陳信余

《普通高中物理課程標準》（2017版）在實施建議里提到：運用物理知識解決實際問題能力的高低，往往取決于學(xué)生將情境與知識相聯(lián)系的水平；在物理教學(xué)中，應(yīng)讓學(xué)生獲得在實際情境中解決物理問題的大量經(jīng)驗，形成把情境與知識相關(guān)聯(lián)的意識和能力。2018年全國高考理綜I卷充分體現(xiàn)了結(jié)合實際情境，落實核心素養(yǎng)的基本理念與思想，下面就該試卷中涉及與情境結(jié)合來落實核心素養(yǎng)的試題做一簡要的評析，并為下一屆高三復(fù)習備考提供參考和建議。

一、2018年全國高考理綜I卷評析

【例1】（14題） 高鐵列車在啟動階段的運動可看作初速度為零的均加速直線運動，在啟動階段列車的動能

A. 與它所經(jīng)歷的時間成正比

B. 與它的位移成正比

C. 與它的速度成正比

D. 與它的動量成正比

評析：本題以高鐵列車啟動的實際情境為背景描象出物理模型——質(zhì)點，在知識上，對動能表達式和勻變速直線運動中速度公式、位移公式的全面考查；在能力上，重點考查推理能力，即根據(jù)已知知識和條件，對物理問題進行推理，得出正確結(jié)論。設(shè)加速度為a，經(jīng)歷的時間為t，通過的位移為s，由勻變速直線運動的知識，有：v=at、v2=2as；即動能：Ek=ma2t2=mas。試題涉及運動和能量觀念，考查模型構(gòu)建和科學(xué)推理。

【例2】（15題） 如圖1，輕彈簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物塊P，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)用一豎直向上的力F作用在P上，使其向上做勻加速直線運動，以x表示P離開靜止位置的位移，在彈簧恢復(fù)原長前，下列表示F和x之間關(guān)系的圖像可能正確的是

評析：本題是從實際情境中抽象出物理模型，對物塊在豎直方向上的運動學(xué)和動力學(xué)進行了全面考查，落實運動與相互作用的觀念，重點考查科學(xué)思維。

設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，則P平衡時彈簧壓縮量為；以P為研究對象，設(shè)它的加速度為a，由牛頓第二定律可知：F+k（x）-mg=ma，整理得：F=ma+kx。能夠根據(jù)具體問題列出物理量之間的關(guān)系，進行推導(dǎo)和求解，能用函數(shù)圖像進行表達和分析，并根據(jù)結(jié)果得出物理結(jié)論，是一種重要的研究和分析物理問題的方法。

【例3】（18題） 如圖2，abc是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道，ab水平，長度為2R：bc是半徑為R的四分之一的圓弧，與ab相切于b點。一質(zhì)量為m的小球。始終受到與重力大小相等的水平外力的作用，自a點處從靜止開始向右運動，重力加速度大小為g。小球從a點開始運動到其他軌跡最高點，機械能的增量為

A. 2mgR B. 4mgR C. 5mgR D. 6mgR

評析：本題小球運動軌跡的最高點不是圖2中的c點。根據(jù)運動的獨立性原理：小球離開c后在重力（mg）作用下做豎直上拋運動，同時在水平恒力（F=mg）的作用下向右做初速度為零勻加速直線運動，其軌跡是曲線。設(shè)小球在c點的速度為v、豎直向上運動到最高點所經(jīng)歷的時間為t，有：v=gt；則小球在水平方向移運動的距離為：s=gt2；a到c，由動能定理：mg·3R-mgR=mv2；聯(lián)立以上三式得：s=2R。發(fā)揮空間想象，把小球離開c后到運動到軌跡最高點的情境補完整，如圖3，則由功能原理可知，水平恒力做的功就是機械能的增量，即E=F（3R+s）=5mgR。試題通過確立小球離開c后的情境來落實物理核心素養(yǎng)。

【例4】（19題） 如圖4，兩個線圈繞在同一根鐵芯上，其中一線圈通過開關(guān)與電源連接，另一線圈與遠處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路。將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方，開關(guān)未閉合時小磁針處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是

A. 開關(guān)閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動

B. 開關(guān)閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向

C. 開關(guān)閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向

D. 開關(guān)閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動

評析：本題將磁場及其方向、通電直導(dǎo)線和通電螺線管周圍磁場及分布、法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律等多個知識點與具體的實驗情境結(jié)合起來，重點落實物質(zhì)觀念和科學(xué)思維兩方面的核心素養(yǎng)。根據(jù)安培定則，鐵芯上右線圈接通電源后，它引起的磁場分布如圖5所示；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，鐵芯右線圈接通電源瞬間，左線圈的磁量增大，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流；根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流方向如圖6所示，根據(jù)安培定則可以判斷通電直導(dǎo)線周圍的磁場分布如圖6所示，從而確定閉合開關(guān)后瞬間小磁針的N極朝垂直紙面向里偏轉(zhuǎn)。閉合開關(guān)后一段時間，鐵芯左線圈的磁通量沒有變化，所以不會產(chǎn)生感應(yīng)電流。同理可分析斷開開關(guān)瞬間，小磁針轉(zhuǎn)動的方向。應(yīng)用多個知識點分析多個情境對象，鐵芯右線圈、左線圈、通電直導(dǎo)線、小磁針，還涉及立體空間，要有一定的空間想象能力，試題難度不算大，但通過多知識點應(yīng)用于不同情境下分析，很好地落實了學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

