在常規(guī)中微創(chuàng)新，在情境中考素養(yǎng)

董翠敏

對一些省份而言，2020年處于高考改革過渡時(shí)期，再加上新冠肺炎疫情的影響， 高考除了要落實(shí)立德樹人這一根本任務(wù)之外，還要承擔(dān)起穩(wěn)定大局這一使命。這一點(diǎn)在2020年物理高考全國卷中體現(xiàn)得尤為明顯。筆者通過梳理全國卷三套試題的考點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)2020年物理高考試題有以下兩個(gè)特點(diǎn)。

特點(diǎn)一：“穩(wěn)”字當(dāng)頭，緊扣主干知識

2020年物理全國卷的最大特點(diǎn)是“穩(wěn)”，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

（1）題型穩(wěn)定。三套試題的選擇題部分均是“5單選+3多選”的模式，考點(diǎn)覆蓋力、電、磁以及原子物理，考點(diǎn)均衡，覆蓋面全。實(shí)驗(yàn)題和計(jì)算題均是力和電、磁交替出現(xiàn)。選修部分依然是“1選擇+1計(jì)算”或者“1填空+1計(jì)算”。

（2）考點(diǎn)穩(wěn)定?？疾榈膬?nèi)容以主干知識為主，注重試題的基礎(chǔ)性和應(yīng)用性，側(cè)重對必備知識和關(guān)鍵能力的考查。比如三套試題均考查了動(dòng)量、動(dòng)力學(xué)問題、萬有引力以及電磁學(xué)等常規(guī)考點(diǎn)。

（3）繼續(xù)凸顯情境化試題在高考中的作用，體現(xiàn)了物理與生活、社會、科技的緊密聯(lián)系。全國卷三套試題中出現(xiàn)的具體情境有安全氣囊、蕩秋千、我國自主研制的運(yùn)-20重型運(yùn)輸機(jī)、高頻焊接、摩托車越野賽、CT掃描、特高壓輸電技術(shù)、潛水鐘、“嫦娥四號”探測器等。平均一套試題中約有3個(gè)試題與具體的情境有關(guān)。

特點(diǎn)二：“新”字為輔，彰顯選拔功能

高考試題承擔(dān)著服務(wù)選才的功能，為了區(qū)分不同層次的學(xué)生，2020年物理全國卷同樣進(jìn)行了創(chuàng)新，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

在試題順序上進(jìn)行創(chuàng)新。往年物理實(shí)驗(yàn)題均是“1力1電”，并且“力小電大”，力學(xué)實(shí)驗(yàn)在前面，電學(xué)實(shí)驗(yàn)在后面。2020年全國Ⅰ卷物理實(shí)驗(yàn)題是“電小力大”，并且電學(xué)實(shí)驗(yàn)在前面，力學(xué)實(shí)驗(yàn)在后面。

在試題呈現(xiàn)形式上進(jìn)行創(chuàng)新?？忌鷮τ趲щ娏Ｗ釉谟薪绱艌鲋械膯栴}比較熟悉，而有界勻強(qiáng)電場問題則出現(xiàn)得比較少。2020年全國Ⅰ卷中的第25題以圓形勻強(qiáng)電場為背景進(jìn)行考查，由此可見，在高考試題的命制過程中，“遷移思想”同樣發(fā)揮了重要作用。

在試題情境上進(jìn)行創(chuàng)新。2020年我國發(fā)生了新冠肺炎疫情，在檢測新冠肺炎的過程中用到的一些檢測儀器與物理密切相關(guān)。比如全國Ⅱ卷中的第17題以CT掃描為情境，考查了帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動(dòng)。同學(xué)們在備考過程中，要關(guān)注重大的社會問題以及與物理相關(guān)的實(shí)際應(yīng)用問題。

