陳璐暢 張軍朋 麥曉晴

摘? ?要：文章以恢復高考以來歷年的考試大綱及全國卷Ⅰ物理試題為研究對象，研究1978—2019年高考物理對考生在熱學知識上的要求，統(tǒng)計歷年高考全國卷Ⅰ熱學試題的題型分布、分值占比、知識點分布以及對考生的能力考查，總結高考物理關于熱學的命題特點和演變規(guī)律。得出結論：高考對熱學板塊的能力要求主要為理解能力、推理能力和綜合分析能力;使用新課標后，熱學內容的考查難度降低，同時卷面分值占比有所下降，且熱學內容適合在各種題型中進行命題。

關鍵詞：高考;物理;熱學試題;命題

從恢復高考至今，高考經歷數(shù)次改革，高考科目、考試內容、考查形式和錄取方式都曾發(fā)生較大的改變[1]。自2021年起，實行“3+1+2”的新高考改革方案，可以預見上述四個方面的內容也將隨之作出調整。選考模塊的分值、題型特點和所考查的知識點分布、知識點出現(xiàn)的頻率都會很大程度地影響學校領導、教師對于物理選修教材的重視程度和學生對于選修教材的學習態(tài)度[2]。過去關于高考的不少研究是基于個人經驗層面的研究，嚴謹性有待提高。對高考試題進行統(tǒng)計分析，可以彌補上述研究的部分不足，從而得到客觀、全面的評價。本次研究針對考試內容，總結恢復高考以來全國卷Ⅰ熱學試題的命題經驗，系統(tǒng)地考查熱學板塊的命題特點，為未來教師教學熱學部分及制定考生的備考方案提供參考。

本文將對恢復高考以來全國卷Ⅰ關于熱學內容的試題類型以及分數(shù)比例進行統(tǒng)計，研究熱學在高考物理中的題型分布特點，同時總結、分析其變化趨勢;統(tǒng)計熱學所考查知識點的分布情況和命題，深入分析各知識點的重要性以及變化規(guī)律。

1? ? 恢復高考以來考試大綱對熱學知識要求的演變分析

熱學模塊考點的數(shù)量變化曾有3次較大的波動，其起始年份分別是1995年、2003年和2009年。從整體趨勢來看，熱學的考點呈增加趨勢，到2017年有15個考點和1個實驗?？键c中絕大多數(shù)是A級或Ⅰ級考點，B級或Ⅱ級考點在1994—2002年間有2個，在2003—2011年間數(shù)量為零，在2017—2019年間有1個考點（見表1）。

參考《復習大綱》，1978—1993年間，熱學考點有12個，其中8個與熱量的計算有關，剩余4個分別為溫度的概念、能的轉化和守恒定律、玻意耳-馬略特定律和理想氣體狀態(tài)方程。

1994年，高考在全國范圍內進行“3+2”科目改革。1995年的《考試說明》中熱學考點只有7個，與《復習大綱》相比，熱量計算相關的8個考點被刪除，新增3個考點。被刪除的考點被編進中考內容，而新加入的考點與分子熱運動以及能量的利用有關。

2003年，“3+X”改革已在全國范圍內施行。此時，《考試說明》中熱學的考點有11個，在1994年的基礎上刪去玻意耳-馬略特定律和理想氣體的考點，加入了6個與氣體分子和熱力學定律等相關的知識點。2004年，新加入實驗“油膜法估測分子的大小”以及考點“氣體體積、壓強、溫度之間的關系”。

2009年，考點參照從《考試說明》改為新課標版的《考試大綱》，而熱學的考點也增加至15個，考點增加了固體和液體的微觀結構、飽和蒸汽和常見的熱機的工作原理。2009—2017年間考點的變化比較小，均為Ⅰ類考點，要求理解并簡單運用即可。2017年，《考試大綱》將考點“氣體溫度、壓強、體積之間的關系”設為Ⅱ類考點，要求考生能理解原理并運用原理解決實際問題。

2? ? 恢復高考以來熱學試題的演變研究

2.1? ? 熱學內容在物理卷中能力要求的變化

通過分析歷年高考的熱學題目，可以發(fā)現(xiàn)高考對熱學內容的能力要求變化：

（1）理解能力是熱學板塊的基本能力要求，每年都有考查，且在所有題型都有體現(xiàn)。

（2）推理能力和分析綜合能力的考查頻率比較相似，兩者在2002—2012年間都很少考查。原因是啟用新課標后，熱學板塊的考查難度降低，高考在此期間熱學沒有計算題，只有選擇題，所以推理能力和分析綜合能力都很少考查。

