對(duì)一道高考物理實(shí)驗(yàn)題的評(píng)析

秦黎

摘 要：從浙江省高考物理實(shí)驗(yàn)題第22題著手，可以看出命題專家立足課本考綱，注重對(duì)考生基礎(chǔ)和能力的綜合考查的思想，而且在考查形式上有所創(chuàng)新。本文對(duì)伏安法測(cè)電阻的電路圖中一些常見的問題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的歸納，對(duì)量程為0.6 A的電流表的估讀中遇到的爭(zhēng)議進(jìn)行了分析對(duì)比，提出了在物理教學(xué)實(shí)踐和命題中的幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：伏安法測(cè)電阻；量程為0.6 A的電流表；估讀；高考命題

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2015）8-0007-3

筆者有幸參加了2015年浙江省高考物理實(shí)驗(yàn)題第22題的閱卷工作。該題第1問不是設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，而是給出了實(shí)物圖，只是要求畫出電路圖，難度較低。第2問的創(chuàng)新點(diǎn)在于圖片中并沒有標(biāo)出電流表或者電壓表的符號(hào)，這就考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室中電流表和電壓表規(guī)格的了解。本題還考查了學(xué)生將伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)的實(shí)物圖轉(zhuǎn)化為電路圖的能力，對(duì)電流表和電壓表的判斷以及對(duì)電表讀數(shù)規(guī)則的掌握。在求電阻的過程中，命題人又巧妙設(shè)計(jì)了陷阱，考查了對(duì)歐姆定律和電阻的理解。但是，仍然存在對(duì)量程為0.6 A的電流表估讀的問題。

1 22題的給出與分析

圖1是小紅同學(xué)在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物連接圖。

1）根據(jù)圖1畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。

2）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數(shù)，如圖2中的①②③④所示，電流表的量程為0.6 A，電壓表的量程為3 V。所示讀數(shù)為：

①__________；

②__________；

③__________；

④__________。

兩組數(shù)據(jù)得到的電阻分別為__________和__________。

該題的第1問根據(jù)實(shí)物圖連接電路圖，比較基礎(chǔ)。

第2問的參考答案是：

①0.10 A ②0.24 A ③2.00 V

④0.2 V （2.7±0.1） Ω和（8.3±0.1） Ω

分析：在第2小題圖2中并沒有標(biāo)示電流表和電壓表。因此，需要學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)室中電流表和電壓表的規(guī)格，并結(jié)合題干給出的“電流表的量程為0.6 A，電壓表的量程為3 V”去判斷①②表為電流表且量程為0.6 A，③④表為電壓表且量程為3 V。

2 電路圖的典型錯(cuò)誤與分析

本題中常見的錯(cuò)誤有：電流表的外接法接成了內(nèi)接法；把電流表畫在了干路上；丟電流表或者開關(guān)；開關(guān)畫在支路上；無法將學(xué)生電源正確地抽象為電源的符號(hào)或者分壓接法連接成了限流接法。另外，下面還有幾種典型的“形似”的錯(cuò)誤接法：

本題電路圖畫錯(cuò)的原因主要是考生對(duì)伏安法測(cè)電阻沒有掌握，對(duì)分壓電路的接法不熟練，只記住了電路的“形”而沒有真正理解，對(duì)并聯(lián)電路理解得也不夠。學(xué)生只有對(duì)滑動(dòng)變阻器的分壓、限流式接法，安培表的內(nèi)、外接法等基本概念及儀表讀數(shù)等都搞清楚，才能談得上進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

3 對(duì)量程為0.6 A的電流表的爭(zhēng)論

在處理量程為0.6 A的電流表讀數(shù)時(shí)，就會(huì)遇到爭(zhēng)論已久的問題，在討論評(píng)分細(xì)則的過程中，出現(xiàn)了兩種不同意見。部分教師認(rèn)為①0.10 A、②0.24 A合理，但是也有老師認(rèn)為后面應(yīng)該多加一個(gè)零。閆禮龍老師在《談09年安徽省高考理綜物理實(shí)驗(yàn)題電表讀數(shù)問題》中認(rèn)為，若考慮中學(xué)階段使用電表的準(zhǔn)確度為2.5，那么對(duì)最小分度為1、2、5的電表分別采用“十分之一估讀法”“二分之一估讀法”“五分之一估讀法”。根據(jù)量程為0.6 A的電流表，最大誤差為0.6 A×2.5%=0.015 A誤差出現(xiàn)在百分位，安培表的讀數(shù)只能估讀到百分位。我們采用“二分之一估讀法”，本題 。

①0.02 A×5+0.01 A×0=0.10 A

②0.2 A+0.02 A×1+0.01 A×2=0.24 A

或者0.2 A+0.02 A×2+0.01 A×0=0.24 A

因此，老師把大學(xué)教材中的準(zhǔn)確度為2.5的等級(jí)作為高中要求。按照這樣的規(guī)則讀數(shù)，參考答案①0.10 A、②0.24 A是正確合理且符合實(shí)際情況的，也符合大多數(shù)老師的教學(xué)習(xí)慣。

