對(duì)標(biāo)一核四層四翼 賞析高考物理試題

唐昌琳

［摘 要］2022年高考全國(guó)甲乙卷物理試題體現(xiàn)了“一核四層四翼”的命題總要求，值得廣大物理教師深入研究。文章就2022年高考全國(guó)甲乙卷物理試題做簡(jiǎn)要評(píng)析。

［關(guān)鍵詞］高考；物理試題；一核四層四翼

［中圖分類號(hào)］ ? ?G633.7 ? ? ? ?［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ ? ?A ? ? ? ?［文章編號(hào)］ ? ?1674-6058（2022）20-0024-05

每年高考結(jié)束，評(píng)析高考試題是一件很愉悅的事，筆者近年來(lái)一直關(guān)注高考物理試題，2022年高考全國(guó)甲乙卷物理試題體現(xiàn)了“一核四層四翼”的命題總要求，值得廣大物理教師深入研究?！耙缓怂膶铀囊怼敝械摹耙缓恕笔侵浮傲⒌聵淙恕⒎?wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”的核心功能，“四層”是指“必備知識(shí)、關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)、核心價(jià)值”的考查方向，“四翼”是指“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”的考查要求，每一方面在高考試卷中均有所體現(xiàn)。高考擔(dān)負(fù)著為高校選拔合格人才的責(zé)任，同時(shí)又起著中學(xué)教學(xué)“指揮棒”的作用。中學(xué)會(huì)跟著這根“指揮棒”的指向開展教學(xué)，高考試題的重要性由此可見。2022年高考全國(guó)甲乙卷物理試題在對(duì)中學(xué)階段必須掌握的物理基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行檢測(cè)的同時(shí)，還加大了對(duì)應(yīng)用物理基礎(chǔ)知識(shí)解決問(wèn)題的能力的考查力度，凸顯了物理學(xué)科核心素養(yǎng)，對(duì)中學(xué)物理教學(xué)有很好的指導(dǎo)作用。本文從三個(gè)方面對(duì)2022年高考全國(guó)甲乙卷物理試題做簡(jiǎn)要評(píng)析。

一、崇尚科學(xué)，立德樹人

“培養(yǎng)什么人”在十九大報(bào)告中得到詮釋，那就是“培養(yǎng)擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的時(shí)代新人”。中學(xué)教育，首先要做好“立德樹人”這件事?！傲⒌隆笔侵笀?jiān)持德育為先，用正能量來(lái)影響學(xué)生，讓學(xué)生熱愛祖國(guó)，尊重自然，珍愛生命，崇尚科學(xué)，提升為國(guó)服務(wù)的能力，愿意為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興而奮斗。“樹人”是指讓學(xué)生掌握必備知識(shí)，形成關(guān)鍵能力，成為新一代創(chuàng)新拔尖人才，具備為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興而工作的本領(lǐng)。立德、樹人是不可分割的綜合體。我國(guó)科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，航天、高鐵、道路橋梁及各種基礎(chǔ)科學(xué)等走在了世界前列，這些都能化成影響學(xué)生的正能量，應(yīng)不斷展現(xiàn)給學(xué)生。2022年高考全國(guó)甲乙卷物理試題中就有很好的體現(xiàn)。

［例1］（2022年高考全國(guó)乙卷第14題）2022年3月，中國(guó)航天員翟志剛、王亞平、葉光富在離地球表面約[400 km]的“天宮二號(hào)”空間站上通過(guò)天地連線，為同學(xué)們上了一堂精彩的科學(xué)課。通過(guò)直播畫面可以看到，在近地圓軌道上飛行的“天宮二號(hào)”中，航天員可以自由地漂浮，這表明他們（ ）。

A. 所受地球引力的大小近似為零

B. 所受地球引力與飛船對(duì)其作用力兩者的合力近似為零

C. 所受地球引力的大小與其隨飛船運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小近似相等

D. 在地球表面上所受引力的大小小于其隨飛船運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小

解析：這是一道考查“萬(wàn)有引力與航天”知識(shí)的試題。航天員在空間站中所受萬(wàn)有引力完全用于提供其做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，航天員與飛船之間沒(méi)有相互擠壓的作用力，考慮到其他星球?qū)教靻T有一定的作用力，因此航天員所受地球引力的大小與其隨飛船運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小近似相等。航天員所受地球引力[F=GMmr2]，航天員在地球表面受到的引力大于他在空間站受到的引力。據(jù)此可確定C選項(xiàng)正確。

