基于新高考的“交變電流”復(fù)習(xí)建議

彭紅明

【摘要】“交流電”是高考的穩(wěn)定的考點(diǎn)，2021年八省適應(yīng)性考試的各省物理試題，幾乎都考察了“交變電流”知識(shí)點(diǎn)。作為與日常生活密切相關(guān)的“交流電”，試題的命制體現(xiàn)核心主干知識(shí)。在復(fù)習(xí)教學(xué)中，還應(yīng)該建立適當(dāng)情境，向生產(chǎn)和現(xiàn)代科技進(jìn)行拓展延伸。

【關(guān)鍵詞】交變電流;主干知識(shí);關(guān)鍵能力

2021年廣東等八?。ǖ谌┑母呖季C合改革將落地實(shí)施，為使考生、中學(xué)和招生院校了解高考新方案下的考試招生模式，八省于2021年1月下旬舉行了普通高考適應(yīng)性測(cè)試（簡(jiǎn)稱八省聯(lián)考，下同）。由于新高考命題不再設(shè)有考試大綱和考試說(shuō)明，而是以新版課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版制訂、2020年修訂）和高考評(píng)價(jià)體系為依據(jù)，故聯(lián)考的試題不論是命題形式、命題內(nèi)容、命題思想都為高三后期復(fù)習(xí)備考指明了方向。雖然物理等六科作為省級(jí)學(xué)業(yè)水平考試的等級(jí)考試，但分?jǐn)?shù)直接加入高考錄取總分，故仍被視為高考試題。“交變電流”作為傳統(tǒng)的高考熱門考點(diǎn)，本次聯(lián)考有六個(gè)省份對(duì)這一內(nèi)容進(jìn)行命題，下面對(duì)涉及的“交變電流”試題進(jìn)行分析，啟示后期高效復(fù)習(xí)備考。

一、 聯(lián)考中的“交變電流”試題

由上表不難看出，相關(guān)省份的試題命制均聚焦于核心主干知識(shí)，重點(diǎn)集中在“交變電流的產(chǎn)生和描述”“變壓器和電能的輸送”兩個(gè)方面，考察內(nèi)容有交變電流的圖象、正弦式交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值關(guān)系以及變壓器的構(gòu)造和原理、基本關(guān)系（功率關(guān)系、電壓關(guān)系、電流關(guān)系）、遠(yuǎn)距離輸電、理想變壓器的動(dòng)態(tài)分析等知識(shí)。其中，交流電的產(chǎn)生、變壓器的變壓比（或變流比）、能量關(guān)系則是最核心的知識(shí)。

變壓器作為與我們現(xiàn)代生活最為密切的設(shè)備，出現(xiàn)在高考中是可預(yù)期的，試題可以考查學(xué)生的物理觀念，如物質(zhì)觀，能量觀和變化觀，進(jìn)而引導(dǎo)中學(xué)教學(xué)要加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)。

二、廣東卷“交變電流”試題評(píng)析

廣東卷設(shè)置了一道電子點(diǎn)火試題，以真實(shí)物理情境考察學(xué)生對(duì)“交變電流”板塊知識(shí)的掌握程度。原題如下：

【例1】科學(xué)中心某款手搖點(diǎn)火器原理如圖1所示.當(dāng)鋼針和金屬板間瞬時(shí)電壓超過(guò)5000 V時(shí)可以產(chǎn)生電火花.己知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小為0.2T，手搖發(fā)電機(jī)線圈的面積為0.25 m2，共50匝，不計(jì)內(nèi)阻.變壓器為理想變壓器，其原副線圈匝數(shù)比為1 ： 100.下列說(shuō)法正確的是（ ）

A.線圈轉(zhuǎn)速等于2 r/s時(shí)，點(diǎn)火器可以產(chǎn)生電火花

B.線圈轉(zhuǎn)速等于4 r/s時(shí)，點(diǎn)火器可以產(chǎn)生電火花

C.電壓表的示數(shù)為5 V時(shí)，點(diǎn)火器可以產(chǎn)生電火花

D.電壓表的示數(shù)為25 V時(shí)，點(diǎn)火器可以產(chǎn)生電火花

答案： B

評(píng)析：本題考察了交流電的產(chǎn)生、交流電“四值”中峰值有效值及其關(guān)系、變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系等知識(shí)點(diǎn)。題目通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，加強(qiáng)對(duì)基本概念、基本原理、基本思想方法的考查，情境材料新穎，聚焦主干知識(shí)，重視核心主干，強(qiáng)調(diào)必備知識(shí)，注重物理學(xué)科關(guān)鍵能力考察。

選項(xiàng)考察形式，A與B選項(xiàng)、C與D選項(xiàng)高度相似，答案摒棄了“二選一”傳統(tǒng)思維，要在計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行判斷，選項(xiàng)進(jìn)行了學(xué)科內(nèi)、章節(jié)間的綜合，延續(xù)了全國(guó)高考試題解答選擇題的選項(xiàng)特點(diǎn)，具有一定的傳承性。