（3）用數(shù)學工具處理物理問題的能力在2002年之前有對考生進行考查，主要是針對理想氣體圖像問題。

（4）《考試大綱》中熱學板塊只有一個實驗，所以熱學實驗題較少，很少考查實驗能力。

2.2? ? 熱學內容在物理卷中所占分值的變化

恢復高考以來熱學內容在物理卷中所占分值的變化如圖1所示。

熱學內容的分值占比在1978—2019年間持續(xù)波動著，占比最高時達到16.67%，占比最低時為0%，平均占比為9.65%。變化過程大致可分為3個階段：

1978—2002年期間，熱學試題分值占比在11%上下波動，2002年達到最高占比16.67%，其他年份不低于7%。在1989—1997年間波動的幅度最小。

2003年，熱學分值占比大幅下降，并在2013年以前分數(shù)占比維持在5%左右，2008年甚至沒有考查熱學內容。

2013年，全國卷開始設置“選考題”，熱學內容的分值提高15分，分值占比也達到13.64%。然而，選考題的分值雖高，但其意義與原來的相比卻大打折扣。

2.3? ? 熱學內容的題型分布的變化

由統(tǒng)計可知（如圖2所示），恢復高考以來共有35年以選擇題的形式考查熱學內容，合計40道，幾乎每年高考都包含熱學選擇題。在2000年以前，一次考試中最多會出現(xiàn)兩道熱學選擇題，而在2000年以后，熱學選擇題維持在每年1題。

計算題同樣是熱學部分的常見題型，1987—2019年間共出現(xiàn)26道熱學計算題。熱學計算題通常一年出一道，在2000年以前幾乎每年都有熱學計算題。但從2002年（全國開始實行“3+X”高考改革）開始，熱學內容沒有再以計算題形式命題。直到2013年，熱學計算題以10分的分值再次出現(xiàn)，分值占比3-3選修模塊的三分之二。

熱學填空題出現(xiàn)的頻率較低，共計只有9道。從變化圖可知，在1992年出現(xiàn)熱學填空題后，直到2019年高考才再次考查。

實驗題的數(shù)量則更少，共出現(xiàn)4次，分別出現(xiàn)在1982年、1997年、2002年和2011年。熱學考點中只有一個實驗，即“用油膜法估測分子大小”。該考點在2019年的《考試大綱》中依然被保留，不排除在之后的高考中還被考查。

2.4? ? 熱學各知識點的重要性分布及其變化

對熱學考點的考查次數(shù)進行排序，列出考查次數(shù)最多的前五個知識點，并進行分析（見表2）。

“理想氣體”是熱學試題中考查最多、分值最高的考點。這個考點從1978年的《復習大綱》開始出現(xiàn)，完整的考點為“理想氣體，理想氣體狀態(tài)方程，理想氣體的等溫、等容和等壓過程，P-V圖、P-T圖、V-T圖”。到1994年，該考點被設為B類考點。2003年以前，幾乎每年高考都考查這個知識點，多以選擇題和計算題的形式出題。在2003年考點“理想氣體”簡化為“氣體的體積、溫度、壓強之間的關系”，并從B類考點改為Ⅰ類考點，并且在2003—2012年間只考查過一次，出題頻率大大降低。但是到了2013年，這個考點在選考題中以計算題的形式出現(xiàn)，分值達到了10分。2017年，“理想氣體”在《考試大綱》中被設為Ⅱ類考點，預計在之后的高考中會再次重點考查這個考點。

“分子熱運動”合計共考查過11次，在《考試大綱》中一直為Ⅰ類考點。第一次出題是在1986年，每隔三到四年會被考查一次，考查形式基本為選擇題。2013—2019年間，這個考點被考查了兩次，預計“分子熱運動”會再次出現(xiàn)在未來的高考物理卷上。

“能的轉化與守恒定律”這一考點共出現(xiàn)8次，出題形式都是選擇題。該考點在2000—2007年間考查的頻率最高，而最近一次出現(xiàn)在2016年的選考題。以目前的數(shù)據(jù)還不能證明“能的轉化與守恒定律”會成為?？嫉臒釋W考點。

Ⅰ類考點“阿伏伽德羅常數(shù)”合計被考查了6次，而且最后一次出現(xiàn)在2004年，之后沒有在物理卷上再次出現(xiàn)。然而，“阿伏伽德羅常數(shù)”這一知識點在高中更多地應用在化學學科中，所以在物理卷上減少考查次數(shù)也是正?，F(xiàn)象。

考點“公式Q=cm（t2-t1）和熱平衡方程的應用”最早出現(xiàn)在1987年的《復習大綱》中，1980—1987年間，該考點三次以計算題的形式出題。但很快這個考點被刪去，沒有再出現(xiàn)相關題目。2001年，該考點的計算題再次出現(xiàn)。這個知識點作為中考內容之一，預計短時間內不會再出現(xiàn)在高考物理卷上。

