基于核心素養的高考物理試題分析與思考

摘 要：文章主要探究與討論基于核心素養的高考物理試題分析，以備廣大高中物理教師與教研人員參考交流之用.

關鍵詞：核心素養；高考；物理試題

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2024）21-0072-03

高考屬于人才選拔制度，對學生個人發展十分重要.為有效助力學生物理學科核心素養發展，本文基于核心素養的高中物理試題分析與思考，為一線教育工作者提供參考.

1 關注核心知識，構建物理模型，強化思維探究

力學與電學是高考重點考查內容，該部分的試題設置以新情景為主，試題主要考查學生能否從冗長的文字描述中正確歸納、整理獲取解題關鍵信息，快速找準解題突破口，并構建常規的物理模型，利用相關物理定律、公式等知識完成解題.

例1 如圖1所示，一個小物塊被夾子夾緊，夾子的上端利用輕繩懸掛在圓環上，而圓環固定在水平光滑的細桿上.物塊的質量是M，離小環的距離是L，其兩個側面和夾子之間的最大靜摩擦力為F.當小環與物塊向右做勻速運動時，速度為v，小環在碰到細桿上的釘子P后，物塊立馬停止水平運動，物塊向上擺動，物塊運動過程中，物塊在夾子中沒有滑動，如果不考慮小環與夾子的質量，重力加速度為g，以下選項中說法正確的是（" ）[1].

A.物塊向右做勻速運動時，繩子中的張力為2F

B.小環碰到細桿上的釘子P后，繩子中的張力會超過2F

C.物塊上升的最大高度是2v2g

D.速度v不可以大于 （2F-Mg）Lm

解析 當物塊向右做勻速運動時，繩子中的拉力和物塊重力相等，或者和夾子兩個側面與物塊之間的靜摩擦力相等，小于最大靜摩擦力2F.所以，A選項說法錯誤.當小環碰到細桿上的釘子P時，物塊立馬停止了水平運動，開始做圓周運動，如果設此時繩子中的拉力為T，當運動至最低點時：T-Mg=Mv2L，故Tgt;Mg，但T的數值不一定會超過2F.所以，B選項的說法錯誤.當物塊上升時，依據動能定理能夠得到：Mgh=12Mv2，進一步化簡公式能夠得到：h=v22g.所以，C選項的說法錯誤.如果物塊運動至最低點，2f靜-Mg=Mv2L，化簡公式能夠得到：f靜≤F，v≤ （2F-Mg）Lm，所以，D選項的說法正確.本題正確答案為D.

點評 該試題主要考查學生對牛頓第二定律、動能定理以及圓周運動相關知識點的理解與應用.在實際解題過程中，學生要認真分析物體的運動過程，明確試題考查點，進而將相關知識點變通為自己熟悉的物理模型[2].

2 調整考題結構，突出主干知識

在現階段高中物理知識體系中，法拉第電磁感應定律、動能定理、能量守恒定律、機械能守恒定律等相關知識屬于核心知識點，在高考或其他考試中常以綜合題形式出現，既考查了學生對此類知識點的實際掌握情況與靈活運用程度，同時也在一定程度上發展了學生的科學思維.

例2 存在兩條光滑長直金屬導軌，將其以互相平行方式固定于水平絕緣的桌面上，同時將電阻值為r的電阻與電容為c的電容器接在導軌左端，如圖2試題解析所示.此時，將一根電阻值為r、質量為x的導體棒MN靜止在導軌上，且導體棒與上、下金屬導軌呈垂直狀態并保證接觸良好.假設將整個導軌系統放在方向豎直向下的勻強磁場中，且忽略導軌電阻.開始時，電容器所帶電荷量為Q，當開關S閉合后，則（" ）[3].

A.導體棒MN上所產生的焦耳熱小于電阻R上產生的焦耳熱

B.當導體棒MN的運動速度處于最大值時，其所受到的安培力也處于最大值

C.運動開始時，導體棒MN向右先做加速運動，而后做勻速運動

D.導體棒MN所通過電流的最大值為Q/rc

解析 通過分析，導體棒MN在加速過程中因存在反電動勢，所以電阻R中的電流要大于導體棒MN上的電流，因此電阻R中所消耗的電能同樣高于導體棒MN上消耗的電能，即ER＞EMN.當導體棒MN做加速運動期間，存在QMN＜QR的關系，而導體棒MN做減速運動期間，無論是導體棒MN上的電流，還是電容器C中的電流，都會經過電阻R且各自形成回路，所以在此階段電阻R上的電流處于最大值[4].綜上可以得出結論，即全過程中導體棒MN上所產生的焦耳熱小于電阻R中所產生的焦耳熱，故選項A正確；導體棒MN在運動期間表現為非純電阻電路，且導體棒MN中的瞬時電流i瞬時=u-Blvr，因此當Blv=u時，可以得出導體棒MN上的i瞬時=0，此時導體棒MN上的安培力同樣為0，其速度處于最大值，故選項B錯誤；使導體棒MN做加速運動的條件為u＞Blv，當導體棒MN的速度處于最大值時，電阻R與電容器C、導體棒MN構成回路，在開關S閉合的條件下整個系統處于通路狀態，基于能量守恒定律可以得出導體棒最終速度為0，因此導體棒MN最后處于減速運動狀態，故選項C錯誤；導體棒MN在運動過程中表現為非純電阻，基于此計算導體棒MN上瞬時電流值，即i瞬時=u-Blvr，通過對選項D進行分析，當開關S閉合后瞬間，Blv=0，在該階段可以將導體棒MN視為純電阻r，當MN為純電阻時，其反電動勢最低，因此該階段其i瞬時處于最大值，根據歐姆定律可以得出i最大值=UR=Qcr，故選項D正確[5].

