高考物理試題失范舉隅

(1. 江西省九江第一中學，江西 九江 332000； 2. 陜西師范大學出版總社，陜西 西安 710062)

高考作為全國統一招生考試，其嚴肅性、權威性不言而喻。高考物理試卷質量的優劣，關乎高校錄取新生的質量、中學物理教學的走向。因此，對高考試題進行評價是一項有實際意義的研究課題。

1 試題規范概述

“規范”在《辭海》中有兩種含義：其一為標準或法式；其二為模范或典范。[1]顯然，考試命題規范可解讀為考試命題“標準”，“標準”即指衡量事物的準則，因此命題規范乃命題準則，試題的科學性、規范性、嚴謹性直接影響試題的質量。

試題的科學性是指試題所涉及的情境真實、模型合理、數據正確、信息自洽等。[2]試題的規范性是指試題所涉及的知識內容符合物理學科的特點，與學生習得的知識相吻合，文字表述合理、清晰、準確等，并與相應的題型結構、功能相一致。試題的嚴謹性是指試題所涉及的文本、數據、條件、圖形、圖像、表格、設問等呈現縝密，無漏洞、歧義及差錯等，同時答案正確無爭議，賦分合理公平等。為表述簡潔，本文中對試題在某一方面的不足，均認定為失范。

2 試題失范舉隅

2.1 是萬有引力常量還是引力常量

例1(全國Ⅰ卷第20題)：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400km，繞二者連線上的某點每秒轉動12圈。將兩顆中子星都看作是質量均勻分布的球體，由這些數據、萬有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

評析：該題的問題在于物理量表述的失范。“萬有引力常量”與中學教材表述不一致，中學教材稱為“引力常量”或“引力常數”。[3][4]在大學力學教材中，稱“萬有引力常量”或“引力常量”。[5]由于試題的考查對象是高中生，因此試題關于物理量的表述，應盡量與中學教材表述一致。

2.2 是靜止位置還是平衡位置

圖1

例2(全國Ⅰ卷第15題)：如圖1所示，輕彈簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物塊P，系統處于靜止狀態。現用一豎直向上的力F作用在P上，使其向上做勻加速直線運動。以x表示P離開靜止位置的位移，在彈簧恢復原長前，下列表示F和x之間關系的圖像(如圖2)可能正確的是( )。

圖2

評析：該題中“P離開靜止位置的位移”的說法欠妥。顯然，試題中的“靜止位置”是指原靜止狀態時的位置。但容易誤解為施力后的物塊在原來的位置仍然是“靜止狀態”，或誤認為速度為零的狀態即為靜止狀態，可能會對學生關于“運動與相互作用”的認知帶來負面影響。

“靜止”要求同時滿足速度為零、合力為零的條件。如振動物體經過原靜止位置，往往說成是經過“平衡位置”，而沒有經過“靜止位置”這一說法。在“百度”檢索中沒有收錄“靜止位置”的詞條，只有“平衡位置”，本題將“靜止位置”改為“平衡位置”可能更為妥當。

2.3 應補充空氣阻力忽略不計的條件

圖3

例3(全國Ⅰ卷第18題)：如圖3所示，abc是豎直面內的光滑固定軌道，ab水平，長度為2R；bc是半徑為R的四分之一圓弧，與ab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點處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

評析：本題若不計空氣阻力，答案為C。若計入空氣阻力，機械能增量有一范圍，即3mgR<ΔE<5mgR，則選項為B。因此，試題有必要補充條件：“不考慮空氣阻力”。另外，“一質量為m的小球”若改為“一質量為m的物塊”似乎更妥，因為小球的滾動，會帶來轉動動能的介入，已不在中學討論之列。

