物理高考全國卷“一境多體”試題結構探究

李子根　徐輝

摘 要：本文嘗試對物理高考試題的結構進行分析并模型化。筆者在分析了眾多物理高考全國卷試題后提出“一境多體”試題結構模型。該試題結構具有設問豐富靈活，能力考查全面，難度彈性大等特點并體現了群體共性與個體差異和諧統一的哲學思想。這對我們的教學、備考和試題命制有重要的參考價值。

關鍵詞：物理;高考全國卷;一境多體;試題結構

我們都知道物理高考試題千變萬化，每年的考試題目都不相同。但是，試題結構以及試題命制的思維方式是有章可循的，甚至可以說試題結構是有固定模式的。筆者在分析了眾多物理高考全國卷試題后提出“一境多體”試題結構。其中“一境”指的是同一或相似的物理情境，“多體”指的是多個研究對象，研究對象可以是某個物體，也可以是某個過程。

以下通過幾個典型試題來分析這種試題結構。

例1（2016全國卷Ⅰ，15）現代質譜儀可用來分析比質子重很多倍的離子，其示意圖如圖所示，其中加速電壓恒定。質子在入口處從靜止開始被加速電場加速，經勻強磁場偏轉后從出口離開磁場。若某種一價正離子在入口處從靜止開始被同一加速電場加速，為使它經勻強磁場偏轉后仍從同一出口離開磁場，需將磁感應強度增加到原來的12倍。此離子和質子的質量比約為

A. 11 B. 12

C. 121 D. 144

【試題結構分析】題目以科學儀器質譜儀為背景，介紹其工作原理，并由此創設物理情境：加速電場與勻強磁場的組合場。研究對象分別是質子和某種一價正離子。題目的約束條件是：在入口處從靜止開始被加速電場加速，經勻強磁場偏轉后從出口離開磁場。該試題結構很明顯：相同的物理情境+不同的研究對象+相同的約束條件，即是筆者提出的“一境多體”試題結構模型。

例2（2018全國卷Ⅰ，17）如圖，導體軌道OPQS固定，其中PQS是半圓弧，Q為半圓弧的中心，O為圓心。軌道的電阻忽略不計。OM是有一定電阻、可繞O轉動的金屬桿。M端位于PQS上，OM與軌道接觸良好。空間存在與半圓所在平面垂直的勻強磁場，磁感應強度的大小為B，現使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時針轉到OS位置并固定（過程Ⅰ）;再使磁感應強度的大小以一定的變化率從B增加到B'（過程Ⅱ）。在過程Ⅰ、Ⅱ中，流過OM的電荷量相等，則等于

A. B. C. D.2

【試題結構分析】題目創設的物理情境是處于勻強磁場的半圓弧導體軌道，磁場方向與半圓所在平面垂直。研究的對象不是具體的某個物體而是兩個過程。過程Ⅰ使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時針轉到OS位置并固定;過程Ⅱ是OM固定在OS位置后，使磁感應強度的大小以一定的變化率從B增加到B'。題目給出的約束條件是在過程Ⅰ、Ⅱ中，流過OM的電荷量相等。該題結構可概括為：相同的物理情境+不同的研究對象（過程）+相同的約束條件，明顯屬于“一境多體”試題結構模型。

例3（2019，全國卷Ⅰ，21）在星球M上將一輕彈簧豎直固定在水平桌面上，把物體P輕放在彈簧上端，P由靜止向下運動，物體的加速度a與彈簧的壓縮量x間的關系如圖中實線所示。在另一星球N上用完全相同的彈簧，改用物體Q完成同樣的過程，其a–x關系如圖中虛線所示，假設兩星球均為質量均勻分布的球體。已知星球M的半徑是星球N的3倍，則

