■北京市豐臺(tái)區(qū)第二中學(xué) 公衍錄(特級(jí)教師)

2018年高考全國卷中的物理試題堅(jiān)持立德樹人,嚴(yán)格遵循考試大綱的要求,聚焦主干內(nèi)容,注重對(duì)考生核心素養(yǎng)的考查。下面以2018年高考物理試題中的選擇題和實(shí)驗(yàn)題為例說明。

一、對(duì)物理觀念的考查

2018年高考全國卷中物理試題增加了對(duì)物理基本概念、基本規(guī)律定性理解的試題,適當(dāng)減少了復(fù)雜的運(yùn)算,引導(dǎo)備戰(zhàn)2019年高考的考生加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握。試題要求考生從物理觀念(包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念等要素)的視角思考問題,促進(jìn)考生物理觀念的形成與發(fā)展。

例1(全國Ⅰ卷)高鐵列車在啟動(dòng)階段的運(yùn)動(dòng)可視為初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在啟動(dòng)階段,列車的動(dòng)能( )。

A.與它所經(jīng)歷的時(shí)間成正比

B.與它的位移成正比

C.與它的速度成正比

D.與它的動(dòng)量成正比

解析：由動(dòng)能的定義式Ek=m v2和v2=2a x可推導(dǎo)出Ek=max。

答案：B

點(diǎn)評(píng)：本題以高鐵在啟動(dòng)階段做勻加速直線運(yùn)動(dòng)為情景,要求考生尋找動(dòng)能分別與時(shí)間、位移、速度、動(dòng)量之間的關(guān)系?？疾榱藭r(shí)間、位移、速度、動(dòng)量、動(dòng)能等物理概念,側(cè)重考查物理學(xué)科核心素養(yǎng)中的物理觀念。

圖1

例2(全國Ⅱ卷)如圖1所示,某同學(xué)用繩子拉動(dòng)木箱,使它從靜止開始沿粗糙水平路面運(yùn)動(dòng)至具有某一速度,木箱獲得的動(dòng)能一定( )。

A.小于拉力所做的功

B.等于拉力所做的功

C.等于克服摩擦力所做的功

D.大于克服摩擦力所做的功

解析：在用力拉動(dòng)木箱的過程中,木箱受重力、拉力、支持力和摩擦力作用。重力和支持力均與木箱的運(yùn)動(dòng)路徑垂直,對(duì)木箱不做功,只有拉力和摩擦力對(duì)木箱做功。由動(dòng)能定理得WF+Wf=m v2-0,摩擦力又做負(fù)功,故拉力做的功等于木箱獲得的動(dòng)能與木箱克服摩擦力做的功之和,即木箱獲得的動(dòng)能一定小于拉力做的功。木箱獲得的動(dòng)能與其克服摩擦力做功的大小關(guān)系不能確定。

答案：A

點(diǎn)評(píng)：本題不涉及定量的計(jì)算,著重考查考生對(duì)功的定義、動(dòng)能定理等基本物理概念和基本物理規(guī)律的理解。在復(fù)習(xí)備考時(shí)同學(xué)們需要利用能量觀念解決問題,促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)中物理觀念的提升。

圖2

例3(全國Ⅰ卷)如圖2所示,三個(gè)固定的帶電小球a、b和c,相互間的距離分別為ab=5cm,bc=3cm,ca=4cm。小球c所受庫侖力的合力的方向平行于小球a、b的連線。設(shè)小球a、b所帶電荷量的比值的絕對(duì)值為k,則( )。

A.小球a、b的電荷同號(hào),k=

B.小球a、b的電荷異號(hào),k=

C.小球a、b的電荷同號(hào),k=

D.小球a、b的電荷異號(hào),k=

解析：當(dāng)小球c所受a、b對(duì)它的庫侖力的合力與小球a、b連線平行時(shí),由知場強(qiáng)如圖3甲或乙所示,所以小球a、b的電荷一定異號(hào)。由圖知,又有,解得

答案：D

圖3

點(diǎn)評(píng)：本題可以根據(jù)場強(qiáng)、場強(qiáng)的合成與分解等物理規(guī)律求解,也可根據(jù)庫侖定律、庫侖力的合成與分解求解。旨在檢測(cè)考生的相互作用觀念,在復(fù)習(xí)備考中同學(xué)們需要回歸教材中的基礎(chǔ)內(nèi)容,夯實(shí)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。

二、對(duì)科學(xué)思維的考查

科學(xué)思維包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素。

1.加強(qiáng)對(duì)模型建構(gòu)能力的考查。

模型建構(gòu)是新修訂的課程標(biāo)準(zhǔn)中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要方面。實(shí)際問題中的研究對(duì)象往往比較復(fù)雜,需要抓住主要因素,忽略次要因素,進(jìn)行理想化的處理,建立起能夠描述客觀事物本質(zhì)的抽象的物理模型。高考注重考查模型建構(gòu)能力,有助于考生深入思考如何建立模型并利用模型解決實(shí)際問題。