［例2］（2022年高考全國(guó)甲卷第14題） 北京2022年冬奧會(huì)首鋼滑雪大跳臺(tái)局部示意圖如圖1所示。運(yùn)動(dòng)員從a處由靜止自由滑下，到b處起跳，c點(diǎn)為a，b之間的最低點(diǎn)，a，c兩處的高度差為h。要求運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過(guò)c點(diǎn)時(shí)對(duì)滑雪板的壓力不大于自身所受重力的k倍，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn)并忽略所有阻力，則c點(diǎn)處這一段圓弧雪道的半徑不應(yīng)小于（ ）。

A. [hk+1] B. [hk] C. [2hk] D. [2hk-1]

解析：這是一道考查動(dòng)能定理、受力分析與物體做圓周運(yùn)動(dòng)條件的試題。運(yùn)動(dòng)員從a到c根據(jù)動(dòng)能定理有：[mgh=12mv2c]。

在c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由滑板的支持力和重力提供，則有：[FN-mg=mv2crc] 。

根據(jù)牛頓第三定律可知，運(yùn)動(dòng)員對(duì)滑板的壓力大小等于其受到滑板的支持力，由題意有：[FN≤kmg]。

聯(lián)立三式可得：[rc≥2hk-1]，故D選項(xiàng)正確。

［例3］（2022年高考全國(guó)甲卷第15題） 長(zhǎng)為l的高速列車在平直軌道上正常行駛，速率為[v0]，要通過(guò)前方一長(zhǎng)為[L]的隧道，當(dāng)列車的任一部分處于隧道內(nèi)時(shí)，列車速率都不允許超過(guò)[v（v<v0）]。已知列車加速和減速時(shí)加速度的大小分別為a和2a，則列車從減速開始至回到正常行駛速率[v0]所用時(shí)間至少為（ ）。

A. [v0-v2a+L+lv] B. [v0-va+L+2lv]

C. [3（v0-v）2a+L+lv] D. [3（v0-v）a+L+2lv]

解析：列車車頭剛到隧道時(shí)速度剛好減到[v]，減速需時(shí)[t1]，則有：[v=v0-2at1]，解得[t1=v0-v2a]，

從車頭到隧道口再到車尾離開另一頭的隧道口，勻速運(yùn)動(dòng)需時(shí)[t2]，則有：[t2=L+lv]，

從車尾離開隧道，立即加速到[v0]，需時(shí)[t3]，則有：

[v0=v+at3]，解得[t3=v0-va]，

則列車從減速開始至回到正常行駛速率[v0]所用時(shí)間至少為[t=t1+t2+t3]，解得[t=3（v0-v）2a+L+lv] ，故選項(xiàng)C正確。

評(píng)析：例1考查進(jìn)入軌道的航天器繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力由地球?qū)ζ湟μ峁?。在近地圓軌道上飛行的“天宮二號(hào)”中，航天員可以自由地漂浮，這表明他們所受地球引力的大小與其隨飛船運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小近似相等。這一提法具有創(chuàng)新性，可讓學(xué)生知道“進(jìn)入軌道繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力完全由地球引力提供”是一個(gè)理想化模型。通過(guò)這道題可讓學(xué)生知道，我國(guó)的航天事業(yè)飛速發(fā)展，綜合國(guó)力快速提升，進(jìn)而有效激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱情和民族自豪感，幫助學(xué)生樹立崇尚科學(xué)的精神。

例2考查動(dòng)能定理、受力分析與物體做圓周運(yùn)動(dòng)的條件。改革開放以來(lái)，我國(guó)運(yùn)動(dòng)員在各類大型運(yùn)動(dòng)會(huì)上摘金奪銀，運(yùn)動(dòng)水平處于世界前列。北京市是世界上唯一一個(gè)舉辦過(guò)冬季奧運(yùn)會(huì)和夏季奧運(yùn)會(huì)的城市。這體現(xiàn)了我國(guó)強(qiáng)大的綜合國(guó)力。這道題對(duì)激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱情有良好的作用。