研究試題特點(diǎn)，是為了更高效地進(jìn)行備考。2020年物理高考全國卷，為我們接下來的備考提供了思路和方向。

一、深研新課標(biāo)，才能準(zhǔn)確把握高考命題方向

【例1】（2020年全國Ⅰ卷第17題，6分）圖（a）所示的電路中，K與L間接一智能電源，用以控制電容器C兩端的電壓UC。如果UC隨時(shí)間t的變化如圖（b）所示，則下列描述電阻R兩端電壓UR隨時(shí)間t變化的圖像中，正確的是（ ）

【解析】根據(jù)電容的定義式可得電容器兩端的電荷量q=CUC，根據(jù)電流的定義式可得I=，再結(jié)合歐姆定律可得R兩端的電壓UR=R=R=R=，根據(jù)圖像可得0～1s和2～3s內(nèi)，=0;1～2s內(nèi)，=k（斜率）;3～5s內(nèi)，=-，所以此題選擇A。

【評價(jià)】此題以電容器的充放電現(xiàn)象為背景，考查了電容、電流的定義式以及歐姆定律，同時(shí)考查了學(xué)生的讀圖能力和獲取信息的能力。觀察電容器的充放電現(xiàn)象是新課標(biāo)增加的一個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，而對這一實(shí)驗(yàn)的考查是以選擇題的形式進(jìn)行的，應(yīng)引起足夠的重視。同時(shí)，新課標(biāo)的變化會在高考試題中逐漸體現(xiàn)，應(yīng)加強(qiáng)研究。

【備考建議】

1.研究新舊課標(biāo)的變化，重視對新課標(biāo)中新增內(nèi)容的復(fù)習(xí)，并增加與之相關(guān)的復(fù)習(xí)時(shí)間。

2.對比新舊課標(biāo)并列出清單，據(jù)此調(diào)整復(fù)習(xí)節(jié)奏，精確把握備考方向。

3.物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，高考試題對物理實(shí)驗(yàn)的考查可能會以選擇題的形式出現(xiàn)。

二、情境化是高考命題的趨勢，亦是拉開差距的關(guān)鍵

【例2】（全國Ⅱ卷第21題，6分）水平冰面上有一固定的豎直擋板，一滑冰運(yùn)動(dòng)員面對擋板靜止在冰面上，他把一質(zhì)量為4.0 kg的靜止物塊以大小為5.0 m/s的速度沿與擋板垂直的方向推向擋板，運(yùn)動(dòng)員獲得退行速度;物塊與擋板彈性碰撞，速度反向，追上運(yùn)動(dòng)員時(shí)，運(yùn)動(dòng)員又把物塊推向擋板，使其再一次以大小為5.0 m/s的速度與擋板彈性碰撞。總共經(jīng)過8次這樣推物塊后，運(yùn)動(dòng)員退行速度的大小大于5.0 m/s，反彈的物塊不能再追上運(yùn)動(dòng)員。不計(jì)冰面的摩擦力，該運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量可能為（ ）

A.48 kgB.53 kgC.58 kgD.63 kg

【解析】由于不計(jì)冰面的摩擦，在運(yùn)動(dòng)員推物塊的過程中，系統(tǒng)動(dòng)量守恒;物塊和擋板發(fā)生彈性碰撞，碰撞結(jié)束后，物塊會原速率返回。設(shè)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為M，物塊的質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)員第一次推出物塊后，運(yùn)動(dòng)員獲得的速度為v1，物塊的速率為v0，根據(jù)動(dòng)量守恒可得Mv1=mv0，解得v1=;設(shè)第二次推出后，運(yùn)動(dòng)員的速度為v2，根據(jù)動(dòng)量守恒可得Mv1+mv0=Mv2-mv0，其中Mv1=mv0，解得v2=.。

由此可知，從第一次推出物塊以后，每多推一次，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)量就增加2mv0，當(dāng)推了n次后，運(yùn)動(dòng)員的速度vn=，根據(jù)題意可知v7<5m/s，v8<5m/s，代入表達(dá)式可得52kg

