問題情景 實驗本源 多元表征 學科素養——2015年福建高考理科綜合物理試題評析

曹義才 柯曉露

（1.長樂第二中學，福建 長樂 350211;2.福建教育學院基礎教育考試研究中心，福建 福州 350025）

2015年福建高考理科綜合物理試題繼續遵循全國《考試大綱》和福建省《考試說明》的要求，《考試說明》列出的108個考點（不含實驗）考查了51個，占47.2%，31個Ⅱ級要求的考點考查了28個，占90.3%，試卷突出主干知識的同時兼顧知識面的覆蓋;試卷以基礎常規題為主，以能力立意為主導，注重對考生學科素養的考查，要求考生具有一定的物理思維和知識遷移能力，總體難度較去年有所下降。文章試圖從試卷結構、試題概況、試題評析角度來探尋2015年福建理綜卷物理試題特點，為今后備考提供相關啟示。

一、試卷結構

2015年福建理綜高考試卷物理部分延續了往年的試卷結構，共13題，總分120分，分必考題和選考題兩部分。必考部分:6道選擇題，每題6分，共計36分;非選擇題題，其中實驗題2道，一小一大，18分，計算題3道，54分，共計72分。選考部分有兩個模塊（從兩個模塊中只能任選一個模塊進行解答，每一個模塊都是兩道單項選擇題，共12分。）試題類型層次分明，題型模式基本沒變。

二、試題分析

2015年福建理綜高考試卷物理部分，必考部分各題目所涉及的考點如表1所示。

表1

從知識分布上來看，試題著重考查物理學的基礎性知識和重點內容，考查的知識內容分布均衡，核心主干知識內容力學和電磁學含實驗96分，力學62分占64.6%，電學34分占35.4%，力學比重較大。

1.創設問題情境，注重思維過程

試題力求創設多角度、多層次的問題情境，全卷試題涉及的情景示意圖有一維線、二維面、三維立體空間，旨在擺脫單一思維模式，引導考生積極思考。通過情境創設和方法遷移，注重思維過程，考查考生科學思維的深度、廣度和縝密度。

圖1

例1（2015福建卷第17題）如圖1，在豎直平面內，滑道ABC關于B點對稱，且A、B、C三點在同一水平線上。若小滑塊第一次由A滑到C，所用時間為t1，第二次由C滑到A，所用時間為t2，小滑塊兩次的初速度大小相同且運動過程始終沿著滑道滑行，小滑塊與滑道的動摩擦因數恒定，則

A.t1＜t2B.t1=t2

C.t1＞t2D.無法比較t1、t2的大小

評析:這是一道以小滑塊在粗糙的滑道上運動為問題情景，考查曲面上的摩擦力做功問題，是一個難點問題。對于這個問題情境，利用微元思維，我們先考察AB曲線上的某點P，若該點的曲率半徑為ρ，切線與水平方向成θ角，小滑塊滑行的速率為vP，曲面對小滑塊的支持力為N，假設小滑塊與滑道的動摩擦因數為μ，則摩擦力f=μN，方向沿切線方向;根據牛頓運動定律，在P點的徑向方向可列出方程:N－mgcosθ=mv2P/ρ，則在AB段，速度越大，滑塊受支持力越小，摩擦力就越小。同理，考察BC曲線上某點P，徑向方向可列出方程:N′－ mgcosθ=mvP′2/ρ，速度越大，滑塊受支持力越大，摩擦力就越大，由題意知從A運動到C相比從C運動到A，在AB段速度較大，在BC段速度較小，所以可以判斷從A到C運動過程受摩擦力較小，用時短，選項A正確。

本題根據給定的物理條件創設問題情境，通過半定量和定性分析，利用學科思維方法進行分析、判斷、推理。在平常的教學中，教師除了要把知識講解透徹，更要關注物理學的科學思想方法和思維過程。

