黃多智

（三穗縣民族高級中學(xué)，貴州 黔東南 556599）

2022年高考已然落下帷幕，針對新課標(biāo)甲卷的爭論卻鋪天蓋地，總的感覺可以用一個“難”字概括.各方百花齊放百家爭鳴，大有聲討試題命制者的架勢.作為高中物理教學(xué)，該是合力要求試題命制者改變，還是更新我們自己的教學(xué)理念轉(zhuǎn)變課堂教學(xué)行為，是值得我們深思的問題.

1 原題及解析

例1.（2022年新課標(biāo)甲卷理綜第25題）光點式檢流計是一種可以測量微小電流的儀器，其簡化的工作原理示意圖如圖1 所示.圖中A為輕質(zhì)絕緣彈簧，C 為位于紙面上的線圈，虛線框內(nèi)有與紙面垂直的勻強磁場；M 為置于平臺上的輕質(zhì)小平面反射鏡，輕質(zhì)剛性細桿D 的一端與M 固連且與鏡面垂直，另一端與彈簧下端相連，PQ 為圓弧形的、帶有均勻刻度的透明讀數(shù)條，PQ 的圓心位于M 的中心使用前需調(diào)零，使線圈內(nèi)沒有電流通過時，M 豎直且與紙面垂直；入射細光束沿水平方向經(jīng)PQ 上的O點射到M 上后沿原路反射.線圈通入電流后彈簧長度改變，使M 發(fā)生傾斜，入射光束在M 上的入射點仍近似處于PQ 的圓心，通過讀取反射光射到PQ 上的位置，可以測得電流的大小.已知彈簧的勁度系數(shù)為k，磁場磁感應(yīng)強度大小為B，線圈C的匝數(shù)為N.沿水平方向的長度為l，細桿D 的長度為d，圓弧PQ 的半徑為r，r?d，d 遠大于彈簧長度改變量的絕對值.

圖1 光點式檢流計原理

（1）若在線圈中通入的微小電流為I，求平衡后彈簧長度改變量的絕對值Δx 及PQ 上反射光點與O 點間的弧長s；

（2）某同學(xué)用此裝置測一微小電流，測量前未調(diào)零，將電流通入線圈后，PQ 上反射光點出現(xiàn)在O 點上方，與O 點間的弧長為s1.保持其他條件不變，只將該電流反向接入，則反射光點出現(xiàn)在O 點下方，與O 點間的弧長為s2.求待測電流的大小.

解析：（1）若在線圈中通入的微小電流為I，根據(jù)二力平衡得

注意：不管電流方向和磁場方向怎樣受力分析均可得出以上方程.關(guān)于匝數(shù)N，我們在做“在勻強磁場中探究影響通電導(dǎo)線受力的因素”這個實驗時，實際上使用的不是一根導(dǎo)體棒，而是線圈.教師和學(xué)生都覺得習(xí)以為常了，如果沒有思考過這個問題，學(xué)生解題時只記得F=BIL.

設(shè)平面鏡偏轉(zhuǎn)的角度為θ，由于線圈中通的是微小電流，即安培力不大，彈簧形變量很小，且r?d，因此根據(jù)光的反射定理作出光路圖可知，光線的偏轉(zhuǎn)角度是平面鏡偏轉(zhuǎn)角度的兩倍，弧長s近似等于PO 弦長，于是

2 試題評析

2.1 字符多，閱讀能力要求高

全文一共517個字符.據(jù)調(diào)查分析，多數(shù)人每分鐘的閱讀速度為300—1000字之間，理解力（包括記憶力和正確率）在40—60%左右.傳統(tǒng)閱讀一般是逐字默讀，在看到文字時大腦中發(fā)出“聲音”，經(jīng)過耳朵的感知后達到理解.傳統(tǒng)閱讀可表達為：文字—眼看—嘴讀—耳聽—腦想—理解.這個過程由于有“嘴讀”和“耳聽”的參與，閱讀速度受影響而快不起來.作為物理題，不僅要閱讀完文字，還要結(jié)合圖形、情境思考物理現(xiàn)象及過程，還要思考包含著怎樣的物理規(guī)律等，其速度又要慢得多.再加上遺忘，通常一遍過去還不行，還得兩遍，甚至三遍，閱讀、理解能力低肯定不能順利完成該題作答.

