2018年高考試題注重對核心素養(yǎng)的考查
——以2018年高考物理選擇題和實驗題為例

■北京市豐臺區(qū)第二中學 公衍錄(特級教師)

2018年高考全國卷中的物理試題堅持立德樹人,嚴格遵循考試大綱的要求,聚焦主干內容,注重對考生核心素養(yǎng)的考查。下面以2018年高考物理試題中的選擇題和實驗題為例說明。

一、對物理觀念的考查

2018年高考全國卷中物理試題增加了對物理基本概念、基本規(guī)律定性理解的試題,適當減少了復雜的運算,引導備戰(zhàn)2019年高考的考生加強對基礎知識的理解和掌握。試題要求考生從物理觀念(包括物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等要素)的視角思考問題,促進考生物理觀念的形成與發(fā)展。

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

A.與它所經歷的時間成正比

B.與它的位移成正比

C.與它的速度成正比

D.與它的動量成正比

解析：由動能的定義式Ek=m v2和v2=2a x可推導出Ek=max。

答案：B

點評：本題以高鐵在啟動階段做勻加速直線運動為情景,要求考生尋找動能分別與時間、位移、速度、動量之間的關系。考查了時間、位移、速度、動量、動能等物理概念,側重考查物理學科核心素養(yǎng)中的物理觀念。

圖1

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

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動路徑垂直,對木箱不做功,只有拉力和摩擦力對木箱做功。由動能定理得WF+Wf=m v2-0,摩擦力又做負功,故拉力做的功等于木箱獲得的動能與木箱克服摩擦力做的功之和,即木箱獲得的動能一定小于拉力做的功。木箱獲得的動能與其克服摩擦力做功的大小關系不能確定。

答案：A

點評：本題不涉及定量的計算,著重考查考生對功的定義、動能定理等基本物理概念和基本物理規(guī)律的理解。在復習備考時同學們需要利用能量觀念解決問題,促進物理學科核心素養(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。設小球a、b所帶電荷量的比值的絕對值為k,則( )。

A.小球a、b的電荷同號,k=

B.小球a、b的電荷異號,k=

C.小球a、b的電荷同號,k=

D.小球a、b的電荷異號,k=

解析：當小球c所受a、b對它的庫侖力的合力與小球a、b連線平行時,由知場強如圖3甲或乙所示,所以小球a、b的電荷一定異號。由圖知,又有,解得

答案：D

圖3

點評：本題可以根據(jù)場強、場強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。旨在檢測考生的相互作用觀念,在復習備考中同學們需要回歸教材中的基礎內容,夯實學習基礎。

二、對科學思維的考查

科學思維包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新等要素。

1.加強對模型建構能力的考查。

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

例4(全國Ⅱ卷)2018年2月,我國500m口徑射電望遠鏡(天眼)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J 0318+0253”,其自轉周期T=5.19m s。假設星體為質量均勻分布的球體,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：設星體半徑為r,選星體表面處一小塊物體為研究對象,若星體穩(wěn)定自轉不瓦解,則此小塊物體所受到的星體其余部分對它的引力,必須“大于或等于”它做勻速圓周運動所需的向心力。當“等于”時,星體密度最小,此時對該小塊物體有解得星體質量又有星體的體積所以星體密度的最小值

答案：C

點評：本題需要考生根據(jù)題給情境,建立相應的物理模型,即當脈沖星表面處一小塊物體(研究對象的選取——質點模型)所受到的星體其余部分對它的引力,等于它做勻速圓周運動(運動模型)所需要的向心力時,對應的星體的密度最小。

2.加強對科學推理、科學論證能力的考查。

推理論證是一種重要的思維形式,是人類認識客觀事物和表達思想的重要工具,也是同學們學習物理理論知識、研究物體運動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為依據(jù),同時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、認真分析事實,是進行推理論證的前提和基礎。高考加強對推理論證能力的考查,有助于考生實現(xiàn)對物理知識的融會貫通、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。一質量為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點從靜止開始向右運動。重力加速度大小為g,小球從a點開始運動到其軌跡最高點,機械能的增量為( )。

A.2mgRB.4mgR

C.5mgRD.6mgR

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

答案：C

點評：本題隱含著c點不是小球運動軌跡的最高點這一條件。主要考查科學思維中的模型建構(運動模型)、科學推理,以及科學論證等要素。

3.加強對質疑創(chuàng)新能力的考查。

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

A.質量之積 B.質量之和

C.速率之和 D.各自的自轉角速度

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轉動的角速度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各自做圓周運動所需的向心力,則兩式化簡并相加得,選項B正確。又因為v1=ω r1,v2=ω r2,兩式相加得v1+v2=ω L,選項C正確。

答案：B C

點評：本題將最新的科學研究成果與基礎知識相結合,讓考生利用高中所學物理知識解決相關的實際問題,從而使考生真切體會到物理規(guī)律的用處,懂得學習物理的意義所在,培養(yǎng)考生探索自然的愿望,激發(fā)考生學習物理的興趣。

三、對科學探究的考查

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

例7(全國Ⅱ卷)某同學組裝一個多用電表,可選用的器材有：微安表頭(量程100μA,內阻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),導線若干。

要求利用所給器材先組裝一個量程為1mA的直流電流表,在此基礎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的虛線框內畫出電路圖并標出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)電阻箱的阻值應取R1=____Ω,R2=____Ω。(保留到個位)

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

點評：本題要求考生根據(jù)實驗目的和所給器材,應用直流電路的重要規(guī)律——歐姆定律,串、并聯(lián)電路的特點等,設計實驗電路,改裝電流表和電壓表。主要考查的是考生的基本實驗能力和簡單的電路設計能力等科學探究能力。

四、對科學態(tài)度與責任的考查

科學態(tài)度與責任包括科學本質、科學態(tài)度、科學倫理、STSE等要素。

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

A.10N B.102N

C.103N D.104N

解析：先根據(jù)日常生活知識估算出25層樓的高度,再利用自由落體運動估算出雞蛋落地時的速度,然后利用動量定理估算出雞蛋對地面產生的沖擊力大小。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,對雞蛋應用動量定理得(mg-N)t=0-m v,解得N=103N。根據(jù)牛頓第三定律可知,雞蛋對地面產生的沖擊力大小F=N=103N。

答案：C

點評：讓考生分析解決日常生活中的物理問題,能有效地促進考生基于真實情境下的問題解決能力的發(fā)展。估算出雞蛋墜落對地面產生的沖擊力為103N,就會對高空墜物給行人可能造成的傷害有一直觀的認識,從而自覺做到遵守社會公德,杜絕高空墜物等不文明行為,增強建設文明社會的責任感。

2018年全國卷各套理科綜合試卷中的物理試題均呈現(xiàn)出了重視對基本概念、基本規(guī)律的考查,加強對關鍵能力即科學思維的考查,體驗合作、交流以考查科學探究能力,關注理論聯(lián)系實際以突出對科學態(tài)度與責任的考查的特點。核心素養(yǎng)必將成為今后高考的重要考查內容,因此同學們在復習備考過程中,只有注重對物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng),才能在高考中取得成功。