在常規中微創新，在情境中考素養

董翠敏

對一些省份而言，2020年處于高考改革過渡時期，再加上新冠肺炎疫情的影響， 高考除了要落實立德樹人這一根本任務之外，還要承擔起穩定大局這一使命。這一點在2020年物理高考全國卷中體現得尤為明顯。筆者通過梳理全國卷三套試題的考點，發現2020年物理高考試題有以下兩個特點。

特點一：“穩”字當頭，緊扣主干知識

2020年物理全國卷的最大特點是“穩”，主要表現在以下三個方面。

（1）題型穩定。三套試題的選擇題部分均是“5單選+3多選”的模式，考點覆蓋力、電、磁以及原子物理，考點均衡，覆蓋面全。實驗題和計算題均是力和電、磁交替出現。選修部分依然是“1選擇+1計算”或者“1填空+1計算”。

（2）考點穩定。考查的內容以主干知識為主，注重試題的基礎性和應用性，側重對必備知識和關鍵能力的考查。比如三套試題均考查了動量、動力學問題、萬有引力以及電磁學等常規考點。

（3）繼續凸顯情境化試題在高考中的作用，體現了物理與生活、社會、科技的緊密聯系。全國卷三套試題中出現的具體情境有安全氣囊、蕩秋千、我國自主研制的運-20重型運輸機、高頻焊接、摩托車越野賽、CT掃描、特高壓輸電技術、潛水鐘、“嫦娥四號”探測器等。平均一套試題中約有3個試題與具體的情境有關。

特點二：“新”字為輔，彰顯選拔功能

高考試題承擔著服務選才的功能，為了區分不同層次的學生，2020年物理全國卷同樣進行了創新，主要表現在以下三個方面。

在試題順序上進行創新。往年物理實驗題均是“1力1電”，并且“力小電大”，力學實驗在前面，電學實驗在后面。2020年全國Ⅰ卷物理實驗題是“電小力大”，并且電學實驗在前面，力學實驗在后面。

在試題呈現形式上進行創新。考生對于帶電粒子在有界磁場中的問題比較熟悉，而有界勻強電場問題則出現得比較少。2020年全國Ⅰ卷中的第25題以圓形勻強電場為背景進行考查，由此可見，在高考試題的命制過程中，“遷移思想”同樣發揮了重要作用。

在試題情境上進行創新。2020年我國發生了新冠肺炎疫情，在檢測新冠肺炎的過程中用到的一些檢測儀器與物理密切相關。比如全國Ⅱ卷中的第17題以CT掃描為情境，考查了帶電粒子在電磁場中的運動。同學們在備考過程中，要關注重大的社會問題以及與物理相關的實際應用問題。

研究試題特點，是為了更高效地進行備考。2020年物理高考全國卷，為我們接下來的備考提供了思路和方向。

一、深研新課標，才能準確把握高考命題方向

【例1】（2020年全國Ⅰ卷第17題，6分）圖（a）所示的電路中，K與L間接一智能電源，用以控制電容器C兩端的電壓UC。如果UC隨時間t的變化如圖（b）所示，則下列描述電阻R兩端電壓UR隨時間t變化的圖像中，正確的是（ ）

【解析】根據電容的定義式可得電容器兩端的電荷量q=CUC，根據電流的定義式可得I=，再結合歐姆定律可得R兩端的電壓UR=R=R=R=，根據圖像可得0～1s和2～3s內，=0;1～2s內，=k（斜率）;3～5s內，=-，所以此題選擇A。

【評價】此題以電容器的充放電現象為背景，考查了電容、電流的定義式以及歐姆定律，同時考查了學生的讀圖能力和獲取信息的能力。觀察電容器的充放電現象是新課標增加的一個學生必做實驗，而對這一實驗的考查是以選擇題的形式進行的，應引起足夠的重視。同時，新課標的變化會在高考試題中逐漸體現，應加強研究。

