高考物理中能力的考查要求及備考對策

(貴州省畢節(jié)第三實驗高級中學(xué)，貴州 威寧 553100)

1 引言

基礎(chǔ)教育改革已步入核心素養(yǎng)時代，2019年高考物理題形成了對核心素養(yǎng)進(jìn)行考查的新局面。大量采用情境化試題，考查信息提取與加工、物理模型的建立與物理規(guī)律的應(yīng)用能力，淡化了復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，命題素材的選取顧及體、美、勞教育的需求。現(xiàn)通過具體試題的剖析，探尋物理學(xué)科核心素養(yǎng)導(dǎo)向下的命題理念，揭示高考對觀察實驗?zāi)芰Α⑽锢硐胂竽芰Α⑽锢硭季S能力、物理運算能力、運用物理知識和物理方法的能力等的考查要求，提出相應(yīng)的教學(xué)對策。

2 實驗題經(jīng)創(chuàng)新改造，突顯對觀察、實驗?zāi)芰Φ目疾?/h2>

《考試大綱》在“實驗?zāi)芰Α币笾杏小澳苓\用已學(xué)過的物理理論、實驗方法和實驗儀器處理問題，包括簡單的設(shè)計性實驗”的表述，所以設(shè)計簡單的創(chuàng)新實驗是高考命題的新常態(tài)。“獲取和處理信息，基于證據(jù)得出結(jié)論并做出解釋”在今年高考試題中體現(xiàn)得淋漓盡致，意在增強(qiáng)實驗的開放性和探究性。

例1(全國Ⅲ卷22題)：甲、乙兩位同學(xué)設(shè)計了利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測重力加速度的實驗。實驗中，甲同學(xué)負(fù)責(zé)釋放金屬小球，乙同學(xué)負(fù)責(zé)在小球自由下落的時候拍照。已知相機(jī)每間隔0.1s拍1幅照片。

(1) 若要從拍得的照片中獲取必要的信息，在此實驗中還必須使用的器材是。(填正確答案標(biāo)號)

A. 米尺 B. 秒表

C. 光電門 D. 天平

(2) 簡述你選擇的器材在本實驗中的使用方法。

(3) 實驗中兩同學(xué)由連續(xù)3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm，則該地的重力加速度大小為g=m/s2。(保留2位有效數(shù)字)

命題立意：本題是由人教版必修1第45頁“問題與練習(xí)”中“通過照片中石子的徑跡估算曝光時間”，結(jié)合“落體法測重力加速度”改編的，原理是“自由落體運動規(guī)律”，實驗方法是“留跡法”，用數(shù)碼相機(jī)替代打點計時器，數(shù)據(jù)處理方法還是“逐差法”，既具有引導(dǎo)教學(xué)“回歸教材”的功能，又體現(xiàn)了“能運用已學(xué)過的物理理論、實驗方法和實驗儀器處理問題，包括簡單的設(shè)計性實驗”的“觀察、實驗?zāi)芰Α笨疾橐蟆?/p>

備考對策：實驗題是圍繞對學(xué)生的觀察、實驗?zāi)芰σ髞砻}的，往往不直接考查課本上的基本實驗，而是依據(jù)基本實驗及其器材，從實驗?zāi)康摹⒃怼⒎椒ā⑵鞑摹⒁?guī)程、數(shù)據(jù)處理、注意事項、誤差分析等方面進(jìn)行改造、嫁接、遷移、整合，將學(xué)生熟悉的實驗情境與新的探究情境有機(jī)揉合在一起。或者是對教材實驗進(jìn)行縱向和橫向拓展、延伸、挖掘，與教材習(xí)題或演示實驗中的基本規(guī)律相結(jié)合，全面考查學(xué)生的實驗?zāi)芰Α＝虒W(xué)中要重視在課本實驗基礎(chǔ)上運用開放性問題訓(xùn)練學(xué)生，提升物理實驗?zāi)芰κ墙鉀Q實驗創(chuàng)新題的重要策略。要充分引導(dǎo)學(xué)生提高“聚合思維”“發(fā)散思維”和“類比思維”能力，每個實驗都盡可能向?qū)W生提出探尋新的實驗途徑的要求。比如還可用其他方法測定這個物理量嗎？依據(jù)什么物理原理，需要哪些器材，如何操作？結(jié)果的表達(dá)式是怎樣的？這個裝置還能測其他物理量嗎？如果沒有某個器材，能尋找到替代方案嗎？引起實驗誤差的原因有哪些？如何減小誤差？要在“控制變量法”“等效法”“比例系數(shù)法”“實驗驗證法”和“實驗歸納法”等物理方法的運用能力方面下功夫。

