云南 張保雷

2017年教育部考試中心提出中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系“一體四層四翼”的概念，回答了高考為什么考？“一體”：“立德樹(shù)人、服務(wù)選拔、指導(dǎo)教學(xué)”；考什么？“四層”：“必備知識(shí)、關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)、核心價(jià)值”；怎么考？“四翼”：“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”。2019年教育部考試中心編寫(xiě)《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系說(shuō)明》，對(duì)“一體四層四翼”的理念進(jìn)行了更細(xì)致的闡述。近三年高考全國(guó)卷萬(wàn)有引力試題以“一體四層四翼”的高考評(píng)價(jià)體系為依托，嚴(yán)格遵循考試說(shuō)明要求來(lái)命制。本文從“一體四層四翼”的理念出發(fā)，力求探析近三年高考全國(guó)卷萬(wàn)有引力試題的特點(diǎn)，也提出筆者對(duì)高考備考復(fù)習(xí)的個(gè)人見(jiàn)解。

一、近三年全國(guó)卷萬(wàn)有引力試題多向細(xì)目表

試卷年度題號(hào)題型知識(shí)點(diǎn)學(xué)科素養(yǎng)難易全國(guó)卷Ⅰ201921多選小球彈簧模型、牛頓第二定律、萬(wàn)有引力等于重力、求天體質(zhì)量和密度、功和能物理觀念、科學(xué)思維難201820多選雙星系統(tǒng)模型、萬(wàn)有引力提供向心力、畫(huà)軌道運(yùn)行圖、定圓心、找半徑、現(xiàn)代科技物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任難2017沒(méi)有考查全國(guó)卷Ⅱ201914單選萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用、現(xiàn)代科技物理觀念、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任易201816單選行星(衛(wèi)星)模型、萬(wàn)有引力提供向心力、臨界情況(極值)、現(xiàn)代科技物理觀念、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任中等201719多選開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律、引力做功、機(jī)械能守恒物理觀念、科學(xué)思維中等全國(guó)卷Ⅲ201915單選行星(衛(wèi)星)模型、萬(wàn)有引力供向心力物理觀念易201815單選行星(衛(wèi)星)模型、萬(wàn)有引力供向心力、現(xiàn)代科技物理觀念、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任易201714單選行星(衛(wèi)星)模型、萬(wàn)有引力供向心力、現(xiàn)代科技物理觀念、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任易

對(duì)上表進(jìn)行研究，不難發(fā)現(xiàn)近三年全國(guó)卷萬(wàn)有引力試題有以下規(guī)律：

1.考查題型：全部為選擇題，全國(guó)卷Ⅰ為多選題，卷Ⅱ、Ⅲ多為單選題、多分布在選擇題的前三題；

2.考查難度：全國(guó)卷Ⅰ難、全國(guó)卷Ⅱ中等、全國(guó)卷Ⅲ易；

3.考查知識(shí)：試題以萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律考試說(shuō)明中的Ⅱ級(jí)要求內(nèi)容為主，人造衛(wèi)星、宇宙速度也有所體現(xiàn)；

4.綜合性：全國(guó)卷Ⅰ綜合性較高，對(duì)學(xué)生的推理能力和分析綜合能力要求較高、全國(guó)卷Ⅱ綜合性一般、全國(guó)卷Ⅲ以單獨(dú)命題為主，如2019年卷Ⅰ第21題，該題利用a-x圖象呈現(xiàn)解題所需信息，將小球彈簧模型和萬(wàn)有引力與重力加速度相結(jié)合，要求學(xué)生有提取信息的能力、讀圖的能力、建模的能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)解決物理問(wèn)題的能力等，對(duì)學(xué)生的綜合能力要求很高；

5.學(xué)科素養(yǎng)：全國(guó)卷萬(wàn)有引力試題很好的體現(xiàn)運(yùn)動(dòng)觀念、相互作用觀念、能量觀念的物理觀念，也是模型建構(gòu)、科學(xué)推理的科學(xué)思維集中展現(xiàn)的題型，同時(shí)兼顧人類現(xiàn)代科技發(fā)展，關(guān)注我國(guó)航天事業(yè)的進(jìn)步，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

