中圖分類號：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-0333（2025）16-0094-03

高考作為我國重要的人才選拔考試，其試題的命制不斷推陳出新，尤其是在物理學(xué)科的電學(xué)實(shí)驗(yàn)部分，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)頻率逐漸增加.這些創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)不僅考查學(xué)生對基本物理知識和實(shí)驗(yàn)技能的掌握，更注重對學(xué)生創(chuàng)新思維、探究能力和綜合應(yīng)用能力的考查1.因此，深入研究高考電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的命題規(guī)律，對于提高學(xué)生的高考成績和物理學(xué)科素養(yǎng)具有重要意義.

1高考電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的命題規(guī)律

1. 1 實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新

高考電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)常常在傳統(tǒng)電學(xué)實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展和延伸，引入新的物理概念或規(guī)律，隨著學(xué)科交叉的發(fā)展，高考電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)也會融合其他學(xué)科的原理，要求學(xué)生能夠靈活運(yùn)用多學(xué)科知識解決電學(xué)實(shí)驗(yàn)問題[2].

1. 2 實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新

隨著科技的進(jìn)步，新型傳感器如光電傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等在高考電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中逐漸出現(xiàn).這些傳感器能夠更精確地測量物理量，為實(shí)驗(yàn)探究提供了新的手段.為了考查學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，高考命題有時(shí)會要求學(xué)生利用生活中的常見材料自制實(shí)驗(yàn)器材，完成特定的電學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù).

1.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理不再局限于簡單的線性圖像，而是出現(xiàn)各種非線性圖像，如冪函數(shù)圖像、指數(shù)函數(shù)圖像等，要求學(xué)生能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)合理選擇坐標(biāo)軸、進(jìn)行曲線擬合，并從中提取有用的物理信息；要求學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差來源進(jìn)行分析，評估實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，并提出改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案的建議，以提高實(shí)驗(yàn)精度[3].

2 實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新

例1某實(shí)驗(yàn)小組想了解一氣壓傳感器的電阻隨所處環(huán)境氣壓變化的規(guī)律，他們在室溫下利用實(shí)驗(yàn)室提供的以下器材進(jìn)行探究：直流電源（電動勢6V，內(nèi)阻不計(jì)）；氣壓傳感器 R_x （阻值變化范圍從幾十歐到幾百歐）；電流表A（量程 0～150mA ，內(nèi)阻不計(jì)）；電壓表 ΔV₁ （量程 0～3V ，內(nèi)阻為 4kΩ ）；定值電阻 R₁ （阻值為 4kΩ ）；滑動變阻器 R （最大阻值為50Ω ）；開關(guān)S、導(dǎo)線若干.

（1）請按圖1所示的電路圖，將圖2中的實(shí)物連線補(bǔ)充完整

（2）某次測量時(shí)，電壓表、電流表的示數(shù)分別為U=2.40V 和 I=24.0mA ，根據(jù)圖3的 R_x-p 圖像，則氣壓傳感器的阻值 R_x=Ω ，此時(shí)氣壓傳感器所處環(huán)境的壓強(qiáng)

解析 （1）連接實(shí)物圖如圖4所示.

（2）由歐姆定律有 ，由圖3可知，當(dāng) 時(shí)，氣壓傳感器所處環(huán)境的壓強(qiáng)為 p=1.1×10⁵Pa.

點(diǎn)評本實(shí)驗(yàn)是以高中物理伏安法測電阻為基礎(chǔ)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，得出電阻值后，根據(jù) R_x-p 圖像可對應(yīng)出環(huán)境的壓強(qiáng)值，從實(shí)驗(yàn)原理上進(jìn)行了創(chuàng)新.

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新

例2某個(gè)同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)電路，既能測量電池組的內(nèi)阻 r ，又能同時(shí)測量未知電阻 R_x 的阻值.提供的器材如下：電池組（電動勢 6V ，內(nèi)阻未知）；電壓表V（量程 3V ，內(nèi)阻很大）；電流表 A₁ （量程1mA ，內(nèi)阻約 ）；電流表 A₂ （量程 3mA ，內(nèi)阻 ）；電阻箱 R （最大阻值 ）；待測電阻 R_x （阻值約十歐）；定值電阻 R₁=980Ω， R₂=1980Ω，R₃=5980Ω 各一只；開關(guān)一只，導(dǎo)線若干.

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）實(shí)驗(yàn)器材連接成如圖5所示的電路，在將電流表A改裝成6V的電壓表時(shí)，應(yīng)選電流表（選填\" A₁ ”或“ A₂ \"）與定值電阻 （選填“ R₁ ”4 R₂^′′αR₃^′′） 串聯(lián).