【例5】（20題）2017年，人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力波。根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過程，在兩顆中子星合并前約100 s時，它們相距約400 km，繞二者連線上的某點每秒轉(zhuǎn)動12圈，將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體，由這些數(shù)據(jù)、萬有引力常量并利用牛頓力學(xué)知識，可以估算出這一時刻兩顆中子星

A. 質(zhì)量之積 B. 質(zhì)量之和

C. 速率之和 D. 各自的自轉(zhuǎn)角速度

評析：本題以探測引力波的真實情境為背景抽象出雙星模型，將文字信息轉(zhuǎn)化成圖像情境，從而找出相關(guān)的物理量，重點考查圓周運動和萬有引力定律的相關(guān)知識，涉及物理觀念、科學(xué)思維和科學(xué)責任與態(tài)度幾個方面的物理核心素養(yǎng)。

【例6】（24題） 一質(zhì)量為m的煙花彈獲得動能E后，從地面豎直升空，當煙花彈上升的速度為零時，彈中火藥爆炸將煙花彈炸為質(zhì)量相等的兩部分，兩部分獲得的動能之和也為E，且均沿豎直方向運動。爆炸時間極短，重力加速度大小為g，不計空氣阻力和火藥的質(zhì)量，求

（1）煙花彈從地面開始上升到彈中火藥爆炸所經(jīng)過的時間；

（2）爆炸后煙花彈向上運動的部分距地面的最大高度。

從以上的分析可以看出，2018全國高考理綜I卷的物理試題有一半以上與具體的情境相結(jié)合，考查學(xué)生在處理物理問題時，能否把問題中的實際情境轉(zhuǎn)化成解決問題的物理情境，建立相應(yīng)的物理模型，并應(yīng)用物理觀念思考問題和應(yīng)用物理知識解決問題，這種命題方式和特點，要引起我們的高度重視，并在復(fù)習備考中加強這方面的針對訓(xùn)練。

二、2019屆高三備考復(fù)習建議

1. 回歸教材 夯實基礎(chǔ)

中學(xué)物理教材涉及到物理核心素養(yǎng)的“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度和責任”四個方面，通過最基本的物理事實、著名科學(xué)家的故事、經(jīng)典物理實驗的作用與地位以及物理學(xué)史上的重大發(fā)現(xiàn)，滲透最基本的物理思想和研究問題的方法；另外，善于從教材中選取素材是我國高考物理試題的一大特色。如：2017年全國高考理綜（物理）I卷有三道題分別直接取自粵教版教材的必修2、選修3-3和3-5，兩道改編于選修3-1、3-2；今年的第16題、第21題改編于教材（人教版和粵教版都有相同的內(nèi)容）選3-1第三節(jié)“點電荷的電場強度及其疊加原理”和第五節(jié)“電場強度與電勢差的關(guān)系”。所以，高三復(fù)習備考，尤其是第一輪復(fù)習，一定要回歸教材，要讓學(xué)生包括對文字、圖像、表格、插圖等內(nèi)容的閱讀或瀏覽；對教材例題的分析與解答要認真閱讀、反復(fù)推敲，領(lǐng)會其中的道理，掌握分析和處理物理問題的一般方法；對教材中的練習或習題，要一道道去經(jīng)歷分析、解答（書寫）的過程，積累在實際情境中解決物理問題的經(jīng)驗，形成把情境與知識相關(guān)聯(lián)的意識和能力。通過對教材的閱讀，吸取有利于學(xué)生終身發(fā)展的必備知識。

2. 重視運用圖形、圖像進行表達和分析

《普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱·物理》（2018版），在“應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力”中提到：能運用幾何圖形、函數(shù)圖像進行表達和分析。所以，畫圖形、作圖像既是應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的方法之一，也是應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的一種能力。2017年全國高考理科綜合（物理）I卷通過四道相關(guān)試題，突出考查了應(yīng)用矢量圖形、幾何圖形、函數(shù)圖象進行表達和分析；2018仍然重視這方面的考查，通過三道涉矢量圖、函數(shù)圖像的試題，考查了畫圖、識圖和用圖的基本能力。如第15題，由牛頓第二定律得到：F=ma+kx，然后根據(jù)函數(shù)圖象判斷哪幅圖象；第16題，電荷之間的作用力有“同向相吸，異向相斥”的規(guī)律，根據(jù)力的平行四邊形定則和已知小球c所受庫侖力的合力的方向平衡于a、b的連線，可判斷a、b帶異種電荷，畫出c的受力矢量圖如圖9甲或乙，由和庫侖定律可求得結(jié)果；第23題通過描點連線（作圖）、讀數(shù)（識圖）來考查運用圖像表達和分析的能力。

