2024年高考浙江物理首考第15題的深度剖析

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2025）16-0097-03

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》指出高中物理課程應注重體現物理學科的本質，要求學生具有建構模型的意識和能力，能運用科學思維方法，從定性和定量兩個方面對相關問題進行科學推理、找出規律、形成結論'.自新課程改革以來，各地高考命題都在向這個方向靠攏，對學生物理本質的掌握程度進行直接考查.浙江物理首考第15題選擇波在兩介質中傳播這一真實情景就是一個非常典型的案例.本文從物理本質出發，深入分析該題，并提出一個變式探析，培養學生的模型建構和科學推理能力，促進學生的深度學習，提升學生的學科核心素養.

1 真題展示

（2024浙江1月）在如圖1所示的直角坐標系中， xOz 平面為介質I和Ⅱ的分界面（ z 軸垂直紙面向外）.在介質I中的 P（0，4λ） 處有一點波源，產生波長為 λ 、速度為 v 的波.波傳到介質Ⅱ中，其速度為 ，圖示時刻介質 I 中僅有一個波峰，與 x 軸和y 軸分別交于 R 和 s 點，此時波源也恰好位于波峰.M 為 連線的中點，人射波與反射波在 o 點相干加強，則（ ）.

（204號A.介質Ⅱ中波的頻率為B. s 點的坐標為 C.人射波與反射波在 M 點相干減弱

D.折射角 α 的正弦值 答案：BD

2解法探析

試題給出的圖像是剖面圖， xOz 平面以上為介質1， xOz 平面以下為介質Ⅱ，由于波從一種介質到另一種介質，頻率不變，故介質Ⅱ中波的頻率為 ，故A 錯誤.由于波從介質I進入到介質Ⅱ后波速增加了，因此該波若為機械波，則介質I為波疏介質，介質Ⅱ為波密介質；若該波為光波，則介質Ⅱ為波疏介質，介質Ⅰ為波密介質.

由于圖示時刻介質Ⅱ中僅有一個波峰，與 x 軸和 y 軸分別交于 R 和 s 點，此時波源也恰好位于波峰，且在介質中波長為 故 o 點與 s 點間距為一個波長，則 s 點的坐標為 ，B正確.由于題干中給出入射波與反射波在 o 點相干加強，即從波源發出的波與反射波產生了干涉，則沒有半波損失，而機械波從波疏介質到波密介質會發生半波損失，那么題目中敘述的就應該是光波而非機械波.該光波傳播從波源 P 傳播到 M 時與反射波在 M 點進行疊加，則 M 點應該和 o 點一樣是加強點，推而廣之，xOz 平面上的所有點都是加強點.對于這個結論，也可以用鏡像法進行講授，反射波可以視為 P^′（0 -4λ） 形成的， xOz 平面上的所有點波程差都是0，可以得到相同的結論，因此C選項錯誤.

該選項部分輔導書給出的解析是這樣的：由于題干中給出 R 和 s 是同一個波面上的波峰，故 P 到R 與 P 到 s 所需時間相同，均為5個周期， P 到 R 僅在介質I中傳播，因此 PR=5λ ，在直角三角形POR中使用勾股定理，可得 OR=3λ ，則 M 點的坐標為（0，1.5λ），由于 或 故不在減弱點，故C錯誤.這種解析認為 M 點的加強或減弱由 M 點與波源 P 和反射后形成的第一個波源 o 的波程差決定，也得出了C選項錯誤的結論.但這個思路違反了費馬原理，光傳播的路徑應遵循時間最短的原則，光先從波源 P 傳播到 o 點反射，形成新的波源，再傳播到 M 點，時間約為5.06個周期，大于直接傳播到 M 點的4.27個周期.