【評價(jià)】此題以滑冰運(yùn)動(dòng)員推物塊為情境，考查反沖過程中的動(dòng)量守恒問題，從實(shí)際情境出發(fā)，過程較多，題干較長，考查了學(xué)生的建模能力、推理能力和綜合分析能力。能否在較短的時(shí)間內(nèi)建立物理模型并計(jì)算出結(jié)果是解答此題的關(guān)鍵。

【備考建議】

1.課后增加對科普文章的閱讀量，提升閱讀速度，以適應(yīng)題干較長的高考試題。

2.注重收集物理與生活、社會、科技相關(guān)的素材，將物理與實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行有效鏈接，提升解決實(shí)際問題的能力以及物理核心素養(yǎng)。

3.從審題能力、信息加工能力、模型建構(gòu)能力入手，多方面提升自己的綜合能力，以適應(yīng)情境化問題的特點(diǎn)。

三、基本的數(shù)學(xué)素養(yǎng)水平，是影響做題速度的關(guān)鍵因素

為了拉開差距，高考試題會從計(jì)算量上做文章。最基本的精算能力和估算能力是學(xué)生必須要提高的關(guān)鍵能力。

【例3】（全國Ⅱ卷第33題，10分）潛水鐘是一種水下救生設(shè)備，它是一個(gè)底部開口、上部封閉的容器，外形與鐘相似。潛水鐘在水下時(shí)其內(nèi)部上方空間里存有空氣，以滿足潛水員水下避險(xiǎn)的需要。為計(jì)算方便，將潛水鐘簡化為截面積為S、高度為h、開口向下的圓筒;工作母船將潛水鐘由水面上方開口向下吊放至深度為H的水下，如圖所示。已知水的密度為ρ，重力加速度大小為g，大氣壓強(qiáng)為p0，H>>h，忽略溫度的變化和水密度隨深度的變化。

（1）求進(jìn)入圓筒內(nèi)水的高度l;

（2）保持H不變，壓入空氣使筒內(nèi)的水全部排出，求壓入的空氣在其壓強(qiáng)為p0時(shí)的體積。

【解析】（1）設(shè)潛水鐘放入水下后筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1，由玻意耳定律和題給條件得p1（h-l）S=p0hS，p1=p0+ρg（H-l）;考慮到H>>h>l，解得l=h 。

（2）設(shè)水全部排出后筒內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p2，壓入的空氣在壓強(qiáng)為p0時(shí)的體積為V，根據(jù)題意可得p2=p0+ρgH，p1（h-l）S+p0V=p2hS，聯(lián)立方程解得V=。

【評價(jià)】此題以潛水鐘的應(yīng)用為情境，考查了玻意耳定律，涉及變質(zhì)量的問題。解決此題的關(guān)鍵是理解并能恰當(dāng)應(yīng)用題干中的兩個(gè)條件：第一個(gè)條件是“工作母船將潛水鐘由水面上方開口向下吊放至深度為H的水下”，說明在水面上潛水鐘內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p0;第二個(gè)條件是“H>>h”，這個(gè)條件是導(dǎo)致學(xué)生解不出此題的關(guān)鍵因素。

【備考建議】

1.平時(shí)主動(dòng)適應(yīng)情境，提升自己的估算能力和水平。

2.努力提升心理素質(zhì)，對自己的計(jì)算能力和水平有較清楚的認(rèn)識。估算問題會增加考試過程中的不確定度，影響做題速度。這就要求學(xué)生有較強(qiáng)的心理素質(zhì)，對試題中的條件有恰當(dāng)?shù)睦斫狻?/p>

3.平時(shí)增加練習(xí)題的計(jì)算量，努力提升運(yùn)算速度和準(zhǔn)確度。

四、將高中物理規(guī)律進(jìn)行融會貫通，靈活應(yīng)對創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的考查

