張一馳　陳怡

摘要：基于物理核心素養(yǎng)的視角，通過(guò)對(duì)2018年全國(guó)Ⅰ卷綜合物理科的計(jì)算題進(jìn)行評(píng)析，挖掘新課程改革環(huán)境下全國(guó)I卷物理命題新特點(diǎn)，給一線(xiàn)教師以備考啟示，最終實(shí)現(xiàn)在教學(xué)中融入對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；全國(guó)卷；物理計(jì)算題；評(píng)析；啟示

作者簡(jiǎn)介：張一馳（1992-），男，碩士研，物理教師，研究方向：高中物理課程與教學(xué)、CYPT/IYPT競(jìng)賽、丘成桐科學(xué)獎(jiǎng)、STEM教育等；

陳怡（1993-），女，碩士，物理教師，研究方向：高中物理課程與教學(xué)，PISA試題與測(cè)試研究，美國(guó)AP物理課程等.

高考物理全國(guó)卷I的命制以《普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試大綱（理科）》為內(nèi)容和要求，核心落腳在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》.2016年提出的新課程改革，必將引領(lǐng)高考命題改革.本文以2018年全國(guó)I卷綜合物理科的計(jì)算題為例，挖掘新課程改革環(huán)境下命題新特點(diǎn)，領(lǐng)會(huì)高考評(píng)價(jià)體系，把握高考試題方向，關(guān)注試題新動(dòng)向，給一線(xiàn)教師以備考啟示，目的是實(shí)現(xiàn)在新課教學(xué)和復(fù)習(xí)教學(xué)中融入對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng).

12018年全國(guó)卷理綜24題評(píng)析

原題呈現(xiàn)一質(zhì)量為m的煙花彈獲得動(dòng)能E后，從地面豎直升空.當(dāng)煙花彈上升的速度為零時(shí)，彈中火藥爆炸將煙花彈炸為質(zhì)量相等的兩部分，兩部分獲得的動(dòng)能之和也為E，且均沿豎直方向運(yùn)動(dòng).爆炸時(shí)間極短，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力和火藥的質(zhì)量.求：

（1）煙花彈從地面開(kāi)始上升到彈中火藥爆炸所經(jīng)過(guò)的時(shí)間；

（2）爆炸后煙花彈向上運(yùn)動(dòng)的部分距地面的最大高度.

能力素養(yǎng)要求本題主要考查了學(xué)生對(duì)動(dòng)能定律、能量守恒定律、動(dòng)量守恒定律、勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)（豎直上拋）的理解能力以及對(duì)簡(jiǎn)單物理過(guò)程的建模推理能力.

從新課標(biāo)學(xué)科核心素養(yǎng)的角度闡釋?zhuān)绢}的素養(yǎng)要求主要著眼于物理觀(guān)念和科學(xué)思維兩個(gè)層面，其中物理觀(guān)念層面達(dá)到水平二至水平三的要求，而科學(xué)思維層面達(dá)到水平二要求，如表1所示.

解析第一問(wèn)，可以選擇設(shè)初速度v0，然后用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解.核心方程為E = 12mv20 和v0=gt.也可以設(shè)未爆炸前上升高度為H，用能量守恒結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解.核心方程為E=mgH和H=12gt2.此過(guò)程屬于對(duì)簡(jiǎn)單的物理現(xiàn)象進(jìn)行分析和推理.

第二問(wèn)，煙花彈在最高點(diǎn)爆炸，此過(guò)程為爆炸（反沖）模型，滿(mǎn)足能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律.若設(shè)爆炸后上下兩部分速度為v1和v2，取v1速度向上，v2速度向下.

則根據(jù)能量守恒定律有

E=12m2v21+12m2v22

根據(jù)動(dòng)量守恒定律有

m2v1=m2v22.

由此可以求得v1和v2.再對(duì)煙花彈上部分研究，設(shè)其第二次上升高度為h，由能量守恒定律有，12m2v21=m2gh，最終全過(guò)程上升高度即為H+h.

點(diǎn)評(píng)本題所描述的物理情境本身不復(fù)雜，計(jì)算不繁瑣，文字不啰嗦.但是其有著鮮明的特點(diǎn)，過(guò)程清晰，模型經(jīng)典，規(guī)律基礎(chǔ).同時(shí)，在一個(gè)簡(jiǎn)單的物理過(guò)程中，卻涉及到運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律，幾乎涵蓋了解決力學(xué)問(wèn)題最重要的幾種方法，其解答雖然簡(jiǎn)單，但思想并不淺層，有利于學(xué)生全面思考問(wèn)題，完善認(rèn)知結(jié)構(gòu).