然而，在中學(xué)教材中沒有準(zhǔn)確度的概念，認(rèn)為電表是理想的。因此，讀數(shù)時(shí)，不考慮電表準(zhǔn)確度。認(rèn)為電表是理想的，忽略系統(tǒng)誤差，最小分度為1、2、5的電表都采用“十分之一估讀法”。本題①中最小分度為0.02 A，估讀到分度值的下一位，①應(yīng)為0.02 A×5+0.002 A×0=0.10 A+0.000 A=0.100 A，②應(yīng)為0.2 A+0.02 A×2+0.002 A×0=0.240 A。

李常明老師在《從高考題參考答案看高中電表讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)》中，結(jié)合歷年參考答案總結(jié)出高考電表讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)是：對(duì)最小分度為1、2采用“十分之一估讀法”，最小分度為5的采用“五分之一估讀法”。之所以2分度的也采用十分之一的估讀法，是因?yàn)椤岸种还雷x法”估讀值在最小分度的同一位，而且2等分的份數(shù)與高中要求對(duì)“最小分度進(jìn)行若干等分估讀”份數(shù)相比有點(diǎn)少。如果將最小分度分為4、5或者10，那么估讀值將在分度值的下一位。李常明老師在文章中，驗(yàn)證了近年一些省份的高考實(shí)驗(yàn)讀數(shù)。

如果我們看很早以前的高考卷，會(huì)發(fā)現(xiàn)在1990年的全國(guó)高考卷第二題（24）小題用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，按實(shí)驗(yàn)要求選用的電壓表的最小分度為0.1 V，電流表的最小分度為0.02 A。某學(xué)生記錄的各組數(shù)據(jù)如表1所示：

在這五組數(shù)據(jù)中，有效數(shù)字位數(shù)不符合要求的是第 組。

當(dāng)年的標(biāo)準(zhǔn)答案是1、3組。

針對(duì)該題，丁敏芳老師在《關(guān)于安培表讀數(shù)教學(xué)的思考》一文中提出質(zhì)疑，如果考慮準(zhǔn)確度2.5級(jí)，那么應(yīng)該估讀到百分位，有效數(shù)字符合要求的只有第1組，那么有效數(shù)字不符合要求的是第2、3、4、5組。按照今年高考實(shí)驗(yàn)題本題參考答案的標(biāo)準(zhǔn)也是只有第1組是符合要求的，即同位估讀。如果不考慮測(cè)量誤差估計(jì)也不考慮準(zhǔn)確度2.5級(jí)，那么應(yīng)該估讀到最小分度值的下一位，即有效數(shù)字位數(shù)不符合要求的是1、3組。

由于高考中對(duì)量程為0.6 A的安培表讀數(shù)的問題的爭(zhēng)論，在本次高考物理閱卷制評(píng)分的時(shí)候，為了科學(xué)與考生的公平，采取了折衷的辦法，即認(rèn)為0.100 A和0.240 A也是正確的。

電壓表是1分度的，因此③④是沒有爭(zhēng)議的，采用“十分之一估讀法”，誤差范圍在內(nèi)。在求電阻的時(shí)候，兩組電壓和電流，考查對(duì)歐姆定律和電阻的理解，只有用較大（小）的電壓值除以較大（?。┑碾娏髦?，才能得到正確的結(jié)果。

4 結(jié)論和建議

本次理綜物理實(shí)驗(yàn)題第22題，考查了學(xué)生的綜合能力，包括邏輯分析、判斷推（下轉(zhuǎn)第11頁）（上接第8頁）理、讀數(shù)和理解能力。電路圖考查的很基礎(chǔ)，要求考生能夠看懂實(shí)物圖是內(nèi)接法還是外接法，分壓還是限流，并正確轉(zhuǎn)化為電路圖?；A(chǔ)好的考生，看到題干“實(shí)驗(yàn)室伏安法測(cè)電阻”，就能想到正確的電路圖。在電流表和電壓表讀數(shù)的時(shí)候，創(chuàng)新點(diǎn)在于沒有標(biāo)出電流表或者電壓表的符號(hào)，要求考生對(duì)實(shí)驗(yàn)室的電流表和電壓表的規(guī)格有一定的了解。在最后求電阻的時(shí)候，巧妙設(shè)置了陷阱，考查了考生對(duì)歐姆定律和電阻的理解。雖然在量程為0.6 A的電流表的讀數(shù)上有爭(zhēng)議，但本題設(shè)計(jì)得非?？茖W(xué)合理，注重考查了學(xué)生的綜合能力。筆者建議在教學(xué)過程中，讓學(xué)生多做實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)常用儀器的規(guī)格，熟練掌握伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)，在命題過程中盡量避免有爭(zhēng)議的量程為0.6 A安培表的問題。

參考文獻(xiàn)：

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[2]閆禮龍.談09年安徽省高考理綜物理實(shí)驗(yàn)題電表讀數(shù)問題[J].湖南中學(xué)物理， 2009（6）：51—53.

[3]李常明.從高考題參考答案看高中電表讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)[J].湖南中學(xué)物理，2011（7）：45—46.

[4]丁敏芳.關(guān)于安培表讀數(shù)教學(xué)的思考[J].物理通報(bào)，1994（3）：18—19.

（欄目編輯 趙保鋼）