物理規(guī)律除了用數(shù)學(xué)公式表示以外，還經(jīng)常用函數(shù)圖像來表示。因為圖像突出的優(yōu)點是形象直觀，也較容易直接根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪出來，畫圖、識圖、辨圖、用圖和作圖是解決物理問題的重要能力之一。在近幾年全國高考物理試題中有關(guān)物理圖象的問題頻頻出現(xiàn)，物理圖象是處理物理問題的一個基本方法，也是應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題能力的重要體現(xiàn)，這要引起我們的高度重視并加強相應(yīng)的訓(xùn)練。

3. 加強知識與情境相聯(lián)系的針對訓(xùn)練

近年全國高考物理試題，特別注重將物理知識與真實具體情境聯(lián)系起來，落實物理核心素養(yǎng)的四個方面，考查學(xué)生綜合分析能力。這類試題可以是選擇題、填空題、計算題、實驗題等不同的題型。在復(fù)習備考中要加強知識與情境相聯(lián)系的針對訓(xùn)練。下面再舉一道相關(guān)的例題進行分析，一方面認識到這類試題的重要性；另一方面，掌握處理這類問題的基本思路和一般方法。

【例7】（2011年全國I卷第19題） 衛(wèi)星電話信號需要通過地球同步衛(wèi)星傳送。如果你與同學(xué)在地面上用衛(wèi)星電話通話，則從你發(fā)出信號至對方接收到信號所需最短時間最接近于（可能用到的數(shù)據(jù)：月球繞地球運動的軌道半徑約為3.8×105km，運行周期約為27天，地球半徑約為6400km，無線電信號的傳播速度為3×108m/s）

A. 0.1s B. 0.25s C. 0.5s D. 1s

評析：這是一道與日常生活緊密聯(lián)系的試題，估算地面上兩人通過衛(wèi)星通話從發(fā)出信號到接收到信號的時間是一個實際的問題。為了確定選用什么公式（函數(shù)）進行估算，必須了解通話信號發(fā)送與接收的過程，即要把衛(wèi)星電話通話的大致情境（過程示意圖）弄清楚，從而找到對應(yīng)的物理量；要弄清楚情境，就必須將文字信息轉(zhuǎn)換成圖像信息。

依題中的文字信息可知：地球同步衛(wèi)星和地球赤道在同一平面內(nèi)，從而將地球赤道和同步衛(wèi)星畫成以地心為圓心的同心圓，衛(wèi)星電話通話的情境大致如圖11，①為地面信號到同步衛(wèi)星，②為信號經(jīng)反射回到地面。近似處理，認為信號在同步衛(wèi)星來回的路程約等于衛(wèi)星距地面高度的兩倍，所以，信號從發(fā)出到接收的時間為：t=，結(jié)合圖像可知：h=r1-R，r1是同步衛(wèi)星繞地球運轉(zhuǎn)的軌道半徑，R是地球的半徑。求衛(wèi)星距地面的高度h，必須求出同步衛(wèi)星繞地面運轉(zhuǎn)的軌道半徑r1。

此題雖然是一道選擇題，但要正確對選項做出判斷，仍然要將真實情境抽象出物理模型，經(jīng)歷將文字信息轉(zhuǎn)換成圖像信息、再從圖像信息中獲取處理問題所需要的物理知識（幾何關(guān)系、公式或規(guī)律）、結(jié)合萬有引力定律和一些基本事實（地球自轉(zhuǎn)一圈的時間為1天）進行論證和推理這樣一個完整的思維過程及其思維過程的不同表達方式（文字、圖像和函數(shù)）。所以，要結(jié)合文字描述，抽象模型，教會學(xué)生如何正確畫出同心圓，將文字表達轉(zhuǎn)化成圖形表達。從幾何圖形上確定相關(guān)物理量，選擇物理規(guī)律進行推導(dǎo)和論證，完成從圖象到函數(shù)表達的轉(zhuǎn)化。

加強知識與情境相聯(lián)系的針對訓(xùn)練，事實上就是重視推理能力培養(yǎng)，針對文字、圖像和函數(shù)三種表達式方式之間的轉(zhuǎn)換進行訓(xùn)練，看到文字能構(gòu)想出情境，看到情境能找到隱含的物理量，對照函數(shù)表達式能解釋或說明各物理量的意義。

責任編輯 李平安