靳然
天津市实验中学滨海学校 300450
【摘要】：物理电学实验在高考中占有很大比重。本文以2020年全国卷II高考物理试题中的电学实验为例，分析高考物理实验试题特点和命题思想，并且有针对性的提出了高考电学实验的备考建议。
【关键词】：高考物理、电学实验
一、引言
物理是一门以实验为基础的自然学科。实验不仅仅是物理教学中的重要手段、方法，同时也是中学物理教学中的重要组成内容。在目前的高考中实验考查分为两大类：“力学实验”和“电学实验”。本文主要以电学实验为例，分析讨论高考实验中的创新与本质。
二、试题解析
笔者以2020年全国卷II的第23题为例，分析创新型实验的考法、试题原型。
【题目】某同学要研究一小灯泡L(3.6V，0.30A)的伏安特性。所用器材有：电流表A1(量程200mA，内阻Rg1=10.0Ω)、电流表A2(量程500mA，内阻Rg2=1.0Ω)、定值电阻R0(阻值R0= 10.0Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值10Ω)、电源E(电动势4.5V，内阻很小)、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图1甲所示。
(1)根据图1甲，在图1乙的实物图中画出连线。
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图1
(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0写出：小灯泡两端的电压U=____，流过小灯泡的电流I=____。为保证小灯泡的安全，I1不能超过______mA。
(3)实验时，调节滑动变阻器，使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动变阻器滑片的位置并读取相应的I1、I2所得实验数据在表中给出。
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根据实验数据可算得，当I1=173mA时，灯丝电阻R=______Ω(保留1位小数)。
(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R0，其他不变，为了能够测量完整的伏安特性曲线，所用电阻的阻值不能小于_____Ω(保留1位小数)。
【解析】
(1)本题中所涉及到的是将小量程的电流表(A1)改装成电压表，需要在电流表两端串联一个大电阻(R0)来分压。因此，在实物连接时应注意，可先将电流表(A1)和电阻(R0)串联后做为电压表。本实验中为了更准确的描绘出小灯泡的伏安特性曲线，小灯泡两端的额电压应从0开始，故滑动变阻器应采用分压式接法。
(2)根据电路图可知灯泡两端的电压为改装后电压表的电压。根据欧姆定律有：U= I1(Rg1+ R0) 根据并联电路特点可知流过小灯泡的电流为：I= I2- I1。因为小灯泡的额定电压为3.6V，即改装后的电压表测得的最大电压为3.6V。根据题目中已知数据解得:I1=180mA 。
(3)根据表中数据可知当I1=173mA时，I2=470mA；根据前面的分析代入数据可知此时灯泡两端的电压为:U’=3.46V；流过小灯泡的电流为I’=297mA=0.297A；根据部分电路欧姆定律可知此时小灯泡的电阻为:R≈11.6Ω
(4)要测量完整的伏安特性曲线则灯泡两端的电压至少要达到3.6V。而电流表A1的最大量程为200mA，根据欧姆定律有：U= Ig1’(Rg1+R0)，代入数据有：3.6V =0.2A×(10Ω+ R0)，解得：R0=8.0Ω。
三、备考建议
1.夯实实验基础
电学实验中首先要保证的就是学生对每个元器件的基本功能的掌握。滑动变阻器的分压法和限流法的选择和连接，多用电表的使用及连接方法和读数等相关知识，这些都是电学实验的基本技能。电路图及实物图在近几年的考卷上也是必不可少的考查重点，所以更应该注重实验细节及实验基本技能的培养。
2.加深原理理解
高中所涉及到的各种创新性实验看起来很复杂但其实所涉及到的电学知识仍为常用的内容，解题方法也仍为常见的基本公式推演、数据的分析和计算等。因此我们应该立足于实验基础，把握实验本质以不变应万变。高考所考查的创新型实验题“来源于教材但又不拘泥于教材”，它将枯燥的实验原理应用在新的问题情境中，学生必须要在完全掌握实验原理、方法和实验仪器使用的条件下，才能灵活运用所学的知识去处理不同的问题情景。
3.培养创新思维
新的课程改革已经开始，新高考也将在全国全面实施。在注重培养学科核心素养的今天，以创新或热点问题作为背景设置考题已经成为常态，近几年的高考题中也是频频出现此类情况。所以对于高考来说仅仅能独立完成大纲规定的实验是不够的，对此我们应该加强学生对实验知识的迁移能力。在高三复习当中可以通过创设不同的问题情境，寻找和总结各种实验的思维方法，并且将这些思维方法通过化整为零的方式渗入到学生的头脑里，丰富每节课的教学内容。
综上所述，虽然近几年高考创新型电学实验频出，但只要注重实验基本技能的学习、掌握电学实验基本原理就能应对层出不穷的新花样。对于2021年高考复习来说更应该回归教材，重视基础实验，重视培养学生自主学习能力，切勿盲目追新，避免教与学的高耗低效。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部,普通高中物理课程标准(2017年版)[M],北京:人民教育出版社,2018:5
[2]包翠霞,进口课程标准 彰显素养导向---2020年高考理综全国卷III第23题评析[J],中学物理,2020(9):49-51