韋征 黃福

[摘 要]2021年高考全國甲卷物理試題著重考查學生的核心素養(yǎng)和關鍵能力。試題情境設置突顯物理的應用價值，考查方式相對靈活。文章通過分析2021年高考全國甲卷物理試題的特點，對2022年高考備考提出建設性意見。

[關鍵詞]2021年高考全國甲卷;物理觀念;關鍵能力

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2022）05-0041-03

2021年高考全國甲卷物理試題體現高考命題總的指導思想：以立德樹人為根本任務，堅持德智體美勞全面發(fā)展，深化基礎性，優(yōu)化情境設計，強化關鍵能力考查，增強試題開放性和靈活性，引導學生減少死記硬背和機械刷題，促進素質教育發(fā)展。試題突出對物理觀念、科學思維、科學探究等核心素養(yǎng)的考查，提高了對分析真實情境能力的要求，在情境中體現了對科學態(tài)度與責任的要求，很好地體現了高考對物理教學的導向作用。物理學科核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態(tài)度與責任。高考試題對學科核心素養(yǎng)要求的導向作用不容忽視。

一、試題特點分析

（一）深化物理觀念的考查

試題以考查物理學科核心素養(yǎng)為主，在物理觀念上考查質點、電場、磁場等物質觀，勻變速直線運動、平拋運動、圓周運動等運動觀，以及相互作用觀和能量觀。具體的知識點方面，重點考查了動摩擦因數、加速度、功和能等核心概念，勻變速直線運動規(guī)律、牛頓運動定律、動能定理等重要規(guī)律，除動量守恒外其他主干知識都涉及了。

[例1]（2021年高考全國甲卷第14題） 如圖1，將光滑長平板的下端置于鐵架臺水平底座上的擋板[P]處，上部架在橫桿上。橫桿的位置可在豎直桿上調節(jié)，使得平板與底座之間的夾角[θ]可變。將小物塊由平板與豎直桿交點[Q]處靜止釋放，物塊沿平板從[Q]點滑至[P]點所用的時間[t]與夾角[θ]的大小有關。若由30°逐漸增大至60°，物塊的下滑時間[t]將（ ）。

A.逐漸增大? ? ? ? ? ? ? ? ?B.逐漸減小

C.先增大后減小 ? ? ? ? ?D.先減小后增大

該題創(chuàng)設了平板架在鐵架臺上的真實情境，需要學生建立斜面模型，分析“斜面傾角發(fā)生變化”這一條件。試題體現了課標對物理觀念的要求，考查學生在實際情境中構建模型的能力，考查學生對運動和相互作用觀的掌握程度。試卷中其他題目如第15題的旋轉紐扣、第18題的“天問一號”探測器三次近火制動以及第22題的測量小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數等都體現了高考對物理觀念的考查。

（二）強化關鍵能力的考查

1.對理解能力的要求提高。理解知識的意義，把握物理情境的本質特征，能將知識與情境聯系起來，并運用已有的知識和方法解決問題的能力屬于理解能力。2021年高考全國甲卷加強了這方面能力的考查，全卷一共3401個字、16個圖表，文字量比2020年高考全國Ⅲ卷增加了20%，并且文字理解的難度也增大了。第23題的字數是546個，第24題歷年來都是較簡單的題目，而2021年該題的字數卻達到了335個，大大增加了閱讀量，加大了對學生理解能力的考查。學生要從幾百個字中找到“小車通過第30個減速帶后，在相鄰減速帶間的平均速度均相同”這一關鍵表述，還要理解、分析關鍵表述，進而挖掘隱含條件，這對能力的要求非常高。

2.突出對運算能力的考查。推理論證能力不僅包括根據已有知識對物理情境進行分析和推理的能力，還包括數學推演能力即運算能力。2021年高考全國甲卷對推理能力和應用數學解決物理問題的能力的要求比歷年都高，對運算能力的要求明顯增大，整卷共6道題涉及數值運算，選擇題有5道題涉及運算，第1題就要用到三角函數的二倍角公式，兩道實驗題都有復雜的運算，計算題的計算量與歷年相當，選做題兩個小題也都涉及運算，振動和波的計算題中振動的相位不是特殊相位，也增大了計算的難度。運算量大是2021年高考全國甲卷的一大特點，而且所涉及的數據都是源于真實情境的數據，這對學生的能力提出了更高的要求，而對學生的考試心理也是很大的考驗。

[例2]（2021年高考全國甲卷第18題） 2021年2月，執(zhí)行我國火星探測任務的“天問一號”探測器在成功實施三次近火制動后，進入運行周期約為1.8×105 s的橢圓形停泊軌道，軌道與火星表面的最近距離約為2.8×105 m。已知火星半徑約為3.4×106 m，火星表面處自由落體的加速度大小約為3.7 m/s2，則“天問一號”的停泊軌道與火星表面的最遠距離約為（ ）。