【備考建議】

1.研究新舊課標的變化，重視對新課標中新增內容的復習，并增加與之相關的復習時間。

2.對比新舊課標并列出清單，據此調整復習節奏，精確把握備考方向。

3.物理是以實驗為基礎的學科，高考試題對物理實驗的考查可能會以選擇題的形式出現。

二、情境化是高考命題的趨勢，亦是拉開差距的關鍵

【例2】（全國Ⅱ卷第21題，6分）水平冰面上有一固定的豎直擋板，一滑冰運動員面對擋板靜止在冰面上，他把一質量為4.0 kg的靜止物塊以大小為5.0 m/s的速度沿與擋板垂直的方向推向擋板，運動員獲得退行速度;物塊與擋板彈性碰撞，速度反向，追上運動員時，運動員又把物塊推向擋板，使其再一次以大小為5.0 m/s的速度與擋板彈性碰撞。總共經過8次這樣推物塊后，運動員退行速度的大小大于5.0 m/s，反彈的物塊不能再追上運動員。不計冰面的摩擦力，該運動員的質量可能為（ ）

A.48 kgB.53 kgC.58 kgD.63 kg

【解析】由于不計冰面的摩擦，在運動員推物塊的過程中，系統動量守恒;物塊和擋板發生彈性碰撞，碰撞結束后，物塊會原速率返回。設運動員的質量為M，物塊的質量為m，運動員第一次推出物塊后，運動員獲得的速度為v1，物塊的速率為v0，根據動量守恒可得Mv1=mv0，解得v1=;設第二次推出后，運動員的速度為v2，根據動量守恒可得Mv1+mv0=Mv2-mv0，其中Mv1=mv0，解得v2=.。

由此可知，從第一次推出物塊以后，每多推一次，運動員的動量就增加2mv0，當推了n次后，運動員的速度vn=，根據題意可知v7<5m/s，v8<5m/s，代入表達式可得52kg

【評價】此題以滑冰運動員推物塊為情境，考查反沖過程中的動量守恒問題，從實際情境出發，過程較多，題干較長，考查了學生的建模能力、推理能力和綜合分析能力。能否在較短的時間內建立物理模型并計算出結果是解答此題的關鍵。

【備考建議】

1.課后增加對科普文章的閱讀量，提升閱讀速度，以適應題干較長的高考試題。

2.注重收集物理與生活、社會、科技相關的素材，將物理與實際應用進行有效鏈接，提升解決實際問題的能力以及物理核心素養。

3.從審題能力、信息加工能力、模型建構能力入手，多方面提升自己的綜合能力，以適應情境化問題的特點。

三、基本的數學素養水平，是影響做題速度的關鍵因素

為了拉開差距，高考試題會從計算量上做文章。最基本的精算能力和估算能力是學生必須要提高的關鍵能力。

【例3】（全國Ⅱ卷第33題，10分）潛水鐘是一種水下救生設備，它是一個底部開口、上部封閉的容器，外形與鐘相似。潛水鐘在水下時其內部上方空間里存有空氣，以滿足潛水員水下避險的需要。為計算方便，將潛水鐘簡化為截面積為S、高度為h、開口向下的圓筒;工作母船將潛水鐘由水面上方開口向下吊放至深度為H的水下，如圖所示。已知水的密度為ρ，重力加速度大小為g，大氣壓強為p0，H>>h，忽略溫度的變化和水密度隨深度的變化。

（1）求進入圓筒內水的高度l;

（2）保持H不變，壓入空氣使筒內的水全部排出，求壓入的空氣在其壓強為p0時的體積。

【解析】（1）設潛水鐘放入水下后筒內氣體的壓強為p1，由玻意耳定律和題給條件得p1（h-l）S=p0hS，p1=p0+ρg（H-l）;考慮到H>>h>l，解得l=h 。

（2）設水全部排出后筒內氣體的壓強為p2，壓入的空氣在壓強為p0時的體積為V，根據題意可得p2=p0+ρgH，p1（h-l）S+p0V=p2hS，聯立方程解得V=。