例3考查勻變速直線運(yùn)動(dòng)、勻速直線運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間的關(guān)系。列車進(jìn)入隧道需要減速，這是為什么呢？有心的學(xué)生如果去探究這一問(wèn)題，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其中的奧秘：風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)證明，列車帶動(dòng)的風(fēng)速與隧道空間尺寸有關(guān)，如果隧道橫斷面小，列車帶動(dòng)的風(fēng)速過(guò)快，產(chǎn)生的風(fēng)壓會(huì)把列車車窗玻璃壓碎。另外，風(fēng)壓也會(huì)擠壓隧道邊墻，如果隧道邊墻存在質(zhì)量缺陷，比如邊墻背后澆筑混凝土厚度不足或脫空（如存在空洞），一旦風(fēng)壓過(guò)大就會(huì)導(dǎo)致隧道拱部（拱頂）掉塊，進(jìn)而產(chǎn)生嚴(yán)重的鐵路交通事故。因此，為確保高速列車的運(yùn)行安全，高路鐵路雙線隧道的橫斷面截面積不小于90平方米，對(duì)車速也有相應(yīng)限制。

例1、例2、例3所考查的知識(shí)都是學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)。學(xué)生用這些基礎(chǔ)知識(shí)解決空間站中航天員的運(yùn)動(dòng)與受力問(wèn)題、冬奧會(huì)上運(yùn)動(dòng)員跳臺(tái)滑雪的問(wèn)題及高速列車過(guò)隧道的具體問(wèn)題，展現(xiàn)出自身應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

二、注重思維考查，服務(wù)人才選拔

物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要有“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個(gè)方面。在這四個(gè)方面中，“科學(xué)思維”是核心。學(xué)生在掌握必備知識(shí)后，應(yīng)能用這些知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題；在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，應(yīng)能對(duì)客觀事物的內(nèi)在規(guī)律及相互聯(lián)系做出判斷。要做出準(zhǔn)確的判斷，就需要先基于事實(shí)建立模型，然后進(jìn)行推理論證，最后得出結(jié)論。在這個(gè)過(guò)程中提倡學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新，這就是“科學(xué)思維”的要義。因此，高考試題不能只是背概念、套公式的“呆題”，要有一定的靈活性，要能檢驗(yàn)學(xué)生的思維能力。2022年高考全國(guó)甲乙卷物理試題在這方面有很好的體現(xiàn)，下面選取兩題進(jìn)行分析。

［例4］（2022年高考全國(guó)甲卷第20題）如圖2，兩根相互平行的光滑長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌固定在水平絕緣桌面上，在導(dǎo)軌的左端接入電容為[C]的電容器和阻值為[R]的電阻。質(zhì)量為[m]、阻值也為[R]的導(dǎo)體棒[MN]靜止于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。開始時(shí)，電容器所帶的電荷量為[Q]，合上開關(guān)S后，（ ）。