A. 6×105 m B. 6×106 m

C. 6×107 m D. 6×108 m

該題考查萬有引力的近似計算，難點在于數值運算——開立方，但四個選項的數據有數量級差別，只需估算數量級即可，估算時還需要理解近地點的距離（105 m）相對半長軸（107 m）是可以忽略不計的。該題的數據是真實的天文數字，對學生數據處理和運算能力要求是很高的，符合新課改對學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求。同時“天問一號”探測器的情境拓展了學生的知識視野，促進學生關注國家科技發(fā)展情況，體現科學態(tài)度與責任的核心素養(yǎng)。

[例3]（2021年高考全國甲卷第22題） 為測量小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數，一同學將貼有標尺的瓷磚的一端放在水平桌面上，形成一傾角為[α]的斜面（已知[sin α =0.34]，[cos α =0.94]），小銅塊可在斜面上加速下滑，如圖2所示。該同學用手機拍攝小銅塊的下滑過程，然后解析視頻記錄的圖像，獲得5個連續(xù)相等時間間隔（每個時間間隔[ΔT=0.20 s]）內小銅塊沿斜面下滑的距離[si]（[i=1]，2，3，4，5），如下表所示。

[[s1] [s2] [s3] [s4] [s5] 5.87 cm 7.58 cm 9.31 cm 11.02 cm 12.74 cm ]

由表中數據可得，小銅塊沿斜面下滑的加速度大小為 m/s2，小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數為 。（結果均保留2位有效數字，重力加速度大小取9.80 m/s2）

該題的難點也是計算。題目所給的數據是真實實驗中的數據，對實驗教學有良好的導向作用。這就要求教師在日常教學中要讓學生真做實驗，處理真數據，不能因為計算而簡化實驗數據。

3.弱化模型的直接應用，強化推理論證能力的考查。2021年高考全國甲卷幾乎沒有考題是模型或二次結論的直接應用，答題時需要學生建立模型，并根據已掌握的知識和規(guī)律進行推理論證。試題突顯的是依靠刷題總結二次結論難以拿高分，真正考查運算能力、分析情境建模的能力以及推理論證能力等關鍵能力。

[例4]（2021年高考全國甲卷第16題） 兩足夠長直導線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內，[EO]與[O'Q]在一條直線上，[PO']與[OF]在一條直線上，兩導線相互絕緣，通有相等的電流[I]，電流方向如圖3所示。若一根無限長直導線通過電流[I]時，所產生的磁場在距離導線[d]處的磁感應強度大小為[B]，則圖中與導線距離均為[d]的[M]、[N]兩點處的磁感應強度大小分別為（ ）。

A. B、0 B. 0、2B C. 2B、2B D. B、B

該題考查磁場的疊加，但題目不是簡單電流磁場的疊加，給的是兩段足夠長的直角導線，需要學生分析論證可以將其等效成兩根無限長直導線，再將兩根無限長直導線的磁場疊加。

[例5]（2021年高考全國甲卷第21題） 由相同材料的導線繞成邊長相同的甲、乙兩個正方形閉合線圈，兩線圈的質量相等，但所用導線的橫截面積不同，甲線圈的匝數是乙的2倍?，F兩線圈在豎直平面內從同一高度同時由靜止開始下落，一段時間后進入一方向垂直于紙面的勻強磁場區(qū)域，磁場的上邊界水平，如圖4所示。不計空氣阻力，已知下落過程中線圈始終平行于紙面，上、下邊保持水平。在線圈下邊進入磁場后且上邊進入磁場前，可能出現的是（ ）。

A.甲和乙都加速運動

B.甲和乙都減速運動

C.甲加速運動，乙減速運動

D.甲減速運動，乙加速運動

該題考查牛頓第二定律在電磁感應現象中的應用，是常規(guī)的電磁感應力學綜合問題。該題突破常規(guī)模型的點在于題目的條件是兩線圈導線的材料相同而橫截面積不同。這就無法利用已有模型的結論，需要將導線框的質量、電阻分別用密度、電阻率表示出來，這樣才能得到線圈進入磁場后運動的加速度的完整表達式，進而比較其大小。此題對學生的推理論證能力要求較高。

（三）考查方式有新拓展

1.創(chuàng)設情境化問題。本文將情境分為學習探索情境和生活實踐情境。學習探索情境包括物理學史問題、課程標準和教材中的典型問題和科學探究的問題。生活實踐情境包括與大自然相關的物理現象、與生產生活緊密聯系的物理問題以及國家重大科技工程等科技前沿。2021年高考全國甲卷有7道題創(chuàng)設了情境，其中有學生熟悉的情境，如“斜面”（有4個小題涉及）等，也有學生不熟悉的情境，如“旋轉紐扣”“50個減速帶”等。與歷年高考試卷相比，2021年高考全國甲卷的生活實踐情境增多了，這樣可以引導學生在學習過程中關注生活，注重學以致用。通過情境化問題的創(chuàng)設，既考查學生理解能力、建模能力、分析和解決實際問題的能力，又引導學生注重研究實際問題，解決實際問題。