2.5? ? 恢復高考以來熱學試題特點分析

統(tǒng)計上述數(shù)據(jù)，可以總結規(guī)律：某個模塊的題目數(shù)量、題目類型以及命題層次與其分值占比是相對應的。若模塊的分值占比較低，則題型以選擇題和填空題為主，題量較少，對考生的能力要求較低，只需要達到了解和理解程度[3]。

分析恢復高考以來的熱學試題變化。以2002年為分界線，在此之前熱學的平均分值占比達到11%，有兩至三道試題，基本每年都有一道計算題，對考生的能力要求達到綜合分析能力層面。后來平均分值占比下降至4%，每年基本是一道選擇題，考查深度有限，所以能力要求降低到理解能力。再到2013年，熱學選擇題分值占比回到13%，題目數(shù)量雖然只有兩道，但每年都有一道計算題。目前，熱學實驗只有一個考點，恢復高考以來共考查了3次，可以推斷熱學板塊不熱衷考查實驗題。

同一個熱學考點的題目情景變化比較小，其中理想氣體的考點經常使用氣缸模型和活塞模型。較早之前考題也經常用水銀管和連通器模型，后來逐漸改為前面兩種。前期，熱學試題比較多考查能量和溫度的知識點，這類問題的情景多為實際例子，如不同質量的冰和水混合后，達到熱平衡時的溫度變化;空間站回收技術當中的能量消耗等。2000年以后，熱學試題主要集中在氣體分子熱運動方面。這些涉及到微觀知識，則更多地以實驗情景或者理想模型來命題。

3? ? 熱學典型試題的分析

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到，熱學計算題絕大部分都是使用氣缸模型來考查理想氣體狀態(tài)方程的相關知識，在近幾年的高考熱學真題更是高頻出現(xiàn)。因此，筆者選擇2015年和2019年全國卷Ⅰ中的氣缸模型作為經典例題，從解題能力以及解題思路兩個方面進行分析，指出學生在解題過程中可能出現(xiàn)的易錯點[3]。

[2019年全國卷ⅠT33（1）] 某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為理想氣體。初始時容器中空氣的溫度與外界相同，壓強大于外界?，F(xiàn)使活塞緩慢移動，直至容器中的空氣壓強與外界相同。此時，容器中空氣的溫度__________（填“高于”“低于”或“等于”）外界溫度，容器中空氣的密度__________（填“大于”“小于”或“等于”）外界空氣的密度。

解析

這道題考查的知識點是理想氣體狀態(tài)方程和熱力學定律，能力要求為理解能力、推理能力和獨立分析能力。而氣體密度比較的練習在平時較少出現(xiàn)，學生對結合理想氣體狀態(tài)方程比較的推論較為不熟悉。

由題意可得，容器與活塞絕熱性能良好，即容器內氣體與外界不發(fā)生熱交換，故ΔQ=0?；钊苿拥倪^程中，容器內氣體壓強減小，則容器內氣體正在膨脹，體積增大，氣體對外界做功，即W<0。根據(jù)熱力學第一定律可知：ΔU=ΔQ+W<0，故容器內氣體內能減小，溫度降低，低于外界溫度。

由于最終容器內氣體壓強和外界氣體壓強相同，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：

取容器外界也為m的一部分氣體，由于容器內溫度T低于外界溫度，故容器內氣體密度大于外界。

（2015年全國卷ⅠT33） 如圖（本文略），一固定的豎直氣缸由一大一小兩個同軸圓筒組成，兩圓筒中各有一個活塞，已知大活塞的質量為m1=2.50 kg，橫截面積為S1=80.0 cm2，小活塞的質量為m2=1.50 kg，橫截面積為S2=40.0 cm2;兩活塞用剛性輕桿連接，間距保持為l=40.0 cm，氣缸外大氣壓強為P=1.00×105 Pa，溫度為T=303 K。初始時大活塞與大圓筒底部相距，兩活塞間封閉氣體的溫度為T1=495 K，現(xiàn)氣缸內氣體溫度緩慢下降，活塞緩慢下移，忽略兩活塞與氣缸壁之間的摩擦，重力加速度g取10 m/s2，求：

（1）在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間，缸內封閉氣體的溫度;

（2）缸內封閉的氣體與缸外大氣達到熱平衡時，缸內封閉氣體的壓強。

分析

自從高考實行新課標，熱學的題目數(shù)量減少，但一道題會涵蓋多個知識點，同時囊括對考生的多種能力要求。以上面這道題作為例子分析。

氣缸中的活塞模型是一個高頻出現(xiàn)的熱學模型。這道題囊括的知識點有受力平衡、理想氣體狀態(tài)方程和熱力學定律。第一小題需要證明活塞下降過程中氣缸內氣壓沒有變化。由于活塞緩慢下降，所以可以把大小活塞看作一個整體，且受力平衡，從而證明此時缸內氣壓不變，再運用理想氣體狀態(tài)方程求得結果。而在第二小題中，“熱平衡”說明缸內溫度與外部空氣相同，這考查了熱力學定律的知識點：當兩物體溫度相同時，不會主動發(fā)生熱量交換，達到熱平衡狀態(tài)。下一步使用理想氣體狀態(tài)方程進行解題。