【評價】此題以潛水鐘的應用為情境，考查了玻意耳定律，涉及變質量的問題。解決此題的關鍵是理解并能恰當應用題干中的兩個條件：第一個條件是“工作母船將潛水鐘由水面上方開口向下吊放至深度為H的水下”，說明在水面上潛水鐘內氣體的壓強為p0;第二個條件是“H>>h”，這個條件是導致學生解不出此題的關鍵因素。

【備考建議】

1.平時主動適應情境，提升自己的估算能力和水平。

2.努力提升心理素質，對自己的計算能力和水平有較清楚的認識。估算問題會增加考試過程中的不確定度，影響做題速度。這就要求學生有較強的心理素質，對試題中的條件有恰當的理解。

3.平時增加練習題的計算量，努力提升運算速度和準確度。

四、將高中物理規律進行融會貫通，靈活應對創新實驗的考查

利用牛頓第二定律和運動學公式可以推導出動能定理和動量定理，探究牛頓第二定律的實驗裝置也可以探究動能定理和動量定理，盡管新課標中并沒有把驗證動量定理這個實驗列為學生的必做實驗，但是對動量定理的考查依然屬于對核心規律的考查。

【例4】（全國Ⅰ卷第23題，9分）某同學用如圖所示的實驗裝置驗證動量定理，所用器材包括氣墊導軌、滑塊（上方安裝有寬度為d的遮光片）、兩個與計算機相連接的光電門、砝碼盤和砝碼等。

實驗步驟如下：

（1）開動氣泵，調節氣墊導軌，輕推滑塊，當滑塊上的遮光片經過兩個光電門的遮光時間________時，可認為氣墊導軌水平;

（2）用天平測砝碼與砝碼盤的總質量m1、滑塊（含遮光片）的質量m2;

（3）用細線跨過輕質定滑輪將滑塊與砝碼盤連接，并讓細線水平拉動滑塊;

（4）令滑塊在砝碼和砝碼盤的拉動下從左邊開始運動，和計算機連接的光電門能測量出遮光片經過A、B兩處的光電門的遮光時間Δt1、Δt2及遮光片從A運動到B所用的時間t12;

（5）在遮光片隨滑塊從A運動到B的過程中，如果將砝碼和砝碼盤所受重力視為滑塊所受拉力，拉力沖量的大小I=________，滑塊動量改變量的大小Δp=________;（用題中給出的物理量及重力加速度g表示）

（6）某次測量得到的一組數據為：d=1.000 cm，m1=1.50×10-2 kg，m2=0.400 kg，Δt1=3.900×10-2 s，Δt2=1.270×10-2 s，t12=1.50 s，取g=9.80 m/s2。計算可得I= N·s，Δp=kg·m·s-1;（結果均保留3位有效數字）

（7）定義δ=||×100%，本次實驗δ=________%（保留1位有效數字）。

【解析】根據勻速直線運動的特點以及光電門的工作原理可知，當滑塊經過兩個光電門的遮光時間大約相等時，說明氣墊導軌水平。由于將砝碼和砝碼盤所受重力視為滑塊所受拉力，因此拉力的沖量I=m1gt12;滑塊在A點的速度大小為，在B點的速度大小為，則滑塊動量變化量為Δp=m2-m2;將具體數據代入表達式可得I=0.221 N·s，Δp=0.212 kg·m·s-1，將計算結果代入第7小問中的公式，可得δ=4%。

【評價】此題的實驗目的是驗證動量定理，涉及氣墊導軌、光電門這些儀器的使用，考查了學生準確表達的能力以及數據處理和誤差分析的能力。盡管此題屬于創新型實驗題，計算量稍大，但思路簡單，難度較小。

【備考建議】

1.將幾大力學實驗和電學實驗進行梳理，找出相關實驗的內在聯系，學會舉一反三，進行有效拓展。

2.分析典型的實驗裝置和實驗儀器，總結同一實驗裝置可以完成哪些實驗，同一個實驗可以利用哪些裝置來完成。

3.熟記實驗室的實驗儀器的相關特性，多了解以經典物理實驗為基礎的創新設計實驗題型。