點評 例2巧用了電阻與導體棒之間的并聯關系.若不存在電阻R，則電容器C對導體棒MN進行放電操作時，導體棒MN會因安培力而產生運動行為，若MN因切割磁感線所產生電動勢恰好等于電容器C的電壓時，i回路為0，此時安培力同樣為0，最終MN則表現為勻速直線運動；而當存在電阻R，電阻R的上端與兩個正極連接，因此其具有較高電勢，同樣電阻R的下端與兩個負極相連，因此具有較低電勢.當電阻R中存在電流時，導體棒MN的動能與電容器C中所存在的電能會被電阻R持續消耗，故在解析此類題目時，需要充分結合實際情況，多方面考慮并從電勢能角度入手.

3 強化物理觀念考查，注重科學方法滲透

科學方法與科學思維是核心素養中的重要組成部分，因此需要加強對科學方法、科學思維的重視并滲透，落實“授人以魚不如授人以漁”的核心素養理念.

例3 地面上某區域中存在一個方向水平向右的勻強電場，此時以水平向左方向在電場中P點射出一個小球，已知該小球帶正電荷，若小球在射出時所受到的電場力與重力大小相等，且電勢能、重力勢能的零點均取在點P，則當小球射出后（" ）[6].

A.若小球動能處于最低時，則電勢能最高

B.若小球的初始動能值等于射出后的動能時，則電勢能最高

C.若小球速度的豎直分量大小等于水平分量時，則動能最高

D.從射出時刻到小球速度的水平分量為零時，則小球電勢能增量等于重力做功

解析 通過對題目進行分析能夠發現，該題目中涉及物理概念、規律等內容較多，在一定程度上提高了此題解析的難度與復雜性，因此需要結合實際情況通過繪制小球運動狀態圖達到解答該題目的，如圖3所示.根據題目中所給條件，已知小球所受重力與其所受電場力大小相等，而重力與電場力相互垂直，因此可以得出小球的等效重力g等效的方向與水平方向呈45°角.

對圖3進行分析，可以得知當vy=0時，小球速度的最小值v最小=v1，對小球速度處于最小值時刻進行分析，發現v1仍存在水平分量，因此電場力會持續向左做負功，故在小球動能最小時，電勢能無法達到最大值，故選項A錯誤.分別對小球在豎直方向、水平方向上的速度進行分析，即豎直方向速度為v、水平方向速度為v0，可以得出v=gt、v0=Eqmt，由于題目中給出小球射出時所受重力與電場力大小相等的條件，故mg=Eq，因此可以得出v0=v.小球的動能等于末動能.由于在此階段小球的速度不存在水平分量，因此其不會受到電場力的影響，即此階段電勢能處于最大值，根據動能定理可以得出WEq+WG=0，故小球電勢能增量與重力做功相等，故選項B、D正確.對選項C展開分析，發現當小球速度的豎直分量與水平分量相等時，其速度為v1，此階段小球動能最小，故選項C錯誤[7].

4 結束語

綜上所述，在大力發展學科核心素養的背景下，高考物理試題更為注重基礎、突出主干，同時試題內容的綜合性與新穎性等也有所提升，對培養學生物理學科核心素養十分有利.因此，教師需認真研判高考試題，做好試題分析，進而幫助學生更為靈活地掌握物理解題方法與技巧.

參考文獻：［1］ 王健.基于核心素養的高考物理試題研究：以2022年高考河北卷理綜物理試題為例[J].物理通報，2023（8）：140-144.

[2] 魏錦魁，張成清.物理學科核心素養理念在新高考中的體現：兼談2021年廣東物理高考試題賞析[J]. 中學物理教學參考，2022，51（3）：68-70.

[3] 張祖國.基于高考試題的高中物理學科核心素養培養研究[J].課堂內外（高中教研），2022（7）：54-56.

[4] 杜明榮，秦煜茜.核心素養導向下高考物理試題的情境化研究：以2022年全國甲乙卷為例[J].物理教學探討，2022，40（10）：40-43，70.

[5] 李晗，涂友超.基于學科核心素養的高考物理試題情境分析[J].物理教師，2021，42（1）：8-11.

[6] 林明豹.基于核心素養的高考物理試題復習教學研究[J].讀與寫，2021，18（10）：225，227.

[7] 馬文可.基于物理核心素養的熱學板塊高考試題設計策略[J].湖北工程學院學報，2020，40（3）：109-111.

［責任編輯：李 璟］