A. 通過(guò)導(dǎo)體棒[MN]電流的最大值為[QRC]

B. 導(dǎo)體棒[MN]向右先加速、后勻速運(yùn)動(dòng)

C. 導(dǎo)體棒[MN]速度最大時(shí)所受的安培力也最大

D. 電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱大于導(dǎo)體棒[MN]上產(chǎn)生的焦耳熱

解析：導(dǎo)體棒[MN]在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中切割磁感線產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，電容器加在其兩端的電壓為[U]，導(dǎo)體棒[MN]的速度為[v]時(shí)，其電流值為[I=U-BlvR]。當(dāng)閉合開關(guān)S的瞬間，[Blv=0]時(shí)，[U]最大，導(dǎo)體棒[MN]中電流最大，即[Imax=UR]，其中[U=QC]，聯(lián)立解得 [Imax=QCR]；當(dāng)[U>Blv]時(shí)，導(dǎo)體棒MN加速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)速度增大到[U=Blv]時(shí)，導(dǎo)體棒[MN]中的電流為0，加速度為0，速度達(dá)到最大值，之后導(dǎo)體棒[MN]中的電流反向，導(dǎo)體棒[MN]做減速運(yùn)動(dòng)。達(dá)到最大速度后電容器與導(dǎo)體棒[MN]及電阻[R]構(gòu)成回路，電路一直處于通路狀態(tài)，電容器不斷放電，電容器儲(chǔ)存的電能及導(dǎo)體棒[MN]的動(dòng)能將全部轉(zhuǎn)化成回路電阻上的內(nèi)能。由能量守恒可知，最后導(dǎo)體棒[MN]的速度將減為0，在達(dá)到最大速度前流過(guò)電阻[R]的電流為[I=UR] ，比導(dǎo)體棒[MN]中的電流大。達(dá)到最大速度后，電容器[C]、導(dǎo)體棒[MN]均向電阻[R]供電，電阻[R]上的電流亦比導(dǎo)體棒[MN]中的電流大，導(dǎo)體棒[MN]的電阻值與電阻[R]相等，通電時(shí)間一樣，根據(jù)[Q=I2Rt]，可判定電阻[R]上產(chǎn)生的焦耳熱大于導(dǎo)體棒[MN]上產(chǎn)生的焦耳熱。故選項(xiàng)A，D正確。

［例5］（2022年高考全國(guó)乙卷第25題）如圖3（a），一質(zhì)量為[m]的物塊[A]與輕質(zhì)彈簧連接，靜止在光滑水平面上。物塊[B]向[A]運(yùn)動(dòng)，[t=0]時(shí)與彈簧接觸，到[t=2t0]時(shí)與彈簧分離，第一次碰撞結(jié)束。[A]，[B]的[v-t]圖像如圖3（b）所示。已知從[t=0]到[t=t0]時(shí)間內(nèi)，物塊[A]運(yùn)動(dòng)的距離為[0.36 v0t0]。[A]，[B]分離后，[A]滑上粗糙斜面，然后滑下，與一直在水平面上運(yùn)動(dòng)的[B]再次碰撞，之后[A]再次滑上斜面，達(dá)到的最高點(diǎn)與前一次相同。斜面傾角為[θ（sinθ=0.6）]，與水平面光滑連接。碰撞過(guò)程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。求：

（1）第一次碰撞過(guò)程中，彈簧彈性勢(shì)能的最大值；

（2）第一次碰撞過(guò)程中，彈簧壓縮量的最大值；

（3）物塊[A]與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。

解析：（1）在碰撞中，兩個(gè)物塊速度相等時(shí)，形變量最大，即彈簧被壓縮到最短，此時(shí)彈性勢(shì)能最大，從圖3（b）中可知此為[t=t0]時(shí)刻，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有[mB×1.2v0=（mB+m）v0]，解得[mB=5m]，系統(tǒng)損失的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，即有：

[Epmax=12mB（1.2v0）2-12（mB+m）v20]，

解得[Epmax=0.6 mv20] 。

（2）在相互作用中的任意時(shí)刻，物塊[A]，[B]所受合外力等大反向，設(shè)某時(shí)刻各自所受合外力大小為[F]，[A]和[B]兩物塊的加速度大小分別為[aA]，[aB]。由牛頓第二定律[F=ma]可知，[aA=5aB=5a] ，則該時(shí)刻[A]，[B]的瞬時(shí)速度分別為：

[vA=5at] ? ? ? [vB=1.2v0-at]

考慮到位移是速度的時(shí)間累積，即[sA=vAt=5at2]，[sB=vBt=（1.2v0-at）t]，而在[t=t0]時(shí)[sA=0.36v0t0]，聯(lián)立以上各式可得 [sB=1.128 v0t0] ，

第一次碰撞過(guò)程中，彈簧壓縮量的最大值為[Δs=sB-sA=0.768 v0t0] 。

（3）由圖3（b）可知第一次碰撞后物塊[A]的速度為[2v0]，第二次碰撞后物塊[A]到達(dá)斜面的最高點(diǎn)與第一次相同，說(shuō)明物塊[A]第二次碰撞后速度大小仍為[2v0]，方向水平向右，設(shè)物塊[A]第一次滑下斜面的速度大小為[v'A]，設(shè)向左為正方向，根據(jù)彈性碰撞的規(guī)律有：

