核心素養下2017年高考天津理綜卷物理試題研究①

李志

(天津開發區第一中學 天津 300457)

朱行建

(天津開發區教育促進中心 天津 300457)

1 物理核心素養及組成要素

2016年9月教育部頒布的《普通高中物理課程標準修訂稿(征求意見稿)》中提出:物理核心素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質，是學生物理核心素養的關鍵成分，主要由“物理觀念”“科學思維”“實驗探究”“科學態度與責任”等4個方面的要素構成.

其中“物理觀念”主要指高中物理中重要的觀點、概念、規律，包括物質觀、運動觀、能量觀、相互作用觀等，側重知識與技能方面.如2017年高考天津理綜卷第1題.

【例1】我國自主研發制造的國際熱核聚變核心部件在國際上率先通過權威機構認證，這是我國對國際熱核聚變項目的重大貢獻.下列核反應方程中屬于聚變反應的是( )

本題考查了學生對幾種核反應方程的基本理解和認識，考查了物質觀的物理觀念.

核心素養中的“科學思維”主要指高中物理中重要的思維方法，包括建模的思想、理想化方法、分析綜合、抽象概括、批判性思維、推理論證等思維與方法.如2017年高考天津理綜卷物理第10題.

【例2】如圖1所示，物塊A和B通過一根輕質不可伸長的細繩連接，跨放在質量不計的光滑定滑輪兩側，質量分別為mA=2 kg，mB=1 kg.初始時A靜止于水平地面上，B懸于空中.先將B豎直向上舉高h=1.8 m(未觸及滑輪)然后由靜止釋放.一段時間后細繩繃直，A,B以大小相等的速度一起運動，之后B恰好可以和地面接觸.取g=10 m/s2.空氣阻力不計.求：

(1)B從釋放到細繩剛繃直時的運動時間t；

(2)A的最大速度v的大小；

(3)初始時B離地面的高度H.

圖1 例2題圖

本題第(1)問需要構建自由落體的物理模型，第(2)、(3)問需要構建完全非彈性碰撞的模型.充分考查了學生模型構建的思維方法.

核心素養中的“實驗探究”主要指高中物理中通過實驗發現物理規律的方法，包括發現問題、合理猜測、設計實驗探究方案和獲取證據、分析論證、合作與交流、評估和反思等.如2017年高考天津理綜卷物理第9(3)第(1)問題.

【例3】某探究性學習小組利用如圖2所示的電路測量電池的電動勢和內阻.其中電流表A1的內阻r1=1.0 kΩ，電阻R1=9.0 kΩ，為了方便讀數和作圖，給電池串聯一個R0=3.0 Ω的電阻.

圖2 例3題圖

按圖示電路進行連接后，發現aa′,bb′和cc′ 3條導線中，混進了一條內部斷開的導線.為了確定哪一條導線內部是斷開的，將開關S閉合，用多用電表的電壓擋先測量a，b′間電壓，讀數不為零，再測量a，a′間電壓，若讀數不為零，則一定是______導線斷開；若讀數為零，則一定是______導線斷開.

本題考查了學生在實驗探究中，在獲取證據環節經常遇到的斷路故障問題.

核心素養中的“科學態度與責任”主要指對待科學的態度與價值觀，包括能正確認識科學的本質，具有學習和研究物理的好奇心與求知欲，能主動與他人合作，實事求是，不迷信權威，具有保護環境、節約資源、促進可持續發展的責任感等.

依據《普通高中物理課程標準修訂稿(征求意見稿)》對物理核心素養“物理觀念”“科學思維”“實驗探究”“科學態度與責任”的每個要素的5個水平進行劃分及描述，結合考生實際及近年來高考評價工作的延續性及整體性，將考生水平分為精通、熟練、基本、基本以下4個水平.

