浙江物理選考3年4卷能力考核解密

浙江 賈方征

(作者單位：浙江省衢州市菁才中學)

悟真題，明態勢，重歸結，善挖掘，推專題，提效能。

浙江物理選考3年4卷能力考核解密

基于物理核心素養的考核，是浙江物理高考選考的目標之一，特別是學生通過物理學習內化而成的必備品格和關鍵能力，更是學生科學素養的關鍵成分。浙江物理選考要考核哪些關鍵能力，選考3年4卷能力考核態勢怎樣，選考該如何進行能力備考？

一、能力考核要求范例

根據《浙江省物理選考考試標準(2014版)》，物理選考注重考核與本學科相關的關鍵能力，主要包括以下6個方面：

1.記憶識別能力

能再認或表述所學物理知識，包括高中物理課程中的重要現象、重要實驗、著名物理學家、重要的物理常量，常見的元器件，概念的定義、符號、單位和規律的表達式和圖示等。

【例1】(浙江物理選考2017年4月卷必考題3)下列描述正確的是

( )

A．開普勒提出所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓

B．牛頓通過實驗測出了萬有引力常數

C．庫侖通過扭秤實驗測定了電子的電荷量

D．法拉第發現了電流的磁效應

【答案】A

【點評】本題是對重要的物理學家與物理史實的記憶識別能力的考核，屬容易題。

2.認識理解能力

能理解和掌握物理概念和規律，包括了解物理概念、規律的引入背景,明確它們的物理意義、文字表達、圖象表述、數學表達式、適用范圍和條件，區分相近的物理概念，并能運用概念和規律解釋物理問題。

【例2】(浙江物理選考2016年4月卷加試題16)在光電效應實驗中，采用極限頻率為νc=5.5×1014Hz鈉陰極，已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s，電子質量m=9.1×10-31kg。用頻率ν=7.5×1014Hz的紫光照射鈉陰極產生光電子的

( )

A．動能的數量級為10-19J

B．速率的數量級為108m/s

C．動量的數量級為10-27kg·m/s

D．德布羅意波長的數量級為10-9m

【答案】AD

3.建立模型能力

能運用物理學的研究方法(理想化、等效、對稱和近似處理等)，研究實際問題，并將其轉換成簡明、典型的物理情景或物理模型。

【例3】(浙江物理選考2017年4月卷必考題13)圖1中給出了某一通關游戲的示意圖。安裝在軌道AB上可上下移動的彈射器，能水平射出速度大小可調節的彈丸，彈丸射出口在B點的正上方，豎直面內的半圓弧BCD的半徑R=2.0 m，直徑BD水平且與軌道AB處在同一豎直面內，小孔P和圓心O連線與水平方向夾角為37°。游戲要求彈丸垂直于P點圓弧切線方向射入小孔P就能進入下一關。為了能通關，彈射器離B點的高度和彈丸射出的初速度分別是(不計空氣阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8)

( )

【答案】A

4．應用數學能力

能根據具體問題列出物理量之間的關系式，進行推導和求解，并根據結果得出物理結論；必要時能運用幾何圖形、函數圖象進行表達和分析。

( )

【答案】B

5．實驗探究能力

能根據實驗目的和要求，運用所學的物理知識和方法，設計較簡單的實驗方案；會正確選擇和使用儀器、器材，合理安排實驗步驟；會控制實驗條件，正確觀察研究對象發生變化的過程和特征；能正確測量和讀數，處理實驗數據，并獲得正確結論；能初步分析誤差。

【例5】(浙江物理選考2017年4月卷必考題15)小明用電學方法測量電線的長度。首先，小明測得電線銅芯的直徑為1.00 mm，估計其長度不超過50 m(已知銅的電阻率為1.75×10-8Ω·m)。

現有如下實驗器材：①量程為3 V、內阻約為3 kΩ的電壓表；②量程為0.6 A、內阻約為0.1 Ω的電流表；③阻值為0～20 Ω的滑動變阻器；④內阻可忽略、輸出電壓為 3 V的電源；⑤阻值為R0=4.30 Ω的定值電阻，開關和導線若干。

小明采用伏安法測量電線電阻，正確連接電路后，調節滑動變阻器，電流表的示數從0開始增加，當示數為0.50 A時，電壓表示數如圖3所示，讀數為________V。根據小明測量的信息，圖4中P點應該________(填“接a”“接b”“接c”或“不接”)，Q點應該________(填“接a”“接b”“接c”或“不接”)。小明測得的電線長度為________m。