[mv'A-5m×0.8v0=m×（-2v0）+5mv'B]，

[12mv'2A+12·5m·（0.8v0）2=12m·（-2v0）2+12·5mv'2B]，

聯(lián)立解得[v'A=v0] 。

設(shè)在斜面上滑行的長(zhǎng)度為[L]，則有：

上滑時(shí)，[-mgLsinθ-μmgLcosθ=0-12m（2v0）2]，

下滑時(shí)， [mgLsinθ-μmgLcosθ=12mv20-0]，

聯(lián)立解得：[μ=0.45]。

評(píng)析：把基礎(chǔ)知識(shí)牢固、思維能力強(qiáng)、能用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題、具有創(chuàng)新思維能力的中學(xué)生選進(jìn)高校進(jìn)行進(jìn)一步培養(yǎng)是高考的目的之一，2022年的高考物理試題具有很好的選拔性。

例4考查的基本知識(shí)有部分電路歐姆定律及適用范圍、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)、反電動(dòng)勢(shì)、安培力、力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系、能的轉(zhuǎn)化與守恒等高中階段必須掌握的知識(shí)；要求學(xué)生能用相應(yīng)知識(shí)分析解決具體問(wèn)題。一開始，電容器通過(guò)電阻[R]和導(dǎo)體棒放電，通過(guò)電阻[R]的電能轉(zhuǎn)化成焦耳熱，通過(guò)導(dǎo)體棒的電能一部分轉(zhuǎn)化成焦耳熱，一部分通過(guò)安培力做功轉(zhuǎn)化成導(dǎo)體棒的動(dòng)能，因?qū)w棒運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)與電容器加給導(dǎo)體棒的電勢(shì)差相反，成為反電動(dòng)勢(shì)。隨著反電動(dòng)勢(shì)的增大，電容器由于放電，兩端電壓逐漸減小，導(dǎo)體棒中的電流逐漸減小，二者相等時(shí)導(dǎo)體棒中的電流為0，導(dǎo)體棒加速結(jié)束，速度達(dá)到最大值。之后導(dǎo)體棒中的電流反向，安培力做負(fù)功，又把導(dǎo)體棒的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能，這些電能通過(guò)電阻[R]及導(dǎo)體棒本身轉(zhuǎn)化成焦耳熱。導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度后電容器通過(guò)電阻[R]把電能轉(zhuǎn)化成焦耳熱，最終電容器放電完畢，導(dǎo)體棒停止運(yùn)動(dòng)。這一過(guò)程分析具有綜合性，能考查學(xué)生的分析推理能力。本題中，如果沒(méi)有電阻[R]，就是一道很基礎(chǔ)的試題，過(guò)程分析會(huì)變得很簡(jiǎn)單，電容器通過(guò)導(dǎo)體棒放電，兩端電壓降低，導(dǎo)體棒產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)反電動(dòng)勢(shì)與電容器兩端電壓相等時(shí)，導(dǎo)體棒速度最大，此后電容器因沒(méi)有放電回路保持電壓不變，導(dǎo)體棒一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)。題目加上一個(gè)電阻[R]是創(chuàng)新之舉，相信許多學(xué)生因?yàn)檫@個(gè)電阻[R]而無(wú)從下手，這又考查了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。本題具有良好的選拔功能。

