云南 張保雷

2017年教育部考試中心提出中國高考評價體系“一體四層四翼”的概念，回答了高考為什么考？“一體”：“立德樹人、服務選拔、指導教學”；考什么？“四層”：“必備知識、關鍵能力、學科素養(yǎng)、核心價值”；怎么考？“四翼”：“基礎性、綜合性、應用性、創(chuàng)新性”。2019年教育部考試中心編寫《中國高考評價體系說明》，對“一體四層四翼”的理念進行了更細致的闡述。近三年高考全國卷萬有引力試題以“一體四層四翼”的高考評價體系為依托，嚴格遵循考試說明要求來命制。本文從“一體四層四翼”的理念出發(fā)，力求探析近三年高考全國卷萬有引力試題的特點，也提出筆者對高考備考復習的個人見解。

一、近三年全國卷萬有引力試題多向細目表

試卷年度題號題型知識點學科素養(yǎng)難易全國卷Ⅰ201921多選小球彈簧模型、牛頓第二定律、萬有引力等于重力、求天體質量和密度、功和能物理觀念、科學思維難201820多選雙星系統(tǒng)模型、萬有引力提供向心力、畫軌道運行圖、定圓心、找半徑、現(xiàn)代科技物理觀念、科學思維、科學態(tài)度與責任難2017沒有考查全國卷Ⅱ201914單選萬有引力定律的應用、現(xiàn)代科技物理觀念、科學態(tài)度與責任易201816單選行星(衛(wèi)星)模型、萬有引力提供向心力、臨界情況(極值)、現(xiàn)代科技物理觀念、科學態(tài)度與責任中等201719多選開普勒行星運動規(guī)律、引力做功、機械能守恒物理觀念、科學思維中等全國卷Ⅲ201915單選行星(衛(wèi)星)模型、萬有引力供向心力物理觀念易201815單選行星(衛(wèi)星)模型、萬有引力供向心力、現(xiàn)代科技物理觀念、科學態(tài)度與責任易201714單選行星(衛(wèi)星)模型、萬有引力供向心力、現(xiàn)代科技物理觀念、科學態(tài)度與責任易

對上表進行研究，不難發(fā)現(xiàn)近三年全國卷萬有引力試題有以下規(guī)律：

1.考查題型：全部為選擇題，全國卷Ⅰ為多選題，卷Ⅱ、Ⅲ多為單選題、多分布在選擇題的前三題；

2.考查難度：全國卷Ⅰ難、全國卷Ⅱ中等、全國卷Ⅲ易；

3.考查知識：試題以萬有引力定律及其應用、開普勒行星運動定律考試說明中的Ⅱ級要求內(nèi)容為主，人造衛(wèi)星、宇宙速度也有所體現(xiàn)；

4.綜合性：全國卷Ⅰ綜合性較高，對學生的推理能力和分析綜合能力要求較高、全國卷Ⅱ綜合性一般、全國卷Ⅲ以單獨命題為主，如2019年卷Ⅰ第21題，該題利用a-x圖象呈現(xiàn)解題所需信息，將小球彈簧模型和萬有引力與重力加速度相結合，要求學生有提取信息的能力、讀圖的能力、建模的能力、應用數(shù)學解決物理問題的能力等，對學生的綜合能力要求很高；

5.學科素養(yǎng)：全國卷萬有引力試題很好的體現(xiàn)運動觀念、相互作用觀念、能量觀念的物理觀念，也是模型建構、科學推理的科學思維集中展現(xiàn)的題型，同時兼顧人類現(xiàn)代科技發(fā)展，關注我國航天事業(yè)的進步，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度與責任。

二、近三年全國卷萬有引力試題欣賞

1.基礎性

《中國高考評價體系說明》指出高考強調基礎扎實，高考要求學生對基礎部分內(nèi)容的掌握必須扎實牢靠，高考試卷包含一定比例的基礎性試題，引導學生打牢知識基礎，并以物理學科為例指出物理學科的基礎內(nèi)容包括牛頓運動定律、萬有引力定律……，這些基礎性內(nèi)容在試題命題中必須盡量覆蓋。由表中內(nèi)容可知萬有引力定律內(nèi)容在全國卷中幾乎每年每套均有考查，萬有引力試題在命制過程中聚焦學科主干內(nèi)容，突出體現(xiàn)高考試題的基礎性。

【例1】(2019年全國卷Ⅲ第15題)金星、地球和火星繞太陽的公轉均可視為勻速圓周運動，它們的向心加速度大小分別為a金、a地、a火，它們沿軌道運行的速率分別為v金、v地、v火。已知它們的軌道半徑R金

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A.a金>a地>a火B(yǎng).a火>a地>a金

C.v地>v火>v金D.v火>v地>v金

【試題分析】本題考查行星(衛(wèi)星)運行參量的分析，只要學生對萬有引力定律和行星(衛(wèi)星)模型有正確的理解，解答此題并不難。試題簡潔，情景熟悉，模型常見，突出體現(xiàn)高考試題的基礎性。

2.綜合性

高考試題要求學生能夠觸類旁通、融會貫通，要求學生形成對學科知識的整體把握能力，同時高考試題力求從整體性、完整性出發(fā)，突出對學生綜合能力的考查。

【例2】(2017年全國卷Ⅱ第19題)如圖1所示，海王星繞太陽沿橢圓軌道運動，P為近日點，Q為遠日點，M、N為軌道短軸的兩個端點，運行的周期為T0，若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)M、Q到N的運動過程中