例4(全國Ⅱ卷)2018年2月,我國500m口徑射電望遠(yuǎn)鏡(天眼)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J 0318+0253”,其自轉(zhuǎn)周期T=5.19m s。假設(shè)星體為質(zhì)量均勻分布的球體,已知引力常量為6.67×10-11N·m2/k g2。以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為( )。

A.5×109k g/m3B.5×1012kg/m3

C.5×1015k g/m3D.5×1018kg/m3

解析：設(shè)星體半徑為r,選星體表面處一小塊物體為研究對(duì)象,若星體穩(wěn)定自轉(zhuǎn)不瓦解,則此小塊物體所受到的星體其余部分對(duì)它的引力,必須“大于或等于”它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力。當(dāng)“等于”時(shí),星體密度最小,此時(shí)對(duì)該小塊物體有解得星體質(zhì)量又有星體的體積所以星體密度的最小值

答案：C

點(diǎn)評(píng)：本題需要考生根據(jù)題給情境,建立相應(yīng)的物理模型,即當(dāng)脈沖星表面處一小塊物體(研究對(duì)象的選取——質(zhì)點(diǎn)模型)所受到的星體其余部分對(duì)它的引力,等于它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(運(yùn)動(dòng)模型)所需要的向心力時(shí),對(duì)應(yīng)的星體的密度最小。

2.加強(qiáng)對(duì)科學(xué)推理、科學(xué)論證能力的考查。

推理論證是一種重要的思維形式,是人類認(rèn)識(shí)客觀事物和表達(dá)思想的重要工具,也是同學(xué)們學(xué)習(xí)物理理論知識(shí)、研究物體運(yùn)動(dòng)過程不可或缺的重要能力。推理論證的每一步都要以理論和事實(shí)為依據(jù),同時(shí)伴隨著邏輯思維的發(fā)生。深刻理解各種基本概念和基本規(guī)律、認(rèn)真分析事實(shí),是進(jìn)行推理論證的前提和基礎(chǔ)。高考加強(qiáng)對(duì)推理論證能力的考查,有助于考生實(shí)現(xiàn)對(duì)物理知識(shí)的融會(huì)貫通、舉一反三。

例5(全國Ⅰ卷)如圖4所示,a b c是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道,a b水平,長度為2R；b c是半徑為R的四分之一圓弧,與a b相切于b點(diǎn)。一質(zhì)量為m的小球,始終受到與重力大小相等的水平外力的作用,自a點(diǎn)從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)。重力加速度大小為g,小球從a點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)到其軌跡最高點(diǎn),機(jī)械能的增量為( )。

A.2mgRB.4mgR

C.5mgRD.6mgR

解析：水平外力F=mg,設(shè)小球離開c時(shí)的速度為v,從a點(diǎn)到c點(diǎn)應(yīng)用動(dòng)能定理得解得將小球離開軌道后的運(yùn)動(dòng)沿水平方向和豎直方向分解,其豎直分運(yùn)動(dòng)是豎直上拋,故小球離開軌道后的上升時(shí)間；其水平分運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小等于g,故小球從離開軌道至軌跡最高點(diǎn)的過程中,水平位移2R。因此小球從a點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)到其軌跡最高點(diǎn)的過程中,水平外力做的功W=mg(2R+R+2R)=5mgR,由能量守恒定律知小球機(jī)械能的增量等于5mgR。

答案：C

點(diǎn)評(píng)：本題隱含著c點(diǎn)不是小球運(yùn)動(dòng)軌跡的最高點(diǎn)這一條件。主要考查科學(xué)思維中的模型建構(gòu)(運(yùn)動(dòng)模型)、科學(xué)推理,以及科學(xué)論證等要素。

3.加強(qiáng)對(duì)質(zhì)疑創(chuàng)新能力的考查。

例6(全國Ⅰ卷)2017年,人類第一次直接探測(cè)到來自雙中子星合并的引力波。根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過程,在兩顆中子星合并前約100s時(shí),它們相距約400k m,繞二者連線上的某點(diǎn)每秒轉(zhuǎn)動(dòng)12圈。將兩顆中子星都看成是質(zhì)量均勻分布的球體,由這些數(shù)據(jù)、引力常量并利用牛頓力學(xué)知識(shí),可以估算出這一時(shí)刻兩顆中子星( )。

A.質(zhì)量之積 B.質(zhì)量之和

C.速率之和 D.各自的自轉(zhuǎn)角速度

解析：在雙星模型中,雙星的角速度相等,向心力大小相等。兩星繞二者連線上一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=2 πf,兩星間的距離L=r1+r2,雙星彼此之間的萬有引力充當(dāng)各自做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力,則兩式化簡并相加得,選項(xiàng)B正確。又因?yàn)関1=ω r1,v2=ω r2,兩式相加得v1+v2=ω L,選項(xiàng)C正確。