例5作為乙卷的壓軸題，在基礎(chǔ)知識(shí)方面考查了追及問(wèn)題、動(dòng)量守恒、能的轉(zhuǎn)化與守恒、速度圖像、牛頓第二定律、位移與速度的關(guān)系、動(dòng)能定理等高中階段的主干知識(shí)，要求學(xué)生用這些主干知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。對(duì)于本題，學(xué)生要懂得在一維的追及問(wèn)題中，兩者速度相等時(shí)相距最近（或者相距最遠(yuǎn)），因而分析速度圖像可知在[t=t0]時(shí)物塊[A]，[B]速度相同，兩者相距最近，彈簧壓縮量最大，彈性勢(shì)能最大，在這一過(guò)程中物塊[A]，[B]在水平方向上不受外力作用，動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒可找到物塊[B]的質(zhì)量。在這一壓縮過(guò)程中，系統(tǒng)的動(dòng)能部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能，根據(jù)能的轉(zhuǎn)化與守恒定律可求得最大彈性勢(shì)能。彈簧壓縮量的最大值等于從開始接觸到速度相等時(shí)兩個(gè)物體的位移之差，學(xué)生都知道物體運(yùn)動(dòng)的位移等于速度圖像中圖線與時(shí)間軸所圍的面積，本題雖然給出了速度圖像，但面積無(wú)法從圖像中求出，需要另想辦法。這是這道題的創(chuàng)新之舉，深層次考查了學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和創(chuàng)新思維能力。物塊[A]，[B]的加速度隨彈簧形變量的增大而增大，即便學(xué)生知道位移是速度的時(shí)間積累，但速度隨時(shí)間的變化規(guī)律不是線性的，許多學(xué)生無(wú)法繼續(xù)做下去。如果學(xué)生注意到從0到[t0物塊 A]的位移已經(jīng)告知，便能用物塊[A]，[B]二者位移與時(shí)間的關(guān)系式對(duì)比求出物塊[B]的位移。本題還考查了學(xué)生解方程的能力，解第二次碰撞的動(dòng)量守恒與機(jī)械能守恒方程對(duì)一些學(xué)生而言，也是一個(gè)坎。本題第一問(wèn)面向所有學(xué)生，第二問(wèn)、第三問(wèn)選拔性就很強(qiáng)了。

三、關(guān)注學(xué)科探究，引導(dǎo)物理教學(xué)

2022年高考全國(guó)甲乙卷物理試題不但在立德樹人、服務(wù)選才方面表現(xiàn)突出，而且對(duì)中學(xué)物理教學(xué)起到了良好的引導(dǎo)作用。它全面檢測(cè)了物理觀念，為中學(xué)物理教學(xué)指明了方向，即注重基礎(chǔ)知識(shí)、檢測(cè)科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，還滲透了實(shí)事求是、具體情況具體分析的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”，凸顯了注重實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)科特點(diǎn)。因此，在平時(shí)的物理教學(xué)中，教師要注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究掌握物理學(xué)科的研究方法。

［例6］（2022年高考全國(guó)乙卷第23題）一同學(xué)探究阻值約為550 Ω的待測(cè)電阻[Rx]在0～5 mA范圍內(nèi)的伏安特性。可用器材有：電壓表（量程為3 V，內(nèi)阻很大），電流表（量程為1 mA，內(nèi)阻為300 Ω），電源[E]（電動(dòng)勢(shì)約為4 V，內(nèi)阻不計(jì)），滑動(dòng)變阻器[R] （最大阻值可選10 Ω或1.5 kΩ），定值電阻[R0] （阻值可選75 Ω或150 Ω ），開關(guān)S，導(dǎo)線若干。

（1）要求通過(guò)[Rx]的電流可在0～5 mA 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，在答題卡上將圖4（a）所示的器材符號(hào)連線，畫出實(shí)驗(yàn)電路的原理圖。

（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，圖4（a）中的[R]應(yīng)選最大阻值為 __________（填“10 Ω”或“1.5 kΩ”）的滑動(dòng)變阻器，[R0]應(yīng)選阻值為 __________ （填“75 Ω”或“150 kΩ”）的定值電阻。

（3）測(cè)量多組數(shù)據(jù)可得[R]的伏安特性曲線。若在某次測(cè)量中，電壓表、電流表的示數(shù)分別如圖4（b）和圖4（c）所示，則此時(shí)[Rx]兩端的電壓為__________V，流過(guò)[Rx]的電流為__________mA，此組數(shù)據(jù)得到的[Rx]的阻值為__________Ω（保留3位有效數(shù)字）。

解析：（1）因?yàn)殡娏鞅砹砍滩粔颍砸M(jìn)行擴(kuò)大量程的電表改裝，電流表內(nèi)阻已知，用[R0]與其并聯(lián)擴(kuò)大電流表量程，進(jìn)而準(zhǔn)確測(cè)量通過(guò)[Rx]的電流，電壓表單獨(dú)測(cè)量[Rx]的電壓；采用分壓式供電，可實(shí)現(xiàn)電表從[0]開始測(cè)量，滿足題中通過(guò)[Rx]的電流從0～5 mA連續(xù)可調(diào)，實(shí)驗(yàn)電路的原理圖如圖5所示，根據(jù)原理圖連接實(shí)物即可。