利用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可以推導(dǎo)出動(dòng)能定理和動(dòng)量定理，探究牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置也可以探究動(dòng)能定理和動(dòng)量定理，盡管新課標(biāo)中并沒有把驗(yàn)證動(dòng)量定理這個(gè)實(shí)驗(yàn)列為學(xué)生的必做實(shí)驗(yàn)，但是對動(dòng)量定理的考查依然屬于對核心規(guī)律的考查。

【例4】（全國Ⅰ卷第23題，9分）某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)量定理，所用器材包括氣墊導(dǎo)軌、滑塊（上方安裝有寬度為d的遮光片）、兩個(gè)與計(jì)算機(jī)相連接的光電門、砝碼盤和砝碼等。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）開動(dòng)氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當(dāng)滑塊上的遮光片經(jīng)過兩個(gè)光電門的遮光時(shí)間________時(shí)，可認(rèn)為氣墊導(dǎo)軌水平;

（2）用天平測砝碼與砝碼盤的總質(zhì)量m1、滑塊（含遮光片）的質(zhì)量m2;

（3）用細(xì)線跨過輕質(zhì)定滑輪將滑塊與砝碼盤連接，并讓細(xì)線水平拉動(dòng)滑塊;

（4）令滑塊在砝碼和砝碼盤的拉動(dòng)下從左邊開始運(yùn)動(dòng)，和計(jì)算機(jī)連接的光電門能測量出遮光片經(jīng)過A、B兩處的光電門的遮光時(shí)間Δt1、Δt2及遮光片從A運(yùn)動(dòng)到B所用的時(shí)間t12;

（5）在遮光片隨滑塊從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，如果將砝碼和砝碼盤所受重力視為滑塊所受拉力，拉力沖量的大小I=________，滑塊動(dòng)量改變量的大小Δp=________;（用題中給出的物理量及重力加速度g表示）

（6）某次測量得到的一組數(shù)據(jù)為：d=1.000 cm，m1=1.50×10-2 kg，m2=0.400 kg，Δt1=3.900×10-2 s，Δt2=1.270×10-2 s，t12=1.50 s，取g=9.80 m/s2。計(jì)算可得I= N·s，Δp=kg·m·s-1;（結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）

（7）定義δ=||×100%，本次實(shí)驗(yàn)δ=________%（保留1位有效數(shù)字）。

【解析】根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)以及光電門的工作原理可知，當(dāng)滑塊經(jīng)過兩個(gè)光電門的遮光時(shí)間大約相等時(shí)，說明氣墊導(dǎo)軌水平。由于將砝碼和砝碼盤所受重力視為滑塊所受拉力，因此拉力的沖量I=m1gt12;滑塊在A點(diǎn)的速度大小為，在B點(diǎn)的速度大小為，則滑塊動(dòng)量變化量為Δp=m2-m2;將具體數(shù)據(jù)代入表達(dá)式可得I=0.221 N·s，Δp=0.212 kg·m·s-1，將計(jì)算結(jié)果代入第7小問中的公式，可得δ=4%。

【評價(jià)】此題的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證動(dòng)量定理，涉及氣墊導(dǎo)軌、光電門這些儀器的使用，考查了學(xué)生準(zhǔn)確表達(dá)的能力以及數(shù)據(jù)處理和誤差分析的能力。盡管此題屬于創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)題，計(jì)算量稍大，但思路簡單，難度較小。

【備考建議】

1.將幾大力學(xué)實(shí)驗(yàn)和電學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行梳理，找出相關(guān)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在聯(lián)系，學(xué)會舉一反三，進(jìn)行有效拓展。

2.分析典型的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)儀器，總結(jié)同一實(shí)驗(yàn)裝置可以完成哪些實(shí)驗(yàn)，同一個(gè)實(shí)驗(yàn)可以利用哪些裝置來完成。

3.熟記實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)儀器的相關(guān)特性，多了解以經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題型。