2.4 是T-V圖像還是V-T圖像

例4(全國Ⅰ卷第33(1)題)：如圖4所示，一定質量的理想氣體從狀態a開始，經歷過程①、②、③、④到達狀態e。對此氣體，下列說法正確的是( )。

A. 過程①中氣體的壓強逐漸減小

B. 過程②中氣體對外界做正功

C. 過程④中氣體從外界吸收了熱量

D. 狀態c、d的內能相等

E. 狀態d的壓強比狀態b的壓強小

圖4

評析：問題在于圖像呈現的失范。圖像中的縱、橫坐標所表示的物理量不合常規，理由如下：

(1) 熱學中核心的概念是溫度，[6]溫度測量的邏輯基礎是熱力學第零定律。[7]熱力學第一定律是能量轉化與守恒定律表現，熱力學第二定律是熵所遵循的法則，熱力學三定律都和溫度緊密聯系。

(2) 溫度是物理學中規定的七個基本物理量之一。國際計量委員會對基本物理量是這樣定義的：物理量是通過描述自然規律的方程或定義新的物理量的方程而相互聯系的。因此，可以把少數幾個物理量作為相互獨立的，其他的物理量可以根據這幾個量來定義。溫度作為基本的物理量與其在熱學中的基礎性地位是分不開的。對于一定質量的理想氣體來說，壓強、體積和溫度三個狀態量在熱力學系統中的地位是“平等”或“平行關系”，并非力學中的位移、速度和加速度之間存在數學上的導出關系。[8]氣體實驗定律中的查理定律及蓋-呂薩克定律，均以熱力學溫度為自變量。其緣由可能是以熱力學溫度作為自變量給實驗帶來了操作和測量的方便。

(3) 圖像法作為實驗數據處理的重要方法，其坐標軸物理量的約定應與實驗要求及坐標系數學意義相吻合，即橫坐標表示自變量，縱坐標表示因變量。這可能就是在熱學教材中，有V-T圖像而無T-V圖像的緣由。

綜上所述，該題將T-V圖像修改為V-T圖像可能更合乎熱學研究的傳統。

2.5 應補充液體的飽和汽壓忽略不計的條件

圖5

評析：對容器內活塞上方及下方的氣體為對象，根據玻意耳定律及力的平衡條件可求出液體的質量。

該題的問題在于情境設計或條件的失范。流入的液體在密閉容器中，會產生蒸氣，該蒸氣對應一個壓強，蒸氣可能形成飽和汽或非飽和汽。這樣問題便復雜了，需要應用道爾頓分壓定律及克拉珀龍方程求解。[9]因此，若增加“不考慮流入液體的汽化”或“不計液體蒸氣的氣壓”，則試題就沒有歧義。

2.6 應補充電子重力忽略不計的條件

例6(全國Ⅰ卷第21題):圖6中虛線a、b、c、d、f代表勻強電場內間距相等的一組等勢面，已知平面b上的電勢為2V。一電子經過a時的動能為10eV，從a到d的過程中克服電場力所做的功為6eV。下列說法正確的是( )。

圖6

A. 平面c上的電勢為零

B. 該電子可能到達不了平面f

C. 該電子經過平面d時，其電勢能為4eV

D. 該電子經過平面b時的速率是經過d時的2倍

評析：該題的問題在于“電子的重力忽略不計”的條件缺失，使試題的效度、區分度大為降低。對于中等基礎及其以下的考生，受力學問題分析的習慣，會不假思索而計入重力，則選項B容易確定。而對于基礎稍好的考生來說，若忽略重力，則由于試題文字誘導，使部分考生誤認為，電子自左水平向右運動，這樣電子一定能到達平面f，則導致選項B漏選。因此，該題增補條件：“不計電子所受的重力”十分必要。

補充說明的是，在2018年全國Ⅰ卷第25題、全國Ⅱ卷第25題、全國Ⅲ卷第24題，試題均附有“不計重力”或“不計重力影響”的條件，這表明高考大題在命題審查過程中會更加嚴格。

3 結語

高考是一種選拔性考試，而不是目標參照測驗。因此，試題的科學性、規范性、嚴謹性等方面不容小覷。審視2018年全國理綜物理卷，試題以“一核四層四翼”的高考評價體系為依托，嚴格遵循考試大綱，聚焦學科主干內容。試題總體質量較高，有效助推了高中物理課程改革，彰顯素質教育的鮮明導向。文中所列失范，反映試題在某些方面的不足，僅供參考。