2 核心素養下2017年天津物理高考題的特點

2017年高考天津理綜卷物理題考查了哪些核心素養？有何特點？對我們今后的物理教學又有何啟發？這就是本文所要研究的問題.由于試題對物理核心素養4個要素的考查不是孤立的，大多數試題都不只是考查某個單一的核心素養，而是綜合考查多個核心素養，為便于分類，把每個考點只歸類到最重點考查的核心素養.由于紙筆測試對學生核心素養4個要素考查的顯性程度不同，有些比較顯性，有些則比較隱性，本文只針對物理核心素養的“物理觀念”“科學思維”及“科學探究”3個要素進行分析.對2017年高考天津理綜卷物理題作了如下的統計分析,如表1所示.

表1 2017年高考天津理綜卷物理題統計分析

通過分析統計數據，可以看出2017年高考天津理綜卷物理題具有以下特點.

2.1 創設物理情境 考查物理觀念

考查物理觀念題的分值32分，占總分比例為26.6%.其中涉及日常生活、生產經驗情境的題分值為28分，所占比例為87.5%，也就是說大部分考查物理觀念的題是通過創設物理情境來考查的.如第4題.

【例4】“天津之眼”是一座跨河建設、橋輪合一的摩天輪(圖3)，是天津市的地標之一.摩天輪懸掛透明座艙，乘客隨座艙在豎直面內做勻速圓周運動.下列敘述正確的是( )

A．摩天輪轉動過程中，乘客的機械能保持不變

B．在最高點，乘客重力大于座椅對他的支持力

C．摩天輪轉動一周的過程中，乘客重力的沖量為零

D．摩天輪轉動過程中，乘客重力的瞬時功率保持不變

本題以“天津之眼”為背景，考查了豎直平面內勻速圓周運動中機械能、超重失重、沖量、功率等基本的概念和規律.體現了物理與生活的緊密聯系，讓學生體會到物理就在我們身邊，具有濃濃的物理味道.

圖3 例4題圖

2.2 堅持能力立意 考查科學思維

考查科學思維的分值為74分，所占總分比例為61.7%.而且要求很高，其中58分要求熟練水平，所占總分比例為48.3%，16分要求精通水平，所占總分比例為13.3%.也就是說充分體現了能力立意，作為選拔性試題區分度很高.如第7題.

【例5】如圖4所示，在點電荷Q產生的電場中，實線MN是一條方向未標出的電場線，虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運動軌跡.設電子在A，B兩點的加速度大小分別為aA，aB，電勢能分別為EpA，EpB.下列說法正確的是( )

A．電子一定從A向B運動

B．若aA>aB，則Q靠近M端且為正電荷

C．無論Q為正電荷還是負電荷一定有EpA

D．B點電勢可能高于A點電勢

圖4 例5題圖

本題只給出了一條沒有方向的電場線，以及一個電子只在靜電力作用下的運動軌跡，要求推理出電子的運動方向、場源電荷的位置及正負、電勢能電勢的高低.充分考查了學生對曲線運動條件、點電荷電場線及電勢能的理解能力、邏輯推理能力以及對復雜問題的分析解決能力.

再如第12題壓軸題的第(3)問.

【例6】電磁軌道炮利用電流和磁場的作用使炮彈獲得超高速度，其原理可用來研制新武器和航天運載器.電磁軌道炮示意圖如圖5所示，圖中直流電源電動勢為E，電容器的電容為C.兩根固定于水平面內的光滑平行金屬導軌間距為l，電阻不計.炮彈可視為一質量為m，電阻為R的金屬棒MN，垂直放在兩導軌間處于靜止狀態，并與導軌良好接觸.首先開關S接1，使電容器完全充電.然后將S接至2，導軌間存在垂直于導軌平面、磁感應強度大小為B的勻強磁場(圖中未畫出)，MN開始向右加速運動.當MN上的感應電動勢與電容器兩極板間的電壓相等時，回路中電流為零，MN達到最大速度，之后離開導軌.問：

(1)磁場的方向；

(2)MN剛開始運動時加速度a的大小；

(3)MN離開導軌后電容器上剩余的電荷量Q是多少.

圖5 例6題圖

第(3)問首先需要學生分析出電磁炮的受力、運動情況，以及電荷量的變化情況.然后推理出要想求電荷量Q，就需要求出最大速度vm，進一步想到根據動量定理、平均電流、電容列方程，最后構建數學方程組得出答案.本題設計新穎，推理嚴密，充分考查了學生的理解能力、邏輯推理能力、應用數學工具解決物理問題的能力以及創新能力.