A.M與N的密度相等

B.Q的質量是P的3倍

C.Q下落過程中的最大動能是P的4倍

D.Q下落過程中彈簧的最大壓縮量是P的4倍

【試題結構分析】這道題是物理選擇題的最后一題，可以說是物理選擇題的壓軸題，創設的情境和介入的研究對象比較復雜。初看試題似乎有兩個物理情境，因為有兩個星球，可實際上這兩個星球表面的情況是類似的：兩星球均為質量均勻分布的球體，都可以認為星球表面重力近似等于萬有引力，即遵循相同的物理規律。所以題目創設的是相似的物理情境即“星球表面”。在相似的星球表面分別討論兩個研究對象，這兩個研究對象還要與完全相同的彈簧相互作用。題目給出的約束條件是：物體輕放在彈簧上端，由靜止向下運動，并已知物體的加速度a與彈簧的壓縮量x間的關系圖。這試題結構也可以概括為：相似的物理情境+不同的研究對象+相似的約束條件，仍然可以歸屬為“一境多體”試題結構模型。

以上舉了兩個例子來說明這種試題結構，事實上這種試題結構近幾年經常出現。筆者分析整理了2014-2019年高考物理全國卷Ⅰ和全國卷Ⅱ的試題，把試題結構屬于“一境多體”的試題歸納起來，具體試題年份和題號如表1所示。

2014-2019年高考物理全國卷Ⅰ和卷Ⅱ“一境多體”試題結構統計表

由此可見，這種試題結構，不僅出現在2019年全國卷Ⅰ中出現，在歷年的全國卷中都能見到。這可以說是非常典型的試題結構，也是命題者近年比較熱衷使用的試題命制結構。

“一境多體”的試題結構具有顯性和隱形兩個方面的特點。其中顯性特點即是題目能夠直接表現出來的，大概有以下三個特點。

1.設問豐富靈活。這種試題結構在相同物理情境下有多個研究對象，兩個研究對象可以相互作用，如例1中甲乙兩電荷通過電場相互作用;也可以相互獨立，如例2中PQ兩物體有各自的運動特點。這為命題者提供了更豐富靈活的設問空間。既可以單獨就某個物體設問，也可以聯系兩者進行對比設問。

2.能力考查全面。正是由于設問的豐富靈活，同一道題里考查學生的能力可以更全面，更能體現一個學生的核心素養水平。比如例2在物理概念方面考查了球體密度等;解題過程需要構建星球表面物體壓縮彈簧的物理模型，分析數學函數圖象，使用邏輯推理和比較甚至是類比等創造性思維方法。

3.難度彈性大。正是由于一道題里考查的角度多、范圍廣、知識全面，題目的難度設置上具體較大的操作空間，可以考查基礎知識，也可以加大難度。這種題目一般是以中等偏上的難度出現，比如例2是2019年物理選擇題的最后一題，綜合難度和區分度是很大的，而這恰恰體現高考的選拔作用。

而隱形特點是指潛在于題目里的特點，即是其中的哲學思想。筆者認為“一境多體”的試題結構隱含了共性與個性的關系。創設同一（或相似的）物理情境，引入兩個或兩個以上不同的研究對象。這些研究對象在相同的物理情境中遵循相同的物理規律，即存在群體共性;但具體到個體卻有不同的表現，即存在個體差異性。通俗來講就類似于我們每個人都可以有自己的個性，但是必須是在遵守整個社會規則（法律法規）的前提下來展現個性。這體現了群體共性與個體差異的和諧統一的哲學思想。

新課程標準要求命題要堅持“素養立意”，“一境多體”的試題命制結構能夠容納模型構建、科學推理、對比、創新等物理核心素養于其中。筆者認為這將會是往后考試中，尤其是具有選拔性考試中，命題者比較青睞的一種試題命制結構。這對我們的教學、備考和試題命制工作有很好的參考價值和啟示。

參考文獻

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[2]鄭行軍.指向核心素養評價目標的試題命制策略——以物理組合題設計為例[J].中國考試，2019（6）：69-71.

[3]沈正杰.從高考試題看核心素養的展現和延伸[J].物理教學，2017（7）：72-74.

作者簡介

李子根（1987.8-），男，漢族，廣東連州人，廣州市南沙第一中學，本科，中學一級，研究方向：物理教學

徐輝（1961.3-），男，漢族，湖北英山人，廣州市南沙第一中學，本科，中學特級，研究方向：物理教學。