3 引入了結(jié)構(gòu)不良試題，考查學(xué)生的物理想象能力、思維能力

“結(jié)構(gòu)不良”試題是指沒有確定的已知量或已知條件不足，解決問題的途徑具有開放性的特點，解答時可能需要學(xué)生自己畫圖、建模、賦值，需根據(jù)生活經(jīng)驗，通常還涉及“假設(shè)法”“討論法”“估算法”等物理方法的應(yīng)用，對學(xué)生的物理想象能力和思維能力要求較高。

例2(全國Ⅱ卷第21題)：如圖1所示，兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌固定，所在平面與水平面夾角為θ，導(dǎo)軌電阻忽略不計。虛線ab、cd均與導(dǎo)軌垂直，在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場。將兩根相同的導(dǎo)體棒PQ、MN先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放，兩者始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。已知PQ進(jìn)入磁場開始計時，到MN離開磁場區(qū)域為止，流過PQ的電流隨時間變化的圖像可能正確的是( )。

圖1

命題立意：本題考查電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用，導(dǎo)體棒MN進(jìn)入磁場時，PQ到底已出磁場還是仍在磁場中不明朗，初始狀態(tài)不確定，呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)不良的特征。

備考對策：在教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生從物理學(xué)的視角認(rèn)識自然，理解自然，建構(gòu)關(guān)于自然界的物理圖景。讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，體會科學(xué)研究方法，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣，增強(qiáng)創(chuàng)新意識和實踐能力。要通過概念的形成、規(guī)律的得出、模型的建構(gòu)、知識的應(yīng)用等過程來培養(yǎng)學(xué)生分析、概括、抽象、推理等思維能力，利用一些情境化、結(jié)構(gòu)不良的原始物理問題來進(jìn)行科學(xué)方法教育，可運用“賦值法”“假設(shè)法”“討論法”“估算法”，使科學(xué)方法教育顯性化，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

4 突顯對數(shù)學(xué)運算能力的考查

數(shù)學(xué)運算能力是決戰(zhàn)高考的重要能力，它是在物理方法(圖形圖像法、微元法、極限分析法、模型法等)與具體方法(正交分解法、逐差法、矢量三角形法、矢量合成法、估算法、整體法與隔離法、對稱法、逆向分析法)融會貫通的基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)學(xué)運算、表達(dá)的能力，是以學(xué)生對嚴(yán)密定量的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)為前提的心智技能。

例3(全國Ⅰ卷第17題)：如圖2所示，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，線框頂點M、N與直流電源兩端相接，已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為( )。

圖2

A. 2FB. 1.5F

C. 0.5FD. 0

命題立意：本題考查通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中所受的安培力及其合成，涉及“等效法”及矢量運算法則的應(yīng)用，體現(xiàn)了對數(shù)學(xué)運算能力的考查要求。

備考對策：要充分重視知識應(yīng)用過程中的運算能力的培養(yǎng)，將科學(xué)方法與科學(xué)知識有機(jī)結(jié)合起來，讓學(xué)生形成良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會思考，要不斷督促學(xué)生在親歷、思考后，抓住物理公式和圖像的意義，進(jìn)行邏輯推理、得出結(jié)論，將定性分析與定量計算有機(jī)結(jié)合起來，提升數(shù)學(xué)運算能力。

5 采用情境化試題，考查學(xué)生運用物理知識和科學(xué)方法的能力

情境化試題注重理論聯(lián)系實際，需要學(xué)生經(jīng)歷一個系統(tǒng)的思考過程，從反映生產(chǎn)、生活、體育、科技應(yīng)用等情境的圖片、圖像、圖形中獲取信息，并通過比較、分析、綜合、歸納、演繹等思維過程，形成清晰的物理圖景，構(gòu)建物理模型，把所學(xué)物理概念、規(guī)律與數(shù)學(xué)工具有機(jī)結(jié)合起來進(jìn)行解答。

圖3

命題立意：本題考查了豎直上拋運動的規(guī)律和物理建模能力，同時也體現(xiàn)了“全面貫徹黨的教育方針，落實德智體美勞全面培養(yǎng)”的要求，引導(dǎo)基礎(chǔ)教育把強(qiáng)身健體意識融入學(xué)生發(fā)展成長之中，促進(jìn)綜合素養(yǎng)的全面提升。

備考策略：模型建構(gòu)是將隱藏在具體物理情境中的研究對象或過程進(jìn)行簡化、抽象，從而形成中學(xué)物理教材中的基本物理模型的思維過程。解決物理問題的關(guān)鍵在于建構(gòu)物理模型，教學(xué)過程中要注重培養(yǎng)學(xué)生的模型建構(gòu)意識和能力，以便在具體問題情境中能夠獨立對物理現(xiàn)象進(jìn)行抽象和概括，通過類比識別出能夠反映事物本質(zhì)特征和共同屬性的物理模型，再根據(jù)模型所對應(yīng)的解題方法進(jìn)行解答。