（2）在實(shí)驗(yàn)室做過(guò)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生都知道，在分壓式供電中選用阻值小的滑動(dòng)變阻器能使電路的調(diào)節(jié)更方便，測(cè)量效率更高，本題應(yīng)選10 Ω的滑動(dòng)變阻器。通過(guò)[Rx]的電流最大為[5 mA]時(shí)，需要將電流表量程擴(kuò)大為原來(lái)的[5]倍，根據(jù)并聯(lián)分流的規(guī)律可畫出如圖6所示的示意圖，并聯(lián)電路兩端電壓相等，即[U=4 mA×10-3×R0=1 mA×10-3×300 Ω]，解得[R0=75 Ω]。

（3）電壓表最小分度為[0.1 V]，按十分之一估讀到下一位，為[U=2.30 V]。

電流表最小分度為[0.02 mA]，按二分之一估讀到本位，為[0.84 mA]，電流表量程擴(kuò)大[5]倍，因此通過(guò)[Rx]的電流為[I=4.20 mA]。

根據(jù)歐姆定律可知：

[Rx=UI=2.304.20×10-3Ω≈548Ω]。

［例7］（2022年高考全國(guó)甲卷第22題）某同學(xué)要測(cè)量微安表內(nèi)阻，可利用的實(shí)驗(yàn)器材有：電源E（電動(dòng)勢(shì)[1.5 V]，內(nèi)阻很?。娏鞅恚砍蘙10 mA]，內(nèi)阻約[10 Ω]），微安表（量程[100 ?μA]，內(nèi)阻[Rg]待測(cè)，約[1 kΩ]），滑動(dòng)變阻器[R]（最大阻值[10 Ω]），定值電阻[R0]（阻值[10 Ω]），開關(guān)S，導(dǎo)線若干。

（1）在答題卡上將圖7所示的器材符號(hào)連線，畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖；

（2）某次測(cè)量中，微安表的示數(shù)為[90.0 μA]，電流表的示數(shù)為[9.00 mA]，由此計(jì)算出微安表內(nèi)阻[Rg=] __________[Ω]。

解析：（1）因電流表內(nèi)阻未知，為了準(zhǔn)確測(cè)量微安表的電流和兩端的電壓，可以將定值電阻[R0]與微安表并聯(lián)，再與電流表串聯(lián)。此時(shí)定值電阻起到電壓表的作用，用通過(guò)電流表的電流減去通過(guò)微安表的電流就是通過(guò)定值電阻的電流，由此可求出微安表兩端的電壓，進(jìn)而求出微安表的內(nèi)電阻。由于微安表內(nèi)阻較大，為了使微安表的調(diào)節(jié)變得明顯，可采用分壓式供電，實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖8所示。按原理圖連線實(shí)物即可。

（2）流過(guò)定值電阻[R0]的電流[I=IA-Ig=9.00 mA-0.09 mA=8.91 mA]，微安表的內(nèi)電阻[Rg=IR0Ig=990 Ω]。

評(píng)析：例6、例7均考查了串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流、分壓式供電、歐姆定律、實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)知識(shí)，例6還考查了器材選取及儀器儀表讀數(shù)等基礎(chǔ)知識(shí)。兩道題均能檢測(cè)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案及正確實(shí)施實(shí)驗(yàn)探究方案的能力，也能檢測(cè)學(xué)生是否進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做過(guò)該實(shí)驗(yàn)。它們對(duì)中學(xué)物理教學(xué)有很好的導(dǎo)向作用。

2022年高考全國(guó)甲乙卷物理試題與高考評(píng)價(jià)體系的要求完全吻合，能有效引導(dǎo)中學(xué)物理教學(xué)注重學(xué)科本真。中學(xué)物理教學(xué)不是一個(gè)個(gè)孤立概念或規(guī)律的教學(xué)。在教學(xué)中，教師要幫助學(xué)生形成知識(shí)體系和方法體系，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)構(gòu)建實(shí)際問(wèn)題的物理模型的能力，以及對(duì)相應(yīng)模型進(jìn)行推理、論證與解釋的綜合能力。

（責(zé)任編輯 易志毅）