【答案】2.50 接b接a31.4

【點評】本題主要考查電表讀數能力、伏安法測電阻電路及滑動變阻器的連接能力、電阻定義式與電阻定律的數據運算能力，屬較難題。

6．分析綜合能力

能對所遇到的問題進行具體分析、研究，弄清其中的物理狀態、物理過程和物理情境，找出起重要作用的因素及有關條件；能夠把一個復雜問題分解為若干較簡單的問題，找出它們之間的聯系；能夠提出解決問題的方法，靈活地運用多個物理規律進行判斷、推理，從而獲得結論。

【例6】(浙江物理選考2016年4月卷加試題23)某同學設計了一個電磁推動加噴氣推動的火箭發射裝置，如圖5所示。豎直固定在絕緣底座上的兩根長直光滑導軌，間距為L。導軌間加有垂直導軌平面向里的勻強磁場B。絕緣火箭支撐在導軌間，總質量為m，其中燃料質量為m′，燃料室中的金屬棒EF電阻為R，并通過電刷與電阻可忽略的導軌良好接觸。

引燃火箭下方的推進劑，迅速推動剛性金屬棒CD(電阻可忽略且和導軌接觸良好)向上運動，當回路CEFDC面積減少量達到最大值ΔS，用時Δt，此過程激勵出強電流，產生電磁推力加速火箭。在Δt時間內，電阻R產生的焦耳熱使燃料燃燒形成高溫高壓氣體。當燃燒室下方的可控噴氣孔打開后，噴出燃氣進一步加速火箭。

(1)求回路在Δt時間內感應電動勢的平均值及通過金屬棒EF的電荷量，并判斷金屬棒EF中的感應電流方向；

(2)經Δt時間火箭恰好脫離導軌，求火箭脫離時的速度v0；(不計空氣阻力)

(3)火箭脫離導軌時，噴氣孔打開，在極短的時間內噴射出質量為m′的燃氣，噴出的燃氣相對噴氣前火箭的速度為u，求噴氣后火箭增加的速度Δv。(提示：可選噴氣前的火箭為參考系)

【點評】本題主要考核運用物理規律(電學中的法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律，力學中的動量定理、動量守恒定律)綜合解決實際問題的能力。多規律、大綜合、高難度是其最大的特點，屬難題。

二、能力考核要求態勢

研讀浙江物理選考2017年4月卷，與2015年10月卷、2016年4月卷、2016年10月卷相比，其能力考核要求及命題態勢具備以下特點：

1.選擇題——更加注重能力綜合性的考核

2015年與2016年的3卷必考單選題，知識考點較單一，能力綜合度不高，2017年則有了量與質的提升，考點不僅是某一模塊的綜合，更多的是力電板塊的融合，能力考核更是識別、理解、分析、探究等多種能力的整合。

【例7】(浙江物理選考2017年4月卷必考題11)如圖6所示，設行星繞太陽的運動是勻速圓周運動，金星自身的半徑是火星的n倍，質量為火星的k倍。不考慮行星自轉的影響，則

( )

C.金星繞太陽運動的加速度比火星小

D.金星繞太陽運動的周期比火星大

【答案】B

【點評】本題主要考核行星在理想情形下(圓軌道，萬有引力提供向心力；忽略自轉，萬有引力等于重力)的建模能力，星球第一宇宙速度的推導與理解能力，不同行星圓周運動參量的理解與區分能力，有效整合了萬有引力與航天章節的主要規律與核心公式。

【例8】(浙江物理選考2017年4月卷必考題8)如圖7所示，在豎直放置間距為d的平行板電容器中，存在電場強度為E的勻強電場。有一質量為m、電荷量為+q的點電荷，從兩極板正中間處靜止釋放，重力加速度為g。則點電荷運動到負極板的過程

( )

D.電場力所做的功為W=Eqd

【答案】B

【點評】本題是力電綜合題，涵蓋受力分析、力的合成、牛頓第二定律、運動合成與分解、自由落體運動、靜電力做功等考點，綜合考查分析理解、等效替代、運動建模、數學運算等多種能力。

