色、精彩纷呈。如2000年全国统一高考理综试卷的实验题(题略),是要求测量出“黑箱”中的电阻的阻值,如图1b。本题的解法很多,但不同的操作方法,导致解题的难易程度不同,其中比较简捷的方法是“灵活地应用导线短接电路”进行测量(解法略)。

图1

  4.思想性

  这是高考试题的灵魂所在。物理学的思想方法是辩证的思维方法,具有直观的、逻辑的、想象的和美的特质。电路实验彰显了物理学的思想方法和实验特征,能够最优化地实现高考实验的考查功能。例如2004年全国统一高考理综试卷的实验题(题略),就综合地考查了如下丰厚的物理学思想。

  (1)“迁移”和“回归”思想。题中给定的量程为150mV的电压表,其实就等效于灵敏电流计G,可以充当“表头”,这样就自然回归为“电流表的改装”,即由表头并联分流电阻而成。虽然《考试说明》中只要求掌握“把电流表改装为电压表”实验,但这两种电表的改装在实验原理、器材和方法上如出一辙。

  (2)发散思维。试题中给定了电压表内阻测量的电路图,要求作出对改装后的电流表进行校准的电路图。比较两个电路图可知:二者有变和不变之分——变化的是题图中滑动变阻器的“分压器电路”变化为答案的“限流器电路”;不变的是改装后的电流表与标准电流表的串联方式(电流相等)。

  (3)求异思维。本题在考查中尽量回避已学过的现成实验,要求考生在迁移、回归和发散的思维过程中“见异求同,见同求异”,找寻改装电流表和改装电压表在理论上和实验操作上的异同点,从而完成实验的设计和问题的解决。

  总之,电路实验由于具备开放性、设计性、探究性、灵活性和思想性等多个维度的考查功能,能凸显新课程的基本理念,符合高考的选拔性需要,因而备受高考的青睐。在平时的教学和复习中,理应以电路实验为突破口,强化实验目的和原理、实验设计和条件控制、实验仪器的使用和维护、数据处理和误差分析等各个环节的实践和训练,努力培养和提高学生的实验素养和创新意识。只有这样,才能以不变应万变,才能进行创造,才能在高考选拔中应付自如。

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