2.2 生活生產(chǎn)體驗少，導(dǎo)致問題解決能力低

關(guān)于本題所涉光學(xué)知識，由于有選修模塊的客觀存在，看起來超過課程標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)要求.但是若學(xué)生生活經(jīng)驗豐富、體驗深刻，比如在日常生活中曾經(jīng)使用過激光電筒照射平面鏡并轉(zhuǎn)動等，還是能夠處理平面鏡傾角與光線偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系這個問題的.若既沒有光的反射知識籌備，又沒有較深的生活生產(chǎn)體驗，顯然考慮不到這二者的關(guān)系，而得不出正確的解答.這道題在審題過程中還可能出現(xiàn)另一個問題，就是學(xué)生不知道平面鏡為什么會傾斜.學(xué)生認為由于彈簧形變平面鏡只會隨輕質(zhì)剛性細桿D 向下平移，但平面鏡又是靜置于平臺上的不可能平移，于是情境不清晰就在這些地方糾結(jié).輕質(zhì)剛性細桿D 一端在彈簧的作用下向下移動使得平面鏡以底部為軸旋轉(zhuǎn)發(fā)生傾斜.

2.3 對微小角所涉估算提升問題解決難度

兩邊所夾之角很小時有sinθ≈θ，且弧長約等于弦長.對于這個結(jié)論學(xué)生學(xué)習(xí)物理常常走入一個死角：遠遠大于的標(biāo)準(zhǔn)是多少，很小是多少，在誤差允許范圍內(nèi)允許多少……這就牽涉到學(xué)生的科學(xué)思維.物理學(xué)習(xí)并不是每一個問題都是精確地可測可控固化的.在實際問題解決過程中，你遇到了一個很小的夾角，不是特殊角，你手邊又沒有計算器，怎么辦？當(dāng)然需要估算，這就是需要解決的實際問題，這時候sinθ≈θ、弧長約等于弦長就沒有任何問題.“科學(xué)思維”強調(diào)，基于經(jīng)驗事實構(gòu)建理想模型……基于事實證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點和結(jié)論提出疑問、批判、檢驗和修正.［1］

3 溯源

3.1 扭秤實驗

在高中階段有兩個扭秤實驗，一個是卡文迪什扭秤實驗，一個是庫侖扭秤實驗.這兩個實驗設(shè)計思想有異曲同工之妙，分別巧妙地測出萬有引力常量和靜電力常量.實驗時，把兩個質(zhì)量都是m′的大球放在圖2中所示的位置……扭轉(zhuǎn)的角度可以從平面鏡M 反射的光點在刻度尺上移動的距離求出.［2］扭秤實驗的巧妙在于將微小的形變進行放大，使原本不便于觀測的物理量變得容易.由于高中物理實驗室?guī)缀鯖]有這兩個實驗，因此在相關(guān)章節(jié)的學(xué)習(xí)過程中一般都是安排學(xué)生自學(xué)對內(nèi)容進行了解，也沒有提出更多的要求.但是愛動腦、動手的師生會找來一些器材一起動手復(fù)制這個裝置進行模擬實驗了解它的結(jié)構(gòu)、原理.所以即便沒選修3 -4，同樣具備解決這個問題的能力.

圖2 兩個扭秤實驗在教材中的原圖

3.2 通電線框受力且平衡

全日制普通高級中學(xué)教科書（必修加選修）《物理》第2 冊 第15 章 磁 場“習(xí) 題”B 組 第（1）題如下.

例2.如圖3所示，掛在天平底部的矩形線圈abcd 的一部分懸掛在勻強磁場中.當(dāng)給矩形線圈通入如圖所示的電流I時，調(diào)節(jié)兩盤中的砝碼，使天平平衡.然后使電流I反向，這時要在天平的左盤上加質(zhì)量為2×10-2kg 的砝碼，才能使天平重新平衡.求磁場對bc邊作用力的大小.［3］

圖3

而在普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書《物理》選修3 -1 第3章磁場第4 節(jié)第94 頁，同樣的圖形問題表述如下.

例3.圖3所示為電流天平，可以用來測量勻強磁場的磁感應(yīng)強度.它的右臂掛著矩形線圈，匝數(shù)為n，線圈的水平邊長為l，處于勻強磁場內(nèi)，磁感應(yīng)強度B 的方向與線圈平面垂直.當(dāng)線圈中通過電流I時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達到平衡.然后使電流反向，大小不變.這時需要在左盤中增加質(zhì)量為m 的砝碼，才能使兩臂再達到新的平衡.

（1）導(dǎo)出用n、m、l、I計算B 的表達式.

（2）當(dāng)n=9，l=10.0 cm，I=0.10 A，m=8.78 g時，磁感應(yīng)強度是多少？［4］

評析：后面問題可以看作是前面問題的變式及拓展.文字上后面的問題比前面的問題多出了70余字符，閱讀量增大.同時問題變得更加復(fù)雜，由一問變成了兩問.線圈的匝數(shù)在上面的題中沒有作強調(diào)，但是在下面的這個問題中明確告知是n匝，在考慮安培力時就不能機械運用公式F=BIL，要結(jié)合實際考慮.在平時教學(xué)中教師要引導(dǎo)學(xué)生對教材上的練習(xí)進行解答、變式、拓展，并深度反思，對自己的解答過程，思維方式進行評價，一些基本的能力學(xué)生還是可以獲得并遷移應(yīng)用的.