2.3 突出實驗創新 考查科學探究

考查科學探究的分值為14分，所占總分比例為11.7%.其中有涉及變化創新的分值為8分，占該考查部分的57.1%.比如第9(3)題的第2問.

【例7】探究性學習小組利用如圖6所示的電路測量電池的電動勢和內阻.其中電流表A1的內阻r1=1.0 kΩ，電阻R1=9.0 kΩ，為了方便讀數和作圖，給電池串聯一個R0=3.0 Ω的電阻.

(1)按圖6所示電路進行連接后，發現aa′，bb′和cc′ 3條導線中，混進了一條內部斷開的導線.為了確定哪一條導線內部是斷開的，將開關S閉合，用多用電表的電壓擋先測量a，b′間電壓，讀數不為零，再測量a，a′間電壓，若讀數不為零，則一定是______導線斷開；若讀數為零，則一定是______導線斷開.

圖6 例7測電池電動勢和內阻電路圖

(2)排除故障后，該小組順利完成實驗.通過多次改變滑動變阻器觸頭位置，得到電流表A1和A2的多組I1,I2數據，作出圖像如圖7所示.由I1-I2圖像得到電池的電動勢E=______V，內阻r=______Ω.

圖7 I1-I2圖像

本題第(2)問考查用圖像處理數據，但是與教材中的實驗有3點變化.變化一，沒有電壓表，需要用縱軸電流表的數據改裝成電壓表；變化二，縱軸不是從零開始標刻度，計算圖線斜率時極易出錯；變化三，電池串聯了一個小電阻，從而組成了一個新的等效電源，故此計算出的斜率是等效電源的電阻，需要再減去串聯的小電阻的阻值才是電源真正的內阻.經過一波三折的變化讓人耳目一新，既意料之外又情理之中.充分考查了學生在實驗探究中的變化創新能力.

3 對平時教學的啟示

(1)要注重創設問題情境進行教學

建構主義理論的教學思想認為：學生的學習是一個積極主動的建構過程，教師要為學生創設良好的學習環境，設置適當的問題情境，引起學生的認知沖突，激發學生的積極思維.陶行知也認為“生活即教育”，他認為，社會就是一所大學校，學校就是一個小社會.那么套用一下的話 “生活即物理”.社會就是一本物理書，物理書就是一個小社會.物理與社會生產生活如此息息相關，我們又怎能閉門造車，蝸居一室呢？

(2)要突出能力立意，學會“思維型教學”

人之所以為人，在于人能思維.學會思維是創新時代的要求，“為思維而教”是教育的最終目的.因此，華東師大郅庭瑾教授認為：基于核心素養的教學應該是思維型教學.在教學中我們可以采取每道習題的教學都要從聯系的角度進行變化、拓展.即在習題教學時，不能滿足于僅僅把題解出來，講明白了，從而匆匆地做下一道題，而應該停留下來，從聯系的角度來審視，為什么這么解，有沒有別的解法，不同解法有何相同之處(即一題多解，多解歸一).如果把題變一下又如何，這一類題的共同特點又是什么(即一題多變、多題歸一)，這樣通過不斷變化、拓展，知識上熟練，思維上活躍，能力上自然得到提高.

(3)要學會循序漸進地提高實驗探究能力

實驗探究能力要求較高，不可能一步到位.而應該循序漸進，由簡單到復雜，不斷變化拓展逐步提高.比如用圖像處理實驗數據的方法，可以在“練習使用打點計時器”實驗中讓學生初步了解“利用圖像描述物體運動的規律”，然后在“用打點計時器測速度”實驗中讓學生“掌握一次函數關系的實驗數據處理方法”，進一步在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中讓學生“掌握反比例函數關系的實驗數據處理方法”等等.這樣一步步逐漸由易到難，逐步提高探究能力.

總之，新課改催生新高考，新課改呼喚新教學.只要我們用心學習，努力改進，就一定能取得更好的教學效果.