二、近三年全國(guó)卷萬(wàn)有引力試題欣賞

1.基礎(chǔ)性

《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系說(shuō)明》指出高考強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)扎實(shí)，高考要求學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)部分內(nèi)容的掌握必須扎實(shí)牢靠，高考試卷包含一定比例的基礎(chǔ)性試題，引導(dǎo)學(xué)生打牢知識(shí)基礎(chǔ)，并以物理學(xué)科為例指出物理學(xué)科的基礎(chǔ)內(nèi)容包括牛頓運(yùn)動(dòng)定律、萬(wàn)有引力定律……，這些基礎(chǔ)性內(nèi)容在試題命題中必須盡量覆蓋。由表中內(nèi)容可知萬(wàn)有引力定律內(nèi)容在全國(guó)卷中幾乎每年每套均有考查，萬(wàn)有引力試題在命制過(guò)程中聚焦學(xué)科主干內(nèi)容，突出體現(xiàn)高考試題的基礎(chǔ)性。

【例1】(2019年全國(guó)卷Ⅲ第15題)金星、地球和火星繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的向心加速度大小分別為a金、a地、a火，它們沿軌道運(yùn)行的速率分別為v金、v地、v火。已知它們的軌道半徑R金

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A.a金>a地>a火B(yǎng).a火>a地>a金

C.v地>v火>v金D.v火>v地>v金

【試題分析】本題考查行星(衛(wèi)星)運(yùn)行參量的分析，只要學(xué)生對(duì)萬(wàn)有引力定律和行星(衛(wèi)星)模型有正確的理解，解答此題并不難。試題簡(jiǎn)潔，情景熟悉，模型常見(jiàn)，突出體現(xiàn)高考試題的基礎(chǔ)性。

2.綜合性

高考試題要求學(xué)生能夠觸類旁通、融會(huì)貫通，要求學(xué)生形成對(duì)學(xué)科知識(shí)的整體把握能力，同時(shí)高考試題力求從整體性、完整性出發(fā)，突出對(duì)學(xué)生綜合能力的考查。

【例2】(2017年全國(guó)卷Ⅱ第19題)如圖1所示，海王星繞太陽(yáng)沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，P為近日點(diǎn)，Q為遠(yuǎn)日點(diǎn)，M、N為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn)，運(yùn)行的周期為T(mén)0，若只考慮海王星和太陽(yáng)之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)M、Q到N的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中

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圖1

B.從Q到N階段，機(jī)械能逐漸變大

C.從P到Q階段，速率逐漸變小

D.從M到N階段，萬(wàn)有引力對(duì)它先做負(fù)功后做正功

【試題分析】此題要求學(xué)生既要掌握開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，又要掌握機(jī)械能守恒定律，既要整體分析，又要局部討論；既要有運(yùn)動(dòng)和能量觀念，又要有科學(xué)推理的能力。一套理綜試題考三個(gè)科目，一道試題可能需要承載多選“任務(wù)”，一道試題可能有知識(shí)的交叉、能力的復(fù)合、素養(yǎng)的融合。

3.應(yīng)用性

現(xiàn)代教育強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)德智體美勞“五育并舉”的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人，高考試題關(guān)注與國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步、生產(chǎn)生活相結(jié)合的內(nèi)容，考查學(xué)生運(yùn)用知識(shí)、能力和素養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，讓學(xué)生充分感受到課堂知識(shí)蘊(yùn)含的應(yīng)用價(jià)值。如2017年全國(guó)卷Ⅱ第19題海王星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)、2018年全國(guó)卷Ⅰ第20題雙中子星的引力波都很好的體現(xiàn)了高考試題與科技進(jìn)步、生產(chǎn)生活相結(jié)合，如2017年全國(guó)Ⅲ第14題“天舟一號(hào)”與“天宮二號(hào)”對(duì)接、2018年全國(guó)卷Ⅲ第15題“天琴計(jì)劃”、2018全國(guó)卷Ⅱ第16題“天眼”、2019全國(guó)卷Ⅱ第14題“嫦娥四號(hào)”都體現(xiàn)了我國(guó)的科技進(jìn)步，全國(guó)卷萬(wàn)有引力試題很好地體現(xiàn)了高考試題的應(yīng)用性。

