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对浙江省2013年高考理综试卷第22题的几点思考

时间:2013-12-11


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对浙江省 2013 年高考理综试卷第 22 题的几点思考
舟山中学教育集团舟山二中 余 杰

笔者对浙江省 2013 年高考理综试卷物理学科的电学实验题进行了分析, 就该题的创新性、 科学性和严谨性展开了探讨,并提出了自己的几点见解和建议。 一、原题 采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内

阻” 。 (1)除了选用照片中的部分器材外, (填选项) ;

A V

E A.还需要电压表 B.还需要电流表

r

s
D.不再需要任何器材

C.还需要学生电源

(2)测量所得数据如下: 测量次数 物理量 R/Ω I/A U/V 1.2 0.60 0.90 1 1.0 0.70 0.78 ; 。 2 0.8 0.80 0.74 3 0.6 0.89 0.67 4 0.4 1.00 0.62 5 0.2 1.20 0.43 6

用作图法求得电池的内阻 r=

(3)根据第 5 组所测得的实验数据,求得电流表内阻 RA= 二、本题的几个亮点

本题源于教材中的伏安法测电池的电动势和内阻,使考生感到熟悉和亲切,容易上手, 但同时又不拘泥于教材,进行了一定的创新。本题主要考查了实验器材的选择、作图法处理 实验数据和电流表内阻的测量等几方面内容。笔者认为题目有以下几个亮点: (一)试题利用照片展示了可能要用到的实验器材,创设了接近真实的情景,使学生身临 其境,避免纸上谈兵,有利于考查学生是否真正做过实验。 (二)试题将课本上伏安法测电池电动势和内阻方案中的滑动变阻器换成变阻箱,使其测 量功能增加。变阻箱不仅可以通过调整阻值从而改变电流和内外电压,而且还可以结合电流 表的读数定量计算出变阻箱两端的电压值,使考查内容更多元。 (三)试题的方案设计在测定电池电动势和内阻的同时又巧妙地融入了伏安法测电流表内
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阻这一内容,可谓一举两得,使试题的功能得到了有效地拓展。 三、对该题几点思考 应该说这是一道整体难度适中、具有一定的创新且考查功能较为丰富的好题。但笔者认 为还有一些美中不足之处,现提出几点想法与出题专家及同行进行商榷,不妥之处请大家斧 正。 (一)第一小题设问过于简单。本题关键是要考生看出照片中缺少电压表,即只要认识 电压表的符号便可得出正确选项 A。 笔者曾让 8 位我校高一中等程度学生 (还未学习高中电学 知识)对本题第一问进行测试,结果 5 位学生选 A,2 位学生选 D,1 位学生选 C。经过交流 得知选错的三位学生认为 A 选项过于简单,故选了其他选项。出题者本意要考查学生是否真 正做过实验,实际上是没有经过实验操作的学生绝大多数也能得到正确结果。可见,本设问 门槛过低,缺少区分度。 (二)本试题中电流值过大。第二问中表格中 6 组电流值中最小为 0.60A,最大为 1.20A。 人教版 3-1 教师教学用书和 3-1 实验手册中对该实验的注意事项均提到电流不宜过大,以避免 电池电动势和内阻发生明显变化。实验手册中还提出:用 1 号干电池进行实验,长时间放电 电流不要超过 0.30A,短时间放电不宜超过 0.50A。这也正是本实验中电流表通常选择 0-0.6A 档量程的依据。 笔者做了一个小实验:将一节普通的干电池串联一个较小电阻 (0.2Ω), 并与数字电流表连接, 形成回路进行了粗略的实验 (如图 1) 。 观察其电流读数随时间变化情况并记录至表 1: 表1 时间 t/s 电流 I/A 0 1.22 5 1.18 10 1.16 15 1.14 20 1.13 图1

可见,电流在短时间内较为明显的变小。究其原因,是因为电流过大导致电源极化严重, 使电动势较为明显地减小,而内阻较为明显增大,从而使电流发生明显的变小。 那么按照试题中实验步骤测量六组数据对电动势和内阻有多 少影响呢?笔者根据试题中的电路图做了以下实验:分别在三种 情况下测出一节较新的双鹿牌 1 号干电池的电动势和内阻。三种 情况指的实验前、小电流实验后(变阻箱阻值取 10Ω 到 5Ω) 、 大电流实验后(变阻箱阻值取 1.2Ω 到 0.2Ω)的电池参数。电动 势利用数字电表电压档(内阻极大)直接测量电池两端电压获得 (如图 2);内阻则通过测电流间接测出,先利用数字电表电流档(内阻极小)串联变阻箱(取 值 1.0Ω)和待测电池形成回路(电路同图 1) ,读出电流值,再由 r ? 实验数据记录见表 2: 图2