2.回歸實驗本源，注重科學探究

物理學是以實驗為基礎的科學，實驗方法是研究自然科學的最基本的方法之一。實驗題加強了對實驗基本技能、探究思想和運用已掌握的實驗技能解決問題能力的考查要求，通過“探究彈力和彈簧伸長量的關系”和“探究一小電珠在不同電壓下的電功率大小”，考查基本儀器的正確使用、實驗操作步驟、基本實驗原理和方法、數據處理和誤差分析等實驗探究能力方面進行了較全面的考查。

例2（2015福建卷第19題）（1）某同學做“探究彈力和彈簧伸長量的關系”的實驗。

③圖2是該同學所描繪的彈簧的伸長量Δl與彈力F的關系圖線，圖線的AB段明顯偏離直線OA，造成這種現象的主要原因是____________。

圖2

評析:本題是考試大綱規定的分組實驗，第3問主要考查實驗誤差分析和實驗評價，考生的答案五花八門，例如:彈簧出了問題，掛的鉤碼質量不一樣，沒有考慮彈簧的質量，彈簧伸長量接近上限等答案，甚至還有“沒有平衡摩擦力”，“沒有考慮空氣的阻力”等匪夷所思的錯誤答案。

實驗過程中出現的不完美和誤差是科學探究的重要環節。教學中要培養學生誤差分析的意識，通過對實驗原理、實驗條件、實驗裝置、實驗方案、實驗儀器、實驗操作等方面進行分析，完善實驗設計思路，弄清減小實驗誤差的途徑，努力提高實驗結果的精準度，最大限度地減少實驗誤差。

（2015福建卷第19題）（2）某學習小組探究一小電珠在不同電壓下的電功率大小，實驗器材如圖2所示，現已完成部分導線的連接。

①實驗要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中，電流表的示數從零開始逐漸增大，請按此要求用筆畫線代替導線在圖2實物接線圖中完成余下導線的連接;

圖2

圖3

②某次測量，電流表指針偏轉如圖3所示，則電流表的示數為_______A;

③該小組描繪出的伏安特性曲線如圖4所示，根據圖線判斷，將_______只相同的小電珠并聯后，直接與電動勢為3V、內阻為1Ω 的電源組成閉合回路，可使小電珠的總功率最大，其總功率的值約為_______W（保留兩位小數）。

圖4

評析:本實驗是描繪小電珠的伏安特性曲線的實驗遷移，實驗原理是一致的，第一問是實驗儀器的導線連接問題，通常情況下，這類問題答案較多，但本題增加了“要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中，電流表的示數從零開始逐漸增大”這一條件，使得連接方式就變得單一，避免了盲目地連接線路，使得答案指令性更明確。第二問時電流表的讀數問題，比較常規。第三問數據處理和有效數字的表達，電動勢為3V、內阻為1Ω的電源組成閉合回路，當外電阻和內電阻相等時，可使小電珠的總功率最大。

探究實驗題著重考查數據處理的探究能力，數據處理部分往往是考生實驗題失分的主要部分，本部分著重考查學生應用數學處理物理問題的能力，是實驗題中的計算問題。因此回歸真實數據，體驗探究，實事求是，重視數據處理和結果、誤差分析，是實驗教學的生長點。

3.問題多元表征，凸顯能力立意

高考物理試題問題情境的呈現和表述，趨向于問題表征的多元化，凸顯能力立意。多元表征包括文字表征、圖像表征、函數表征和數學公式表征等，其中圖像表征包含圖、圖片、示意圖等，數學公式表征包括符號、方程、表達式等，越來越多的高考試題運用到多種外部表征形式。

圖5

例3（2015福建卷第15題）圖5為遠距離輸電示意圖，兩變壓器均為理想變壓器，升壓變壓器T的原、副線圈匝數分別為 n1、n2，在T的原線圈兩端接入一電壓 u=Umsinωt的交流電源，若輸送電功率為P，輸電線的總電阻為2r，不考慮其它因素的影響，則輸電線上的損失電功率為