此題對學生的能力要求比較高，要求學生具備理解能力、推理能力、獨立分析能力以及運用數(shù)學解決問題的能力。理解能力是基礎，同時學生需要對比已有的解題思路進行推理。過去?？嫉臍飧讍栴}中，通過缸內一個活塞的移動實現(xiàn)氣體體積的改變。而這道題有所不同，氣缸內有兩個活塞，并且用輕桿連接兩個活塞，距離無法改變。兩個活塞處于不同直徑的圓筒中，它們同時移動時氣體體積變化的計算比傳統(tǒng)的情景更復雜。此外，分析整個過程發(fā)生，需要篩選出關鍵的題目條件，將大問題分解成若干相互聯(lián)系的小問題進行解答，這考查了考生的獨立分析能力。在第一小題中，求氣體末狀態(tài)的溫度需要知道初狀態(tài)和末狀態(tài)的其他氣體狀態(tài)參量。部分條件由題可得，部分條件需要進行計算獲得，例如氣體末狀態(tài)時的體積。雖然部分學生通常只記得理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，但學生只需要結合題目條件就可從理想氣體狀態(tài)方程得到“蓋-呂薩克公式”和“查理公式”等經驗定律，減小記憶壓力。

4? ? 熱學內容的教學啟示與備考策略

4.1? ? 教師落實基礎知識教學工作，引導學生建立知識體系

由于力學和電磁學一直以來是高考物理的重頭戲[1]，不少老師在教學中容易顧此失彼，對熱學內容教學的關注不夠。部分學生對熱學基礎概念的理解薄弱，致使知識系統(tǒng)紊亂。學生經常會出現(xiàn)能看明白答案，但無法進行獨自分析的情況，這是知識系統(tǒng)紊亂的一種表現(xiàn)。教師在教學過程中，最重要的就是落實基礎知識的教學工作，總結零散知識點，引導學生梳理概念規(guī)律的適用條件，建立起知識體系。要做好這一工作，首先要重視教材，審讀教學設計的合理性，此舉有利于老師理順教學主線，更好地安排教學計劃。大部分學生難以察覺自己混淆的概念、忽略的重要條件，這都需要教師幫助學生指出并糾正錯誤。

4.2? ? 學生積累物理模型，掌握合理的學習方法

學生要找到適合自己的學習方法，積累熱學常見模型的運用情況，分析多種解題方向。物理知識重在應用，檢驗知識掌握程度的方法是選取模型、分析總結并進行題型歸類。學生經過認真思考后，會對知識有更加深刻的印象。高三復習期間，學生采用滾動式復習法。這不僅可以盡可能地減小對知識的遺忘概率，還可以幫助理解前后章節(jié)的銜接，有利于知識系統(tǒng)的構建和鞏固。

分析綜合能力是高考考查的重點能力之一，注重考查學生分析物體運動過程的能力，這種能力需要學生在物理學習中逐步積累，所以學生平時要練習整理問題的條件，將一個復雜問題分解成幾個簡單的小問題。養(yǎng)成良好的答題習慣，有順序、有邏輯地寫下推理過程，這不僅有助于學生進行信息梳理和思考，也給閱卷老師良好的評卷體驗。

在高考使用新課標之前，高考對熱學板塊的能力要求主要為理解能力、推理能力和綜合分析能力。使用新課標后，熱學內容的考查難度降低，主要考查理解能力和推理能力，同時卷面分值占比有所下降。直到2013年高考理綜卷設置了選考題，熱學板塊的能力要求才得到回升。隨著高考和物理課程的改革，熱學內容的考查形式也在不斷變化，熱學內容也適合在各種題型中進行命題?；謴透呖家詠恚瑹釋W計算題的出現(xiàn)次數(shù)很多，且從2013年至今，熱學試題每年都包括計算題。

參考文獻：

[1]劉婧.1978年以來我國高考物理考查內容的特點及演變規(guī)律[D].重慶：西南大學碩士學位論文，2007.

[2]白祿.對近五年來高考物理選考模塊的試題特點的分析[D].重慶：重慶師范大學碩士學位論文，2015.

[3]杜占英.熱學易錯題辨析[J].高中數(shù)理化，2009（11）：43-45.

（欄目編輯? ? 陳? 潔）