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圖1

B.從Q到N階段，機械能逐漸變大

C.從P到Q階段，速率逐漸變小

D.從M到N階段，萬有引力對它先做負功后做正功

【試題分析】此題要求學生既要掌握開普勒行星運動定律，又要掌握機械能守恒定律，既要整體分析，又要局部討論；既要有運動和能量觀念，又要有科學推理的能力。一套理綜試題考三個科目，一道試題可能需要承載多選“任務”，一道試題可能有知識的交叉、能力的復合、素養(yǎng)的融合。

3.應用性

現(xiàn)代教育強調培養(yǎng)德智體美勞“五育并舉”的社會主義建設者和接班人，高考試題關注與國家經(jīng)濟社會發(fā)展、科技進步、生產(chǎn)生活相結合的內(nèi)容，考查學生運用知識、能力和素養(yǎng)解決實際問題的能力，讓學生充分感受到課堂知識蘊含的應用價值。如2017年全國卷Ⅱ第19題海王星繞太陽運動、2018年全國卷Ⅰ第20題雙中子星的引力波都很好的體現(xiàn)了高考試題與科技進步、生產(chǎn)生活相結合，如2017年全國Ⅲ第14題“天舟一號”與“天宮二號”對接、2018年全國卷Ⅲ第15題“天琴計劃”、2018全國卷Ⅱ第16題“天眼”、2019全國卷Ⅱ第14題“嫦娥四號”都體現(xiàn)了我國的科技進步，全國卷萬有引力試題很好地體現(xiàn)了高考試題的應用性。

【例3】(2018年全國卷Ⅱ第16題)2018年2月，我國500 m口徑射電望遠鏡(天眼)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J0318+0253”，其自轉周期T=5.19 ms。假設星體為質量均勻分布的球體，已知萬有引力常量為6.67×10-11N·m2/kg2。以周期T穩(wěn)定自轉的星體的密度最小值約為

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A.5×109kg/m3B.5×1012kg/m3

C.5×1015kg/m3D.5×1018kg/m3

【試題分析】此題以我國射電望遠鏡(天眼)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J0318+0253”為背景，考查學生對萬有引力定律的理解，又要求學生學會模型建構、科學推理，同時又引導學生對科學要有全面而正確的認識與理解，承擔起相應的社會責任。此題設問新穎巧妙、科學合理，同時也有利于促進中學物理教學，摒棄題海訓練，引導學生重視物理思維過程，體驗物理方法，感悟物理思想。

4.創(chuàng)新性

近幾年高考試題關注與創(chuàng)新密切相關的能力和素養(yǎng)，要求學生具備獨立思考的能力、著重考查發(fā)散思維、逆向思維、捕捉新事物的能力等，鼓勵學生擺脫思維定勢，大膽創(chuàng)新。因此，高中師生感覺近幾年高考物理試題越來越靈活，越來越難以預測，高考試題越來越情景化，設問越來越新穎。

【例4】(2019全國卷Ⅰ第21題)在星球M上將一輕彈簧豎直固定在水平桌面上，把物體P輕放在彈簧上端，P由靜止向下運動，物體的加速度a與彈簧的壓縮量x間的關系如圖2中實線所示。在另一星球N上用完全相同的彈簧，改用物體Q完成同樣的過程，其a-x關系如圖中虛線所示，假設兩星球均為質量均勻分布的球體。已知星球M的半徑是星球N的3倍，則

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圖2

A.M與N的密度相等

B.Q的質量是P的3倍

C.Q下落過程中的最大動能是P的4倍

D.Q下落過程中彈簧的最大壓縮量是P的4倍

【試題分析】此題將萬有引力與重力、物體彈簧模型、機械能守恒定律和圖象面積等綜合為一道試題，考查學生的運動、相互作用和能量觀念；要求學生完成模型建構進行科學推理，體現(xiàn)了對科學思維的考查；同時學生面對a-x圖象要調動加速度和位移相關知識、熟知圖象問題的解決方法、挖掘圖象的關鍵信息、方程演繹推理，甚至推測出事物的發(fā)展趨勢，雖然是一道選擇題，但是其依然很好地體現(xiàn)了高考試題的綜合性、創(chuàng)新性。

三、2020年高考備考建議

1.夯實基礎 形成網(wǎng)絡

近三年全國卷萬有引力試題均為選擇題，獨立命題的次數(shù)多，即使綜合性、創(chuàng)新性較強的試題也多以常見模型考查對萬有引力定律的理解和應用，沒有偏、怪、過難或計算量太大的情況，所以在復習備考時，不能忽視教材(包括2019版教材)內(nèi)容，要深入挖掘教材，以課本為本，注重基礎，做到基本概念深入理解及靈活運用。學生應在教師的指導和幫助下，對物理知識、物理模型、物理思想、物理方法進行梳理，形成自己的知識網(wǎng)絡及自己對物理知識的認識，進而提升學生對物理思想和方法的認識，才能輕松解答當下高考試題。

2.學會“翻譯” 培養(yǎng)思維

高考試題更注重應用性、創(chuàng)新性，較平時練習題更趨向于情景化，命題者越來越善于把模型隱藏在表面現(xiàn)象之后，要求學生學會“翻譯”，把科技事件、生產(chǎn)活動、生活語言轉換為物理量、物理圖形或圖象，正確建立、識別、完善模型，列出方程進行科學推理，得出結論。平時的教學或學習要多“問”：這道題目哪些條件已知、哪些條件未知、哪些條件簡單推理可知、有幾種解法、考查了哪些內(nèi)容、從什么角度考查的、還有可能怎么考等，讓學生從命題者的角度思考，促進學生思維能力的提升。

3.學會“分解” 培養(yǎng)觀念