該題來源于高等學(xué)校教材《電磁學(xué)》（第2 版上冊）第4章穩(wěn)恒磁場第4節(jié)第399頁習(xí)題6.

4 變式與拓展

（1）光點式檢流計長時間使用后彈簧彈性減弱使得勁度系數(shù)變大.某技術(shù)人員若還是使用這個檢流計調(diào)零后進行檢流，則檢流結(jié)果相對于真實值將發(fā)生怎樣的變化？

（2）該檢流計通過適當(dāng)改造也可以用來測量物體向上或向下直線運動時的加速度.現(xiàn)將該檢流計置于某向上運動的裝置中，觀測得PQ 上反射光點出現(xiàn)在O 點上方，與O 點間的弧長為s.則裝置運動的加速度是多少？已知線圈的質(zhì)量為m，重力加速度為g.

5 對課堂教學(xué)的反思及啟示

5.1 不僅重視實驗的完成情況，更要重視實驗裝置的結(jié)構(gòu)、原理

在平時的實驗教學(xué)中，相當(dāng)部分教師為了不損毀實驗器材等原因是不允許學(xué)生拆卸電表、電源、變壓器、電路板、電容器等封裝實驗器材的，導(dǎo)致學(xué)生并不清楚這些器材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、線路、工作原理等.對于少數(shù)并不昂貴的器材在使用過程中也不允許學(xué)生嘗試實際電流、電壓超過額定值，總之就是中規(guī)中矩不越雷池半步.這樣做看起來安全保險，但是卻并不利于激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)興趣，也不能進一步培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析和實際操作能力.“科學(xué)探究”指基于觀察和實驗提出物理問題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計實驗與制訂方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并作出解釋，以及對科學(xué)探究過程進行交流、評估、反思的能力.［5］記得教材上介紹科學(xué)家歐姆時說他動手自制了很多巧妙的實驗器件，精準(zhǔn)地開展了很多實驗才有了不起的發(fā)現(xiàn)，得益于他從小耳濡目染身為鎖匠的父親的工作.試想我們的學(xué)生只知道用前人已經(jīng)做好的器材、工具，自己別說自制，連觀察的機會都沒有，或者說很少，何來創(chuàng)新？教育部《關(guān)于加強和改進中小學(xué)實驗教學(xué)的意見》指出，各地各校要……保質(zhì)保量配置并及時更新教學(xué)儀器設(shè)備，確保消耗性實驗材料的補充與供給，滿足實驗教學(xué)基本需求.實驗消耗品要不了多少錢，實驗教學(xué)大有可為.

5.2 結(jié)合勞動實踐，要將習(xí)得的物理知識用于解決生活生產(chǎn)中的實際問題

國務(wù)院辦公廳《關(guān)于新時代推進普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見》強調(diào)，健全社會教育資源有效開發(fā)配置的政策體系，因地制宜打造學(xué)生社會實踐大課堂，建設(shè)一批穩(wěn)定的學(xué)生社會實踐基地.長期以來，雖然勞動教育受到重視，但是由于高考評價導(dǎo)向等多方面的原因，勞動實踐方式單一、流于形式，并沒有真正起到 增強學(xué)生勞動意識、節(jié)約意識、探究意識，提升學(xué)生運用所學(xué)知識認知自然，并在生產(chǎn)勞動實踐中生成新知識的作用.在勞動實踐中，教師指導(dǎo)，或者學(xué)生通過親自參與獲得深刻的體驗，結(jié)合課堂所學(xué)知識認真觀察、仔細分析、努力解決所遇到的問題，實現(xiàn)從勞動中來到勞動中去的目標(biāo).“教師在課堂上講授的知識以及教材中呈現(xiàn)的知識都是一般性的公共知識，其表達的方式，解決問題的方法等不一定適合所有的學(xué)生.”［6］但是物理情境對每一個青少年都是公平的，幾乎具有同等的吸引力.

5.3 切實轉(zhuǎn)變觀念，落實立德樹人根本任務(wù)要求

若我們教師懷著抱怨的心態(tài)進行教學(xué)，這種情緒會自覺不自覺地傳遞給學(xué)生，我想這種“拉仇恨”的教學(xué)要不得，會把學(xué)生帶偏.我的觀點是試題命制者傳導(dǎo)著新一輪課堂教學(xué)改革的要求，我們更應(yīng)該反思我們自己的教學(xué)，努力提升自身專業(yè)素養(yǎng)，從為國家、為社會、為學(xué)生未來奠基的角度去審視我們的課堂，全面落實國家課程標(biāo)準(zhǔn)，按照黨和國家的教育方針施教.教學(xué)實踐過程中勇于承認自己的不足，敢于革新，終身學(xué)習(xí)，不斷教學(xué)相長，真正為黨育人為國育才.