本題可以拓展復(fù)習(xí)如下知識(shí)點(diǎn)：穿過(guò)線圈的磁通量、磁通量變化率，電動(dòng)勢(shì)的最大值和電小值。電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式，線圈旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期內(nèi)，鋼針和金屬板間產(chǎn)生電火花持續(xù)的時(shí)間等。

三、“交變電流”復(fù)習(xí)備考啟示

情境化試題是考查學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體。近年來(lái)高考物理命題一直注重生產(chǎn)生活、現(xiàn)代社會(huì)及科技發(fā)展的試題情境，2021年高考將繼續(xù)優(yōu)化試題情境，增強(qiáng)試題的開放性、靈活性、創(chuàng)新性和思維性，凸顯物理學(xué)科在解決實(shí)際問(wèn)題特別是重大科技問(wèn)題中的應(yīng)用價(jià)值。

物理學(xué)科考察情境分為生產(chǎn)生活實(shí)踐問(wèn)題情境和學(xué)習(xí)探索情境。生活實(shí)踐情境為真實(shí)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代科技情境，而學(xué)習(xí)探索問(wèn)題情境則包括源于教材情境的素材改編。

（一）基于生活實(shí)踐的真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境拓展

【例2】圖甲是某燃?xì)庠铧c(diǎn)火裝置的原理圖。轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交流電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，為交流電壓表。當(dāng)變壓器副線圈兩端電壓的瞬時(shí)值大于5000V時(shí)，就會(huì)在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w。

解析：本情境問(wèn)題可以結(jié)合“轉(zhuǎn)換器”的設(shè)置，復(fù)習(xí)鞏固變壓器是針對(duì)交流電的應(yīng)用;通過(guò)交流電函數(shù)圖像的識(shí)別和應(yīng)用，結(jié)合變壓器變壓比，可以判斷出點(diǎn)火的條件。若不考慮變壓器的損耗，沒有磁損失，穿過(guò)原、副線圈的磁通量之比為1：1，副線圈得到的電功率等于原線圈的功率，由此可以復(fù)習(xí)理想變壓器的能量關(guān)系。本題與“拓展1”在形式上相似。

（二）源于教材情境的學(xué)習(xí)探索問(wèn)題情境問(wèn)題拓展

源于教材情境的素材改編的試題，有助于引導(dǎo)教學(xué)回歸教材基本內(nèi)容，考察學(xué)生對(duì)物理基本概念、規(guī)律的理解和應(yīng)用，引導(dǎo)教學(xué)重視考生學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

近年來(lái)“交變電流”板塊的考察，有些試題是直接或間接（改編）教材各欄目的素材。2020年版廣東新教材對(duì)“交流電”板塊編寫進(jìn)行了很大幅度的改動(dòng)，教材中涉及“風(fēng)力發(fā)電”“無(wú)線充電”等習(xí)題和例題，注重基本概念基本理論的應(yīng)用、強(qiáng)調(diào)學(xué)科內(nèi)綜合能力的考查角度，也有可能通過(guò)設(shè)置學(xué)習(xí)探索問(wèn)題情境題的形式在高考中涉及。

【例3】如圖甲為手機(jī)無(wú)線充電工作原理示意圖，它由充電板中的送電線圈和手機(jī)內(nèi)的受電線圈組成。已知受電線圈的匝數(shù)為N=50匝，電阻r=1.0 Ω，在它的c、d兩端接一阻值R=9.0 Ω的電阻。設(shè)在受電線圈內(nèi)存在與線圈平面垂直的磁場(chǎng)，其磁通量隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示，可在受電線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流。則

A.交流電壓表的示數(shù)為9 V

B.無(wú)線充電1分鐘，電阻R上接受電能為1080 J

C.從t1到t2時(shí)間內(nèi)，通過(guò)電阻R的電荷量為2×10-3 C

D.手機(jī)和基座無(wú)需導(dǎo)線連接，這樣傳遞能量沒有損失

本題以新教材例題和練習(xí)題“無(wú)線充電”為情境，考察了交流電的產(chǎn)生、描述及其關(guān)系，基于變壓器原理的充電原理以及能量關(guān)系。“無(wú)線充電”是一種新技術(shù)，已在部分新能源汽車中開始使用。題目源于教材，又不囿于教材，多方面考察“交流電”知識(shí)點(diǎn)。

交變電流的產(chǎn)生、圖像和函數(shù)關(guān)系式描述、交流電的“四值”、變壓器、遠(yuǎn)距離輸電等是必備知識(shí)，還需進(jìn)一步關(guān)注科技進(jìn)步和日常生活實(shí)踐的情境化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)“核心價(jià)值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力”的考查。

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