（2）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，先讓電壓表V接近滿偏，逐漸增加電阻箱的阻值，并分別讀出電壓表示數(shù)U、電流表示數(shù) I 和對應(yīng)的電阻箱讀數(shù) R

（3）根據(jù)記錄的電壓表 ΔV 的示數(shù) U 和電流表A的示數(shù) I ，以 為縱坐標(biāo)，以對應(yīng)的電阻箱的阻值 R 為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)作圖得到如圖6所示的圖像，則圖像與縱軸的交點(diǎn)數(shù)值為 ，待測電阻 R_x=Ω

解析 （1）由于電流表 A₂ 的內(nèi)阻一定，根據(jù)歐姆定律有 -20Ω=1980Ω ，故可以將電流表 A₂ 與定值電阻R₂ 串聯(lián)，將其改裝成一個(gè)量程為 6V 的電壓表

（3）根據(jù)電路圖 =2 000I ，得 則圖像與縱軸的 交點(diǎn)數(shù)值為 ，圖像斜率 待測電阻

點(diǎn)評本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了 與 R 的線性關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，根據(jù)斜率和截距可求得相應(yīng)物理量，從數(shù)據(jù)處理上進(jìn)行了創(chuàng)新.這種利用線性關(guān)系處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法是高中物理實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)內(nèi)容，需要學(xué)生重點(diǎn)關(guān)注.

4實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新

例3某興趣小組利用磁敏電阻設(shè)計(jì)了一款測量磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的磁場測量儀，其中磁敏電阻的阻值 R_B 隨磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的變化規(guī)律如圖7所示，磁場測量儀的工作原理電路圖如圖8所示，提供的器材有：電源（電動勢為 3V ，內(nèi)阻很?。?磁敏電阻 R_B （工作范圍為 0～1.5T） ；電阻箱 R_c （最大阻值為9999.9Ω ）；電流表（量程為 5.0mA ，內(nèi)阻不計(jì)）;定值電阻 R₁ （阻值為 30Ω ）；定值電阻 R₂ （阻值為300Ω ）；開關(guān)，導(dǎo)線若干.

（1）電路連接：按照圖8所示連接實(shí)驗(yàn)電路，定值電阻 R 應(yīng)選用 （填“ R₁ ”或“ R₂^′′ ）

（2）按下列步驟進(jìn)行調(diào)試： ① 閉合開關(guān) S₁ ，將電阻箱 R_c 調(diào)為 1300.0Ω ，然后將開關(guān) S₂ 向（填“a\"或\"b”）端閉合，將電流表此時(shí)指針對應(yīng)的刻度線標(biāo)記為 T（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）； ② 逐步減小電阻箱 R_c 的阻值，按照圖甲將電流表的“電流”刻度線標(biāo)記為對應(yīng)的“磁感應(yīng)強(qiáng)度”值; ③ 將開關(guān) S₂ 向另一端閉合，測量儀即可正常使用.

（3）用調(diào)試好的磁場測量儀進(jìn)行測量，當(dāng)電流表的示數(shù)為 2.5mA 時(shí)，待測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為T（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）.

解析（1）當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為零時(shí)，磁敏電阻的阻值為 R_B=300Ω ，為了保護(hù)電流表，定值電阻 R 的最小阻值為Rmin ，故定值電阻 R 應(yīng)選用 R₂

（2）閉合開關(guān) S₁ ，將電阻箱 R_c 調(diào)為 ，開關(guān) S₂ 應(yīng)向 Ψ_a 端閉合；由圖7可知，當(dāng)磁敏電阻的阻值為 1300Ω 時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B=1.5T ，故將電流表此時(shí)指針對應(yīng)的刻度線標(biāo)記為 1.5T

（3）當(dāng)電流表的示數(shù)為 2.5mA 時(shí)，磁敏電阻的 阻值為 ，由圖7可知待測磁場 的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 1.2T

點(diǎn)評本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了磁場測量儀，是大多數(shù)中學(xué)生比較陌生的實(shí)驗(yàn)器材.面對這樣的試題，學(xué)生從心理上比較膽怯，教師要提醒學(xué)生保持冷靜，試題“萬變不離其宗”，無論怎樣變化，都需要運(yùn)用已學(xué)知識和方法進(jìn)行解決，需要學(xué)生在做題時(shí)緊扣題意，認(rèn)真分析方可解決問題.

5 結(jié)束語

通過對命題規(guī)律的深人研究和針對性的備考策略的實(shí)施，學(xué)生能夠更好地掌握電學(xué)實(shí)驗(yàn)知識和技能，提升創(chuàng)新思維和綜合應(yīng)用能力，從而在高考中取得優(yōu)異成績.同時(shí)，這也有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力，為其未來的學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

參考文獻(xiàn)：

［1］陳立潤，趙福波.“一核四層四翼”下的物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)高考考查淺析[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2021，50（31）：67-70.

[2］熊小勤.聚焦電學(xué)實(shí)驗(yàn)圖像凸顯創(chuàng)新思維能力：以2023年高考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)試題為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2023，52（22）：56-61.

[3］許小濤.抽絲剝繭追根溯源：探析高考電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的基準(zhǔn)點(diǎn)[J].數(shù)理化解題研究（高中版），2015（03） ：42 -43.