E ? R 计算得到内阻。 I

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表2 测量次数 物理量 E/V I/A 实验前 1.532 0.91 1.684 0.684 小电流实验后 1.513 0.88 1.719 0.719 大电流实验后 1.415 0.68 2.08 1.08

(R+r)/Ω
r/Ω

从表 2 中的数据可发现经过小电流实验前后,电动势和内阻据发生变化,但幅度较小。 但经过大电流试验后发现电动势和内阻变化均比较明显。可见大电流对电动势和内阻影响很 大。为此笔者认为试题当中实验电流这样大电流对电源可能造成损坏,有违安全性原则;同 时在实验过程中测量对象发生了较为明显的变化,那么测量结果本身就不具有实际意义了, 为此也违背了精确性原则。 (三)试题中的电流数据过于齐整。外电阻若是滑动变阻器,通过连续调节,可以使电 流读数进行人为的控制,比如取一些较为整数的数据,即使最后一位有效数字为零,以方便 作图时候描点。但因为本试题中是变阻箱,电阻取值无法做到连续变化,在实际操作中电流 读数一般无法做到六组数据中有五组数据为整数。这点可能是出题者考虑到方便学生在考试 过程中描点作图,进行了适当地调整。尽管出发点是为考生着想,但可能恰恰反而会给考生 留下不真实的感觉,容易造成好心办坏事的结果。 (四)第三问中电流表内阻的测量值误差较大。本题的设问在物理思想和方法上是值得 肯定的。但因为电流表内阻相对变阻箱阻值(尤其是前几组数据)还是过小,又加上电压值 和电流值读数等带来的偶然误差较大,由各组数据求得的电流表内阻相差较大,最大的为第 一组求得 RA=0.3Ω,最小的为第二组求得 RA=0.114Ω,比值接近三倍。当然出题者已经充分 考虑到了这一问题,但依旧保持了原有的数据,充分显示了出题者实事求是的严谨态度。试 题中有意设置了“根据第 5 组所测得的实验数据,求得电流表内阻 RA= ”这一问题,从而

巧妙地避开了各组测量值差异过大的矛盾。但是用这种方法测出的数据与电流表的真实内阻 相差甚多,已经失去了实际意义。笔者曾用较大的变阻箱阻值根据试题中的电路和方法进行 测量得到的数据如下: 测量次数 物理量 R/Ω I/A U/V 10 0.15 1.41 1 9 0.16 2 8 0.18 3 7 0.19 4 6 0.21 5 5 0.24 6

1.40 139 1.36 1.34 1.28 表3 我们根据表 3 中的部分数据发现电压表测出的值居然比变阻箱两端的电压测量值还小,即

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U<IR。这也不难为此我们也可以看到出题者的用心良苦,采用较小的电阻箱值得到较大的电 流其一是因为是可以使第(2)问中的图像斜率较大,点迹分布均匀,其二是为了确保第(3) 小题设问成功。 四、对该题的修改建议 建议将原题目改为:某同学采用如图所示的电路“测定电池的电动势和内阻” 。 (1)照片中的必要实验器材有 (填选项) ;

C A B V F G (2)该同学测量所得数据如下: 测量次数 物理量 R/Ω I/A U/V 1.2 0.60 0.90 1 1.0 0.70 0.78 2 0.8 0.80 0.74 ; ; 3 0.6 0.89 0.67 4 0.4 1.00 0.62 5 H

A

D

E

6 0.2 1.20 0.43

用作图法求得电池的内阻 r=

(3)根据第 5 组所测得的实验数据,求得电流表内阻 RA=

(4)请根据第(2)问表格中的数据,对该同学在操作本实验中存在的问题和不足进行 评价。 通过从以下三方面对该题进行了改动:一是实验的操作者为某同学,二是适度增加实验 器材选择难度,三是增加第(4)问,从而使试题的考查内容更加全面,问题设置更有梯度, 且具有一定的开放性,同时还提高了试题的严谨性。 (责编:胡晓明)

(此文在 2013 年舟山市高中物理教学论文评比中荣获一等奖)

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