2.實驗題——更加注重能力創新性的考核

3年4卷選考實驗題中的2道必考題(必修模塊，一力一電)與1道加試題(選修模塊)，絕大多數源于課本與考試標準要求的11個必考與8個加試實驗。2017年4月卷的實驗題，在重視設計原理與操作技能考查的同時，更加突出遷移、探究等創新能力的考核。

【例9】(浙江物理選考2017年4月卷加試題21)(1)為完成“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”的實驗，必須要選用的是________(多選)。

A．有閉合鐵芯的原副線圈

B．無鐵芯的原副線圈

C．交流電源

D．直流電源

E．多用電表(交流電壓擋)

F．多用電表(交流電流擋)

用匝數na=60匝和nb=120匝的變壓器，實驗測量數據如下表，

Ua/V1．802．803．804．90Ub/V4．006．018．029．98

根據測量數據可判斷連接電源的線圈是________(填“na”或“nb”)

(2)如圖8所示的裝置做“探究感應電流方向的規律”實驗，磁體從靠近線圈的上方靜止下落。當磁體運動到圖示位置時，流過線圈的感應電流方向從________(填“a到b”或“b到a”)。在磁體穿過整個線圈的過程中，傳感器顯示的電流i隨時間t的圖象應該是________。

【答案】(1)ACEnb(2)b到aA

【點評】(1)本小題主要考核變壓器實驗的器材選擇能力，以及數據分析探究能力。其創新性體現在電壓比與匝數比不相等，考查的是非理想(有漏磁、鐵芯發熱)變壓器的實際工作原理，可判定數值大的Ub為原線圈兩端電壓，線圈nb接的是電源。

(2)本小題主要考核感應電流方向實驗的現象判斷能力與電流圖象的分析探究能力。涉及磁通量、楞次定律、安培定則、感應電動勢、感應電流等考點的考查，創新性主要體現在對課本基礎實驗的深化與量化上。

3.計算題——更加注重能力應用性的考核

3年4卷選考計算題中的2道必考題(力學板塊)與 2道加試題(電磁板塊)，均具有多過程、多規律、重綜合、重應用的特點。尤其是2017年4月卷的加試計算題，更加突出靈活應用多個物理與數學規律的能力。

(1)求磁感應強度B的大小；

(2)求電子流從P點射出時與y軸負方向的夾角θ的范圍；

(3)當UAK=0時，每秒經過極板K上的小孔到達極板A的電子數；

(4)畫出電流i隨UAK變化的關系曲線。

根據(3)問可得飽和電流大小imax=ne=0.82Ne，電流i隨UAK變化的曲線如圖12所示。

【點評】本題主要考核建立模型(磁聚焦、類平拋)能力、分析綜合(多過程、多情景)能力、應用數學(幾何、三角、圖象)能力。明晰磁聚焦模型的條件(圓周軌道半徑=圓形磁場半徑)，熟練畫出臨界電子運動軌跡圖，熟知光電效應光電流i-U圖象，善于運用幾何圖形、函數圖象進行分析與表達，這些應用模型、應用作圖、應用數學、應用規律的實踐力與遷移力，是2017年選考計算題的最大特色。

三、能力考核備考方略

在認真研究3年4卷選考真題基礎上，切實領悟 2017年 4月卷的命題趨勢，以物理選考標準為綱，以物理教材為本，在用心盡力備考的同時，需關注以下幾點：

1.分類歸結，精準識別

表1 常見物理量的比值定義式與決定式

2.構建導圖，全局把控

對于力學與電學中重要或疑難板塊，如“勻變速直線運動” “牛頓運動定律” “平拋運動” “圓周運動” “機械能守恒定律” “靜電場” “磁場” “電磁感應”等章節，通過構建網絡導圖方式，把核心的規律、公式或問題串接在一起，達到融會貫通、把握全局的目的。

如“萬有引力與航天”章節，主要涉及四大模型的重要規律、公式與問題，通過網絡導圖呈現出來(見圖13)，層次分明，主次清晰，具有發現弱點、突出重點、化解難點的功效。

3.多維設問，深度挖掘

對于一些典型的力電綜合題，通過改變題設條件，變更物理模型，多角度設問，多方位思考，通過深度挖掘并設問，切實提升建模、綜合、分析問題的能力。

如圖14所示，電荷量分別為+Q和-Q兩個點電荷，距離為d，固定在同一水平面上。在它們的豎直中垂線上對稱固定一根長為d、內壁光滑的絕緣細管，當一電荷量為+q的小球以初速度v0從管口射入時：

