摘?要：科學(xué)思維能力和科學(xué)探究能力是核心素養(yǎng)的重要方面，本文以一道高考題為切入點(diǎn)，進(jìn)一步分析如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的能力，讓學(xué)生體驗(yàn)知識(shí)形成的過(guò)程，落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);實(shí)驗(yàn)教學(xué);歐姆表改裝

2019年高考物理試題深入貫徹教育大會(huì)精神落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)，倡導(dǎo)德、智、體、美、勞“五育并舉”。依托“一核四層四翼”的高考評(píng)價(jià)體系，考查內(nèi)容方面以學(xué)科素養(yǎng)為導(dǎo)向，突出基礎(chǔ)性，突出學(xué)科主干內(nèi)容;加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，創(chuàng)新試題情境設(shè)計(jì)，增強(qiáng)試題與體育運(yùn)動(dòng)、生產(chǎn)勞動(dòng)的聯(lián)系。2019年高考全國(guó)卷三第23題，考查了歐姆表的改裝原理、刻度的設(shè)計(jì)以及校準(zhǔn)，要求學(xué)生熟知實(shí)驗(yàn)原理，試題落實(shí)了從“解題”向“解決問(wèn)題”轉(zhuǎn)變的考核理念。引導(dǎo)中學(xué)開(kāi)好實(shí)驗(yàn)課，促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。

【原題】?某同學(xué)欲將內(nèi)阻為98.5Ω、量程為100μA的電流表改裝成歐姆表并進(jìn)行刻度和校準(zhǔn)，要求改裝后歐姆表的15kΩ刻度正好對(duì)應(yīng)電流表表盤(pán)的50μA刻度?？蛇x用的器材還有：定值電阻R0（阻值14kΩ），滑動(dòng)變阻器R1（最大阻值1500Ω），滑動(dòng)變阻器R2（最大阻值500Ω），電阻箱（0～99999.9Ω），干電池（E=1.5V，r=1.5Ω），紅、黑表筆和導(dǎo)線若干。

（1）歐姆表設(shè)計(jì)

將圖1（a）中的實(shí)物連線組成歐姆表。歐姆表改裝好后，滑動(dòng)變阻器R接入電路的電阻應(yīng)為????Ω：滑動(dòng)變阻器選????（填“R1”或“R2”）。

（2）刻度歐姆表表盤(pán)

通過(guò)計(jì)算，對(duì)整個(gè)表盤(pán)進(jìn)行電阻刻度，如圖1（b）所示。表盤(pán)上a、b處的電流刻度分別為25和75，則a、b處的電阻刻度分別為????、????。

（3）校準(zhǔn)

紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使歐姆表指針指向????kΩ處;將紅、黑表筆與電阻箱連接，記錄多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對(duì)應(yīng)的測(cè)量值，完成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)測(cè)量。若校準(zhǔn)某刻度時(shí)，電阻箱旋鈕位置如圖1（c）所示，則電阻箱接入的阻值為????Ω。

一、 解析

（1）連線如圖2：根據(jù)歐姆表的改裝原理，當(dāng)電流計(jì)滿偏時(shí)，則Ig=Er+R0+R，解得R=900Ω;為了滑動(dòng)變阻器的安全，則滑動(dòng)變阻器選擇R1;

（2）在a處，14Ig=Er+R0+R+Rxa，解得Rxa=45kΩ;在b處，則34Ig=Er+R0+R+Rxb，解得Rxb=5kΩ;

（3）校準(zhǔn)：紅黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使歐姆表指針指到0kΩ處;由圖可知，電阻箱接入的電阻為：R=35000.0Ω。

二、 試題評(píng)析

該試題考查了歐姆表的改裝原理，表盤(pán)刻度的設(shè)計(jì)原理以及歐姆表的校準(zhǔn)，既考查了學(xué)生的科學(xué)思維能力，也考查了學(xué)生的實(shí)踐操作能力。從試題的素材上看，立足真實(shí)的問(wèn)題情景，體現(xiàn)了理論聯(lián)系實(shí)際的考試特點(diǎn)。

其中第（1）問(wèn)中要求學(xué)生理解歐姆表的改裝原理，根據(jù)題目中給出的數(shù)據(jù)推算出歐姆表的內(nèi)阻，選擇合適的滑動(dòng)變阻器;根據(jù)歐姆表的改裝原理連接實(shí)物圖，進(jìn)一步考查了滑動(dòng)變阻器的接法、電表的接法、紅黑表筆與電源正負(fù)極的連接。第（2）問(wèn)中考查了歐姆表刻度盤(pán)的設(shè)計(jì)原理，待測(cè)電阻與電流表的示數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。體現(xiàn)了近年來(lái)的命題特點(diǎn)——重視原理和方法的考查。第（3）問(wèn)中考查了歐姆調(diào)零問(wèn)題及歐姆表的校準(zhǔn)問(wèn)題，進(jìn)一步對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力進(jìn)行考查。