[例6]（2021年高考全國甲卷第24題）如圖5，一傾角為[θ]的光滑斜面上有50個減速帶（圖中未完全畫出），相鄰減速帶間的距離均為[d]，減速帶的寬度遠小于[d];一質量為[m]的無動力小車（可視為質點）從距第一個減速帶[L]處由靜止釋放。已知小車通過減速帶損失的機械能與到達減速帶時的速度有關。觀察發(fā)現，小車通過第30個減速帶后，在相鄰減速帶間的平均速度均相同。小車通過第50個減速帶后立刻進入與斜面光滑連接的水平地面，繼續(xù)滑行距離[s]后停下。已知小車與地面間的動摩擦因數為[μ]，重力加速度大小為[g]。

（1）求小車通過第30個減速帶后，經過每一個減速帶時損失的機械能;

（2）求小車通過前30個減速帶的過程中在每一個減速帶上平均損失的機械能;

（3）若小車在前30個減速帶上平均每一個損失的機械能大于之后每一個減速帶上損失的機械能，則[L]應滿足什么條件？

該題考查學生對能量和功能關系的理解情況和運用能力。命題者在陳述中不斷重復50個減速帶、前30個減速帶、第30個減速帶等，目的是增加閱讀和審題的難度。解題的關鍵是“在相鄰減速帶間的平均速度均相同”。學生需分析小車在兩個減速帶之間的運動：小車在相鄰減速帶之間的運動完全相同，經過一個減速帶后到經過下一個減速帶后的過程中重力勢能減少量等于經過減速帶時損失的能量。本題對推理能力的要求很高，創(chuàng)設50個減速帶的生活情境，將教學從解題引導到解決問題。減速帶出現在試題中也可以強化學生的安全意識。

2.創(chuàng)新命題方式。試題條件的呈現方式和情境的創(chuàng)設都比較新穎，與歷年試題的常規(guī)模式相比有變化。如第17題考查衰變的次數，創(chuàng)新了試題的呈現方式，不再是用文字描述衰變的信息而是給出原子核經過衰變后的中子數和質子數的圖像，要求學生讀圖獲取質子數的變化信息，推出電荷量變化，進而推出衰變次數。第22題是測量動摩擦因數的實驗，但實驗的情境也有所創(chuàng)新，設置為銅塊在瓷磚上運動。第24題考查的基本模型是斜面，而題目設計了小車通過50個減速帶的情境，要求學生建立勻變速直線運動模型，考查了學生靈活運用牛頓第二定律和運動學公式或動能定理的能力;兩個選做題的第一小題都將常規(guī)的選擇題形式改成了填空題。第34題一改多年考查“幾何光學”的習慣，考查學生不太熟悉的“振動與波”，要求學生能挖掘“此后每隔[Δt=0.6 s]兩者偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同”這一隱含條件，建立起質點[A]、[B]振動的關系，振動的相位不是特殊相位，這在歷年高考中也是很少見的。這些命題方式的變化也預示著高考靈活變通的考查方向。

二、2022年高考物理備考建議

高中物理的教與學應以高考試題為導向，回歸教材，真做實驗，立足“核心知識和基本能力”的學習與掌握，提升學科核心素養(yǎng);要不斷改進教學方法，以問題探究為基礎，以過程探究為主線，以方法探究為中心，把“提高解題能力”轉變?yōu)椤疤岣邌栴}解決能力”，真正提升學生的學科核心素養(yǎng)。

1.夯實基礎，注重對概念規(guī)律的理解，挖掘其本質，能夠推導規(guī)律，避免通過背誦來學習概念和規(guī)律。加強對實際情境的分析和討論，在生活中提取模型，幫助學生建立物理觀念。

2.適當增加開放性題目，減少機械刷題，真正培養(yǎng)學生解決問題的能力，而非解答題目的能力。2021年高考全國甲卷的試題在情境方面邁出了一大步，教師在教學中不要唯模型論，課堂上可以讓學生對開放性問題進行討論，發(fā)表意見，培養(yǎng)學生解決問題的能力，使學生不只是會解模型題。

3.注重實驗，重視實驗報告的撰寫和實驗數據的處理。實驗能體現學生的綜合能力，在實驗過程中可以培養(yǎng)學生解決問題的能力，不能以實驗題代替實驗。2021年高考全國甲卷的實驗題是真實驗，數據是真數據，而這一點在以前的教學中往往是被忽視的。

4.重視深度學習。深度學習是一種促進學生高階思維發(fā)展的學習活動，它以深層次問題為核心，以高階思維發(fā)展和實際問題解決為目標，在已有知識的基礎上，整合新知識，在解決問題的同時提升思維能力和創(chuàng)新意識。它不是淺層次的刷題復習，而是以知識為核心，通過深入解決問題達到學習目的。

（責任編輯 易志毅）