評析:本題以遠距離輸電為問題情境，呈現和表述的表征形式有:文字表征，符合表征（T、n1、n2、P、2r），函數表征（u=Umsinωt），示意圖表征（遠距離輸電示意圖）等。高考試題幾乎都有兩種及兩種以上的表征形式。由題意得:原線圈電壓的有效值為，理想變壓器不能改變功率，所以輸送電功率為P，則輸電線的電流為I=

高考試題越來越多的呈現多元表征趨勢，需要教師在日常教學中加強多元表征教學，對于同一概念或規律的學習，通過采用文字表征定義、函數表征內涵、圖像形象示意、數學簡練歸納等多種表征形式，培養學生的多元表征能力。

4.重視科學建模，考查學科素養

科學建模就是利用實體模型或過程模型或狀態模型等物理模型來幫助解決物理問題的過程，即通過形象思維上升到理性思維的過程。全卷實體模型設置有光滑軌道、粗糙軌道、有軌運動、無軌運動等，涉及到物理模型有:光的色散模型、天體圓周運動模型、理想變壓器、導體切割模型、滑塊滑板（小車）模型、類平拋運動模型等。

圖6

例4（2015福建卷第22題）如圖6，絕緣粗糙的豎直平面MN左側同時存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，電場方向水平向右，電場強度大小為E，磁場方向垂直紙面向外，磁感應強度大小為B。一質量為m、電荷量為q的帶正電的小滑塊從A點由靜止開始沿MN下滑，到達C點時離開MN做曲線運動。A、C兩點間距離為h，重力加速度為g。

（1）求小滑塊運動到C點時的速度大小vC;

（2）求小滑塊從A點運動到C點過程中克服摩擦力做的功Wf;

（3）若D點為小滑塊在電場力、洛倫茲力及重力作用下運動過程中速度最大的位置，當小滑塊運動到D點時撤去磁場，此后小滑塊繼續運動到水平地面上的P點。已知小滑塊在D點時的速度大小為vD，從D點運動到P點的時間為t，求小滑塊運動到P點時速度的大小vP。

評析:帶正電的小滑塊從A點運動到C點的過程模型是勻變速直線運動，可以用勻變速直線運動規律和動能定理分析，解答題目第二問從A點運動到C點過程中克服摩擦力做的功Wf;小滑塊運動到C點時狀態模型恰好離開豎直平面MN，即水平方向合外力為零（Bqv=qE），可以分析得出C點時的速度大小vC。緊接著小滑塊C點時離開MN做曲線運動，到D點速度最大且同時撤去磁場，從D點運動到P點的過程模型是類平拋運動，根據動能定理和類平拋運動規律聯立求解。

科學建模是將復雜問題簡單化、形象化、模型化，是揭示原型特征和本質的一種科學思想方法，其主要特點:對實際問題簡化為物理原型，再現原型的規律本質。在實際教學過程中要加強科學建模能力的培養，有效提升學生的物理學科素養。

總體來說，2015年福建高考理綜試卷的物理試題命題指導思想符合選拔性考試的規律和考試大綱的要求;體現了普通高中物理新課程理念，反映課程標準的整體要求;注重基礎知識和基本能力的考查，著重考查考生的科學素養、實驗能力、建模能力以及運用所學知識分析和解決實際問題的能力;體現了試卷的選拔功能，同時對中學物理教學具有良好的導向作用。

[1]教育部.普通高中物理課程標準（實驗）[S].北京:人民教育出版社，2003.

[2]2015年福建省普通高等學校招生全國統一考試福建省理科綜合考試說明[S].福州:福建教育出版社，2015.

[3]羅翀.2012年福建高考物理試題評析與探討[J].物理教學探討，2012（11）.

[4]陳成波.2014年福建高考理科綜合物理試題評析[J].中學物理教學參考，2014（9）.