綜合來(lái)看，全國(guó)卷24題計(jì)算題的趨勢(shì)是越來(lái)越回歸物理的本質(zhì)，要求學(xué)生熟悉基本定義和概念，學(xué)會(huì)利用最基礎(chǔ)的模型和方程解決帶有現(xiàn)實(shí)背景的題目，側(cè)重考察學(xué)生物理觀(guān)念的核心素養(yǎng)，顯然是物理觀(guān)念重于數(shù)學(xué)計(jì)算的直接體現(xiàn).

22018年全國(guó)卷理綜25題評(píng)析

原題呈現(xiàn)如圖1，在y>0的區(qū)域存在方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，在 y<0的區(qū)域存在方向垂直xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一個(gè)氕核11H和一個(gè)氘核21H先后從y軸上y=h點(diǎn)以相同的動(dòng)能射出，速度方向沿x軸正方向.已知11H進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，速度方向與x軸正方向的夾角為60°，并從坐標(biāo)原點(diǎn)O處第一次射出磁場(chǎng).11H的質(zhì)量為 m，電荷量為q.不計(jì)重力.求：

（1）11H第一次進(jìn)入磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)O的距離；

（2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；

（3）21H第一次離開(kāi)磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)O的距離.

能力素養(yǎng)要求本題主要考查了學(xué)生對(duì)帶電粒子在電場(chǎng)中的類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)的推理能力、分析綜合能力以及運(yùn)用數(shù)學(xué)處理問(wèn)題的能力.

從新課標(biāo)學(xué)科核心素養(yǎng)的角度闡釋?zhuān)绢}體現(xiàn)的素養(yǎng)要求主要著眼在科學(xué)思維這個(gè)層面，其中科學(xué)思維層面需達(dá)到水平三至水平四要求.

解析傳統(tǒng)角度解決這個(gè)問(wèn)題方法較為固定，即把粒子運(yùn)動(dòng)分為兩個(gè)過(guò)程，分別為在電場(chǎng)中的類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)以及在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng).處理帶電粒子在電場(chǎng)中的類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，本題只需把運(yùn)動(dòng)分解為水平和豎直兩個(gè)方向，分別列出運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，結(jié)合題目所給的速度偏轉(zhuǎn)角即可求出第（1）問(wèn).

設(shè)11H進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，水平速度為vx，豎直速度為vy，根據(jù)題意

tan60°=vyvx

在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，水平方向有x=vxt；豎直方向有vy=at，h=12at2.

聯(lián)立以上各式，可求得x=233h.

建立在第（1）問(wèn)基礎(chǔ)上，第（2）問(wèn)的處理就變成了一個(gè)簡(jiǎn)單的圓周運(yùn)動(dòng)，僅需記住求解圓周半徑需要用到的是合速度而非某一方向的分速度即可.

由幾何關(guān)系：2cos30°R=x.

由牛頓第二定律：qvB=mv2R，

其中v=v2x+v2y=vxsin30° .

聯(lián)立以上各式，得B=6mEqh.

處理第（3）問(wèn)時(shí)，整體思路和（1）（2）問(wèn)完全一致，需注意此時(shí)粒子質(zhì)量變?yōu)橹?倍，同樣把粒子運(yùn)動(dòng)分為兩個(gè)過(guò)程，帶入計(jì)算即可.最終得到距離為23（6-3）h.

當(dāng)然，如果跳出傳統(tǒng)，從不同的角度思考物理問(wèn)題，甚至采用不同方式分析解決物理問(wèn)題，那這道題的處理就變得十分靈活.第（1）問(wèn)中如果學(xué)生知道“類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，任意時(shí)刻速度的反向延長(zhǎng)線(xiàn)一定經(jīng)過(guò)此時(shí)沿拋出方向水平總位移的中點(diǎn)”這個(gè)模型的特征結(jié)論，即可根據(jù)幾何關(guān)系快速列出x2tan60°=h，僅一步即可解出答案.第（3）問(wèn)中如果學(xué)生熟悉電偏轉(zhuǎn)模型，知道“動(dòng)能相同的粒子，在同一點(diǎn)垂直電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)過(guò)程中，在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡完全一致”，這個(gè)特征結(jié)論，則可以快速得到最終21H進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，速度方向與x軸正方向的夾角同樣為60°，從而清晰地理解粒子運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，規(guī)避復(fù)雜的運(yùn)算，輕松得到結(jié)果.