三、 教學(xué)的啟示

（一）實(shí)驗(yàn)原理的教學(xué)——培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和科學(xué)探究能力

歐姆表的改裝實(shí)驗(yàn)是高中物理實(shí)驗(yàn)中較難的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，高考的考查頻率較高，實(shí)驗(yàn)原理較為復(fù)雜，以往教學(xué)中一般都采用講授式教學(xué)，學(xué)生被動(dòng)地接受往往知其然而不知其所以然，對(duì)原理也是一知半解。如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、提出探究方案、分析數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、解決問(wèn)題是本文所要討論的主要目的。在解決問(wèn)題的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力及科學(xué)探究能力。

（二）動(dòng)手操作是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)——培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度

在【原題】中的第（2）問(wèn)，我們對(duì)表盤(pán)進(jìn)行電阻刻度，根據(jù)R中=R內(nèi)+r+R0+R①，Rg+R+r=EIg=R內(nèi)②、和Rx=EI-R內(nèi)③式，引導(dǎo)學(xué)生計(jì)算出不同電流對(duì)應(yīng)的電阻值填在表1中。

把電流表的刻度改標(biāo)為對(duì)應(yīng)電阻的阻值，如圖3。請(qǐng)同學(xué)們觀察歐姆表的刻度有何特點(diǎn)？

在對(duì)表盤(pán)進(jìn)行電阻刻度時(shí)，為了方便讀數(shù)，設(shè)計(jì)出如下的表格，將對(duì)應(yīng)的電流值填入表2中。

利用表2的數(shù)據(jù)對(duì)電流表的刻度重新標(biāo)出對(duì)應(yīng)的電阻值，如圖4。

通過(guò)具體的數(shù)據(jù)使學(xué)生更好地理解歐姆表的刻度盤(pán)“左大右小，左密右疏”的特點(diǎn)。向?qū)W生說(shuō)明測(cè)量電阻時(shí)指針指在表盤(pán)中間附近誤差最小。

在【原題】中的第（3）問(wèn)中考查歐姆表的使用注意事項(xiàng)，首先應(yīng)使紅黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，使電流達(dá)到滿偏（電阻的0kΩ），進(jìn)行歐姆調(diào)零，在理解實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上較容易理解為什么要進(jìn)行歐姆調(diào)零。

（三）聯(lián)系生活實(shí)際，立足能力形成觀念

生活中的歐姆表是倍率可調(diào)的，如何實(shí)現(xiàn)歐姆表倍率的調(diào)節(jié)？可指導(dǎo)學(xué)生拆開(kāi)壞的歐姆表，觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)只有一個(gè)電源，倍率的調(diào)節(jié)是通過(guò)改變接入電路中的電阻實(shí)現(xiàn)的，引導(dǎo)學(xué)生思考應(yīng)該串聯(lián)上一定值電阻還是并聯(lián)一定值電阻？若串聯(lián)一定值電阻，并不會(huì)改變電路中的滿偏電流Ig，不會(huì)影響電路中的R內(nèi)，故無(wú)法改變歐姆表的倍率。根據(jù)電流表的改裝原理，需并聯(lián)一定值電阻改變閉合回路中的總電流為10Ig、100Ig、1000Ig，使歐姆表的倍率變?yōu)樵瓉?lái)的110、1100、11000。

在【原題】中可以設(shè)計(jì)第（4）問(wèn)：若不換電流表和電池以及歐姆表的刻度盤(pán)，把上述的歐姆表改裝成R×100倍率的歐姆表，需在圖示（如圖5）中????（填“ab間”或“bc間）位置接入????Ω的電阻。

使倍率減小10倍，閉合回路的總電流應(yīng)變?yōu)?0Ig，需在bc間接入電阻R1，由①、②式得R′中=R′內(nèi)=E10Ig=110R中。根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)9IgR1=Ig（Rg+R+R0）④，R′中=110R中=1500Ω⑤。由④、⑤式得R1=1665Ω，滑動(dòng)變阻器R的阻值應(yīng)由原來(lái)的900Ω調(diào)至886.5Ω?；瑒?dòng)變阻器起到歐姆調(diào)零的作用，通過(guò)計(jì)算讓學(xué)生體會(huì)，歐姆調(diào)零旋鈕在電路中的作用，理解更換量程就要重新歐姆調(diào)零的原因。

根據(jù)近年高考試題的特點(diǎn)，物理課堂的教學(xué)應(yīng)關(guān)注聯(lián)系生活實(shí)際，關(guān)注社會(huì)發(fā)展和科技前沿，立足問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)。作為一線教師合理的設(shè)計(jì)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，使學(xué)生的物理核心素養(yǎng)得到提高，實(shí)現(xiàn)立德樹(shù)人的教育目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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[4]汪海林.“歐姆表改裝”教學(xué)中需講清的幾個(gè)問(wèn)題[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2010（1-2）.

作者簡(jiǎn)介：

張林，廣東省廣州市，廣州市從化區(qū)流溪中學(xué)。