(1)小球做什么運動，到達細管中點時速度多大，在管中小球受到的庫侖力最大值是多大，管壁對小球的彈力最大值是多大？運動過程中小球機械能、電勢能如何變化？

(2)若將絕緣細管對稱固定在兩點電荷之間的水平中垂線上，則小球做什么運動，初始位置小球受到的庫侖力多大，運動過程小球受到的庫侖力怎么變化？小球機械能、電勢能如何變化？

(3)若將絕緣細管水平固定在兩點電荷之間的連線上，則小球做什么運動，運動過程小球受到的庫侖力怎么變化？小球機械能、電勢能如何變化？

(4)若兩點電荷的電荷量均為+Q，絕緣細管對稱固定在豎直中垂線(水平中垂線或點電荷連線)上時，則小球做什么運動，小球受到的庫侖力如何變化，小球的電勢能如何變化？管壁對小球的彈力最小值是多大？

(5)若兩點電荷的電荷量均為-Q，絕緣細管對稱固定在水平中垂線(豎直中垂線或點電荷連線)上時，則小球做什么運動，小球受到的庫侖力如何變化，小球的電勢能如何變化？管壁對小球的彈力最小值是多大？

通過細管空間位置的變更，通過電荷正負的更改，通過設問角度的變換，有效考查了庫侖定律、電場強度、電勢能及受力分析、牛二定律、能量守恒等力電綜合素養。

4.強化原理，推陳出新

必考與選考部分的實驗，大多數源于課本與考綱要求的實驗，對于這些經典實驗，除了洞悉設計原理、熟悉器材與裝置、熟練讀數與作圖技能外，更需要在強化原理、傳承經典基礎上，著力求新求變、推陳出新。

再如，利用伏安法“測量導線電阻”、“描繪小燈泡伏安特性曲線”、“測量電源電動勢與內阻”實驗，除了會設計電路、會選擇器材、會連接實物、會電表讀數、會作U-I圖、會求解R、P或E、r，更需要在拓展創新上做文章：(1)實驗故障剖析。能根據實驗現象，分析判斷故障成因。(2)深化圖象內涵。“描繪小燈泡伏安特性曲線”中，小燈泡的P-U、P-U2；P-I、P-I2、P-R圖形如何；“測量電源電動勢與內阻”實驗中，電源輸出功率P-U、P-I、P-R圖形如何。(3)電表等效替代。在上述3個實驗中，如果缺少電壓表或電流表，如何等效替換？(見表2)

表2 電壓表與電流表的等效替代

5.縱橫串并，高瞻遠矚

以某一物理量為主體，以點串線、以線帶面，把相關或相近規律縱橫融合，切實提升綜合理解能力與分析應用能力。如安培力是電磁板塊的核心概念，逢卷必考，關聯度高，綜合性強，值得深究。圖15是以安培力方向、大小、做功、沖量為主線，以電路、電磁感應為背景，從力與運動、功與能量、沖量與動量的角度，串接起相關考點與規律，達成縱橫通融的意境。

建議以3～4人小組為團隊，選取力、加速度、位移、速度、時間、電場強度、靜電力、感應電動勢、電流、電壓、電阻、磁感應強度、洛倫茲力中的某一物理量為研究對象，進行考點規律串接比賽并展示評比，是激發學生想象力、設計力、應用力、創造力的有效舉措。

6.專題演練，有效突破

選考考試標準規定的14個d級(綜合應用)考點，是選考計算題的核心考點，對于這些重點與難點板塊，運用專題講練方法，通過典題剖析與拓展，領悟物理模型特質，強化規律應用能力。

備考中可精選以下專題進行講練測：(1)勻變速直線運動(多過程)與牛頓第二定律的綜合應用；(2)平拋運動、圓周運動與動能定理、能量守恒定律的綜合應用；(3)數學方法(一元二次方程、二次函數、不等式、三角函數、正余弦定理、導數等)在物理問題中的應用；(4)帶電粒子在電磁場(組合場、疊加場)中的運動；(5)帶電粒子的磁聚焦、磁發散問題；(6)感生電磁感應問題；(7)導體棒轉動切割問題；(8)動量定理、動量守恒定律在電磁感應中的應用。以上專題，可根據學生的基礎與學情，選擇幾個加以演練，突破選考疑難課題，全面提升選考備考效能。

(作者單位：浙江省衢州市菁才中學)