答案：B C

點(diǎn)評(píng)：本題將最新的科學(xué)研究成果與基礎(chǔ)知識(shí)相結(jié)合,讓考生利用高中所學(xué)物理知識(shí)解決相關(guān)的實(shí)際問題,從而使考生真切體會(huì)到物理規(guī)律的用處,懂得學(xué)習(xí)物理的意義所在,培養(yǎng)考生探索自然的愿望,激發(fā)考生學(xué)習(xí)物理的興趣。

三、對(duì)科學(xué)探究的考查

科學(xué)探究包括問題、證據(jù)、解釋、交流等要素。2018年高考物理試題中的實(shí)驗(yàn)題,通過增強(qiáng)試題的開放性和探究性,著重考查考生的科學(xué)探究能力。

例7(全國Ⅱ卷)某同學(xué)組裝一個(gè)多用電表,可選用的器材有：微安表頭(量程100μA,內(nèi)阻900Ω),電阻箱R1(阻值范圍為0～999.9Ω),電阻箱R2(阻值范圍為0～99999.9Ω),導(dǎo)線若干。

要求利用所給器材先組裝一個(gè)量程為1mA的直流電流表,在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3V的直流電壓表。組裝好的多用電表有電流1mA和電壓3V兩擋。

回答下列問題：

圖5

(1)在圖5的虛線框內(nèi)畫出電路圖并標(biāo)出R1和R2,其中*為公共接線柱,a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱。

(2)電阻箱的阻值應(yīng)取R1=____Ω,R2=____Ω。(保留到個(gè)位)

解析：(1)微安表與電阻箱R1(并聯(lián)小電阻以分流)并聯(lián)后改裝成大量程電流表,再與電阻箱R2(串聯(lián)大電阻以分壓)串聯(lián)后改裝成電壓表,如圖6所示。

圖6

圖7

點(diǎn)評(píng)：本題要求考生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮退o器材,應(yīng)用直流電路的重要規(guī)律——?dú)W姆定律,串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)等,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路,改裝電流表和電壓表。主要考查的是考生的基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰秃唵蔚碾娐吩O(shè)計(jì)能力等科學(xué)探究能力。

四、對(duì)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的考查

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任包括科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)倫理、STSE等要素。

例8(全國Ⅱ卷)高空墜物極易對(duì)行人造成傷害。若一個(gè)50g的雞蛋從一居民樓的25層墜下,與地面的碰撞時(shí)間約為2m s,則該雞蛋對(duì)地面產(chǎn)生的沖擊力約為( )。

A.10N B.102N

C.103N D.104N

解析：先根據(jù)日常生活知識(shí)估算出25層樓的高度,再利用自由落體運(yùn)動(dòng)估算出雞蛋落地時(shí)的速度,然后利用動(dòng)量定理估算出雞蛋對(duì)地面產(chǎn)生的沖擊力大小。每層樓高約3m,所以雞蛋下落高度h=(25-1)×3m=72m。雞蛋墜下過程中,可按只受重力處理,機(jī)械能守恒,則mgh=m v2,解得v=38m/s。雞蛋在與地面碰撞的過程中受重力和地面的沖擊力作用,選豎直向下為正方向,對(duì)雞蛋應(yīng)用動(dòng)量定理得(mg-N)t=0-m v,解得N=103N。根據(jù)牛頓第三定律可知,雞蛋對(duì)地面產(chǎn)生的沖擊力大小F=N=103N。

答案：C

點(diǎn)評(píng)：讓考生分析解決日常生活中的物理問題,能有效地促進(jìn)考生基于真實(shí)情境下的問題解決能力的發(fā)展。估算出雞蛋墜落對(duì)地面產(chǎn)生的沖擊力為103N,就會(huì)對(duì)高空墜物給行人可能造成的傷害有一直觀的認(rèn)識(shí),從而自覺做到遵守社會(huì)公德,杜絕高空墜物等不文明行為,增強(qiáng)建設(shè)文明社會(huì)的責(zé)任感。

2018年全國卷各套理科綜合試卷中的物理試題均呈現(xiàn)出了重視對(duì)基本概念、基本規(guī)律的考查,加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵能力即科學(xué)思維的考查,體驗(yàn)合作、交流以考查科學(xué)探究能力,關(guān)注理論聯(lián)系實(shí)際以突出對(duì)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的考查的特點(diǎn)。核心素養(yǎng)必將成為今后高考的重要考查內(nèi)容,因此同學(xué)們?cè)趶?fù)習(xí)備考過程中,只有注重對(duì)物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng),才能在高考中取得成功。