對于選項D，根據 可得 ，由于光波

是從光密介質傳播到光疏介質，則有 其中

（202 解得 故D正確.故選 BD.（2號

3 試題分析

學生在完成本題時遇到的主要困難一是不知道該波是機械波還是光波，二是不知道發生干涉的兩列波的波源在哪里[2.因此教師在日常的教學中首先要注意培養學生分類討論的意識，在不知道具體條件時一定要將各種可能性分別列出來，逐一進行分析，這也體現出了物理學科具有嚴謹性的特征.其次，教師在教學中要抓住知識本質，理解該題意的前提是學生知道惠更斯－菲涅耳原理和半波損失，惠更斯－菲涅耳原理即波前的每一點可以認為是產生球面次波的點波源，而以后任何時刻的波前則可看作是這些次波的包絡.當波傳播到點 o 時，點 o 即是新的波源，它新產生的波與 P 點產生的波發生干涉，同理，當波傳播到介質Ⅱ上時，交界面上的每個點都是新的波源，都會發生相干加強.學生知道半波損失是判斷題目中所述波為光波的前提，這也符合當前高考中大學知識下沉的大趨勢.

通過對本題的思考與學習，學生在物理觀念方面可以將機械波和光波聯系起來，復習了折射、反射、干涉的規律，進一步深化了對波的認識；在科學思維方面可以提高模型建構、科學推理的能力，培養了學生嚴謹認真的科學品質，體會到了物理學習中的困難和攻克難題后的喜悅.因此，本題非常適合作為高三復習的素材.

4變式探析

在如圖2所示的直角坐標系中， xOz 平面為介質I和Ⅱ的分界面（ z 軸垂直紙面向外）.在介質I中的 P（0，4λ） 處有一點波源，產生波長為 λ 、速度為v 的波.波傳到介質 I 中，其速度為 ，圖示時刻介質 I 內僅有一個波面處于平衡位置，與 x 軸和 y 軸分別交于 R 和 s 點，此時波源恰好位于波峰. M 為 連線的中點，入射波與反射波在 o 點相干減弱，則（ ）.

A.介質 I 中波的頻率為 B. s 點的坐標為 C.入射波與反射波在 M 點相干減弱D.折射角 α 的正弦值

答案：BCD

解析A;波在進入另一種介質后頻率不變，因此A選項錯誤.B：由于圖示時刻介質 I 中僅僅有一個波面處于平衡位置，與 x 軸和 y 軸分別交于 R 和s 點，此時波源也恰好位于波峰，且在介質 I 中波長 ，故 o 點與 s 點間距為一個波長，則 s 點的坐標為 ，B正確.C：與原題同理，由于題干中給出入射波與反射波在 o 點相干減弱，即從波源發出的波與反射波產生了干涉，有半波損失，而機械波從波疏介質到波密介質會發生半波損失，那么題目中敘述的就應該是機械波而非光波.該機械波傳播從波源 P 傳播到 M 時與反射波在 M 點進行疊加，則 M 點應該和 o 點一樣是減弱點，推而廣之， xOz 平面上的所有點都是減弱點，C正確.D：由于題干中給出 R 和 s 是同一個波面上的波峰，故 P 到 R 與 P 到 s 所需時間相同，均為5個周期， P 到 R 僅在介質I中傳播，因此 PR=5λ ，在直角三角形 POR 中使用勾股定理，可得OR=3λ ，根據 可得 ，由于機械波是從波疏介質傳播波密到介質，則有 其中 解得 故D正確.故選BCD.

5 結束語

2024年浙江高考首考物理卷第15題通過構建理想模型，分析波在進入不同介質時發生的反射、折射、干涉，考查學生對波及其傳播規律的理解程度和應用能力.變式探析進一步拓展了題目的深度和廣度，要求考生考慮其他的影響因素，從不同角度對知識和能力提出了要求.這類題目有助于培養學生的科學素養，因此很適合作為高三復習階段的作業練習.現在高考綜合性試題越來越受重視，教師在教學過程中有必要對其深度剖析，分析學生在作答時遇到的困難，對其進行針對性教學，總結命題技巧，引導學生學習，從而幫助學生提高成績，落實科學素養.

參考文獻：

[1］中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）[M].北京：人民教育出版社，2020.

[2］胡瑞.聚焦科學思維的選考卷考查特征及教學啟示：2024年1月浙江省物理選考試題評析[J].浙江考試，2024（03）：36-39.

[責任編輯：李 璟]