點(diǎn)評(píng)仍舊從2017年、2018年連續(xù)兩年全國(guó)卷的命題趨勢(shì)來(lái)看，第25題計(jì)算題的特點(diǎn)是模型清晰（即題目不難理解），但公式較多，需要對(duì)綜合性過(guò)程進(jìn)行分析和推理，運(yùn)用一定數(shù)學(xué)知識(shí)，計(jì)算較繁瑣，常規(guī)解法較為費(fèi)時(shí)，學(xué)生在有限時(shí)間內(nèi)很難計(jì)算出正確答案.但同時(shí)，如果學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過(guò)程中對(duì)物理模型有過(guò)深度學(xué)習(xí)，能從不同的角度思考物理問(wèn)題，甚至采用不同方式分析解決物理問(wèn)題，那25題又反而可以速解.

綜合來(lái)看，全國(guó)卷25題計(jì)算題的趨勢(shì)是強(qiáng)化物理建模過(guò)程，強(qiáng)調(diào)利用數(shù)學(xué)解決問(wèn)題，同時(shí)為進(jìn)行過(guò)深度學(xué)習(xí)的學(xué)生提供大量巧解方法，側(cè)重考察學(xué)生物理思維的核心素養(yǎng)，是物理思維與計(jì)算能力并重的表現(xiàn).

3啟示

31回歸教材，夯實(shí)基礎(chǔ)

從計(jì)算題尤其是24題的分析可以看出，基礎(chǔ)概念和知識(shí)即是考察的重點(diǎn)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)物理、培養(yǎng)能力的基石.圍繞教材、夯實(shí)基礎(chǔ)，是復(fù)習(xí)教學(xué)的立足點(diǎn)，更是學(xué)生形成物理觀(guān)念的核心素養(yǎng)的靈魂工作.教師應(yīng)該帶動(dòng)學(xué)生參與對(duì)課本的研讀，不但要記憶一些基本概念和規(guī)律，更要弄清概念、規(guī)律的由來(lái)、內(nèi)涵和外延，要讓學(xué)生從多個(gè)角度對(duì)概念有深刻的掌握，讓知識(shí)更有體系感和層次感.因此，不論學(xué)校的層次和學(xué)生水平的高低，建議所有教師在復(fù)習(xí)中所選試題均要體現(xiàn)基礎(chǔ)性，不能一味拔高，試題選擇必須充分體現(xiàn)由易到難的漸進(jìn)關(guān)系，讓學(xué)生打好基礎(chǔ)的同時(shí)激發(fā)積極性.

32回歸能力，深度探究

從計(jì)算題尤其是25題的分析可以看出，全國(guó)卷強(qiáng)調(diào)利用數(shù)學(xué)解決問(wèn)題，同時(shí)為進(jìn)行過(guò)深度學(xué)習(xí)的學(xué)生提供大量巧解方法，側(cè)重考察學(xué)生物理思維的核心素養(yǎng).想要培養(yǎng)學(xué)生的能力，就必須讓學(xué)生對(duì)同一個(gè)問(wèn)題有深度的思考和探究，即所謂的深度學(xué)習(xí).教師應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)體系，注重知識(shí)的聯(lián)系性和整體性，善于類(lèi)比不同的問(wèn)題，利用類(lèi)比和聯(lián)系來(lái)解決各類(lèi)問(wèn)題.同時(shí)，教師應(yīng)該注重對(duì)同一物理模型的多角度詮釋和解答，鼓勵(lì)學(xué)生盡可能獨(dú)立推導(dǎo)并證明有關(guān)結(jié)論.站在更高的角度，還可以對(duì)學(xué)生處理問(wèn)題時(shí)使用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分類(lèi)和深度學(xué)習(xí)，例如開(kāi)展電磁場(chǎng)中臨界問(wèn)題的代數(shù)解法和幾何解法專(zhuān)題展示等等.

33回歸素養(yǎng)，提升思維

新課程改革環(huán)境下，命題的總體趨勢(shì)是“回歸物理本質(zhì)凸顯核心素養(yǎng)”，命題考察最核心部分還是學(xué)生的物理思維素養(yǎng)，如何讓教學(xué)回歸素養(yǎng)，讓學(xué)生提升思維，是新課改環(huán)境下所有教師需要去思考和努力的方向.科學(xué)方法的教育和思維的教育在《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中并沒(méi)有明確顯示出來(lái)，需要教師在新教材中，在新課程中，在新教研中以及在新高考中不斷去挖掘.只有從實(shí)踐中來(lái)到實(shí)踐中去，只有有意識(shí)地顯化科學(xué)方法，滲透物理思想，才有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，發(fā)展物理能力，形成核心素養(yǎng)，從而提高學(xué)生的綜合素養(yǎng).

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