吳 政

(1. 江蘇省昆山震川高級中學(xué)，江蘇 昆山 215300; 2. 昆山陸家高級中學(xué) 江蘇 昆山 215300)

2020年高考后，有些教師與筆者討論全國理綜Ⅰ卷第22題伏安法測電阻的相關(guān)內(nèi)容，認為題目以及參考答案與筆者發(fā)表在本刊上《電學(xué)實驗的大思想與小方法》一文有沖突，為厘清相關(guān)觀點，特撰文說明.[1]

1 原題與參考答案簡述

例題.(2020年全國高考理綜Ⅰ卷第22題)伏安法測量一幾十歐姆的電阻Rx，電壓表內(nèi)阻為1 kΩ，電流表內(nèi)阻為0.5 Ω.采用兩種測量方案，一種是將電壓表跨接在圖1所示電路的O、P兩點之間，另一種是跨接在O、Q兩點之間.測量得到如圖2所示的兩條U-I圖線，其中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù).要求解決的問題及其答案如下.

圖1 伏安法測電阻二種接法

(1) 圖2中標記為Ⅱ的圖線是采用電壓表跨接在________(填“O、P”或“O、Q”)兩點的方案測量得到的.

答案為“O、P”，分析從略.

(2) 根據(jù)所用實驗器材和圖2可判斷，由圖線__________(填 “Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的結(jié)果更接近待測電阻的真實值，結(jié)果為__________Ω(保留1位小數(shù)).

圖2 圖線Ⅰ，Ⅱ分別為電壓表接O、P兩點，O、Q兩點時測量數(shù)據(jù)

(3) 考慮到實驗中電表內(nèi)阻的影響，需對(2)中得到的結(jié)果進行修正，修正后待測電阻的阻值為________Ω(保留1位小數(shù)).

答案為“50.0”，該值為測量值(50.5 Ω)減去電流表內(nèi)阻(0.5 Ω)而來.

2 由本題引起的一些討論與分析

(1) 什么時候要在電流表“外接”與“內(nèi)接”之間進行選擇？

(2) “將被測電阻與臨界電阻大小進行比較”并不是電流表內(nèi)外接選擇的唯一依據(jù).

(3) 根據(jù)本題給出的兩根線都能求真值嗎？

(4) 給出電表內(nèi)阻大約值的實驗意義.

以前實驗室的不少電表是有內(nèi)阻標識的.但現(xiàn)在中學(xué)實驗室里的電壓表與電流表大多沒有內(nèi)阻標識，往往教師在學(xué)生實驗前先初測大概值后告知學(xué)生，以備大小比較時所需.

電表內(nèi)阻的測量本身也是高中物理的一個重要實驗，例如伏安法、半偏法、等效法、歐姆表直測法等等都可測出.[3]但嚴格來講，測出的都是一個實驗值，退一步來說，即使電表上有內(nèi)阻標識，那也是相對準確一點的值而已.從這一點上來講，單獨給出一個表內(nèi)阻的精確值以求真值的題設(shè)條件其實是為了考核學(xué)生對實驗原理的深度理解，考核學(xué)生對電路結(jié)構(gòu)、實驗?zāi)Ｐ汀⒄`差原因的深度分析能力，理論意義大于實踐意義.

因此，在電表內(nèi)阻題設(shè)條件上，強調(diào)“大約值”還是“精確值”的，主要是為了區(qū)分求“測量值”還是“真實值”，強調(diào)考生對原理的理解，側(cè)重于理論性.

(5) 本題有沒有科學(xué)性問題？

應(yīng)該說，本題沒有原則性的科學(xué)問題.命題人雖然把兩個表內(nèi)阻值都給定了，但考生能看出兩根圖線對應(yīng)的數(shù)據(jù)都是電壓表與電流表的原始讀數(shù)，沒有因電流表的分壓或電壓表的分流分別進行數(shù)據(jù)修正，圖線斜率反映的是電流表內(nèi)接與外接時Rx的測量值.因此題目設(shè)問哪一根接近真實值還是說得通的，進而用圖線Ⅰ求出真實值也是順理成章的事.但這樣卻容易給學(xué)生造成用圖線Ⅱ求不出真實值的錯覺，其實命題人在題中并未否認可以用圖線Ⅱ求真實值，所以本題并沒有科學(xué)性問題.

3 關(guān)于命題的幾點思考

(1) 內(nèi)阻值的表述該不該較真？

這是個仁者見仁智者見智的問題.不少教師認為，實驗本身就有誤差，內(nèi)阻數(shù)值大小細微的區(qū)別對結(jié)果影響甚微，表述上沒有必要較真.但筆者認為，這兒著重的是實驗方法教育，著重的是精益求精、細致嚴謹?shù)目茖W(xué)素養(yǎng)培養(yǎng).內(nèi)阻值的表述有“約為”和“為”兩種表述，一字之差，處理迥異.從理論上講，一個只能求測量值，一個可以求真實值，應(yīng)該較真.

(2) 實驗題的命題也要做到“精準嚴格”.

測量數(shù)據(jù)可以有出入，原理設(shè)計不能有差錯.前者引起誤差，后者會讓學(xué)生產(chǎn)生錯誤.本題討論的本質(zhì)是對實驗原理考核時的條件設(shè)置問題，兩個電表內(nèi)阻都精確已知了，怎么還會求哪個更正確？不少學(xué)生自然而然會產(chǎn)生這樣的疑問(筆者也讓學(xué)生做了該題，不少想當然地這樣認為)，其實命題人并沒有這個意思，學(xué)生的誤解應(yīng)該在命題人的意料之外.所以實驗題命題時一定要精準條件，精準設(shè)問.

(3) 如何讓實驗題命題少出“偏差”.