【例3】(2018年全國(guó)卷Ⅱ第16題)2018年2月，我國(guó)500 m口徑射電望遠(yuǎn)鏡(天眼)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J0318+0253”，其自轉(zhuǎn)周期T=5.19 ms。假設(shè)星體為質(zhì)量均勻分布的球體，已知萬(wàn)有引力常量為6.67×10-11N·m2/kg2。以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為

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A.5×109kg/m3B.5×1012kg/m3

C.5×1015kg/m3D.5×1018kg/m3

【試題分析】此題以我國(guó)射電望遠(yuǎn)鏡(天眼)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J0318+0253”為背景，考查學(xué)生對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解，又要求學(xué)生學(xué)會(huì)模型建構(gòu)、科學(xué)推理，同時(shí)又引導(dǎo)學(xué)生對(duì)科學(xué)要有全面而正確的認(rèn)識(shí)與理解，承擔(dān)起相應(yīng)的社會(huì)責(zé)任。此題設(shè)問(wèn)新穎巧妙、科學(xué)合理，同時(shí)也有利于促進(jìn)中學(xué)物理教學(xué)，摒棄題海訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生重視物理思維過(guò)程，體驗(yàn)物理方法，感悟物理思想。

4.創(chuàng)新性

近幾年高考試題關(guān)注與創(chuàng)新密切相關(guān)的能力和素養(yǎng)，要求學(xué)生具備獨(dú)立思考的能力、著重考查發(fā)散思維、逆向思維、捕捉新事物的能力等，鼓勵(lì)學(xué)生擺脫思維定勢(shì)，大膽創(chuàng)新。因此，高中師生感覺(jué)近幾年高考物理試題越來(lái)越靈活，越來(lái)越難以預(yù)測(cè)，高考試題越來(lái)越情景化，設(shè)問(wèn)越來(lái)越新穎。

【例4】(2019全國(guó)卷Ⅰ第21題)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(yùn)動(dòng)，物體的加速度a與彈簧的壓縮量x間的關(guān)系如圖2中實(shí)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(guò)程，其a-x關(guān)系如圖中虛線所示，假設(shè)兩星球均為質(zhì)量均勻分布的球體。已知星球M的半徑是星球N的3倍，則

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圖2

A.M與N的密度相等

B.Q的質(zhì)量是P的3倍

C.Q下落過(guò)程中的最大動(dòng)能是P的4倍

D.Q下落過(guò)程中彈簧的最大壓縮量是P的4倍

【試題分析】此題將萬(wàn)有引力與重力、物體彈簧模型、機(jī)械能守恒定律和圖象面積等綜合為一道試題，考查學(xué)生的運(yùn)動(dòng)、相互作用和能量觀念；要求學(xué)生完成模型建構(gòu)進(jìn)行科學(xué)推理，體現(xiàn)了對(duì)科學(xué)思維的考查；同時(shí)學(xué)生面對(duì)a-x圖象要調(diào)動(dòng)加速度和位移相關(guān)知識(shí)、熟知圖象問(wèn)題的解決方法、挖掘圖象的關(guān)鍵信息、方程演繹推理，甚至推測(cè)出事物的發(fā)展趨勢(shì)，雖然是一道選擇題，但是其依然很好地體現(xiàn)了高考試題的綜合性、創(chuàng)新性。

三、2020年高考備考建議

1.夯實(shí)基礎(chǔ) 形成網(wǎng)絡(luò)

近三年全國(guó)卷萬(wàn)有引力試題均為選擇題，獨(dú)立命題的次數(shù)多，即使綜合性、創(chuàng)新性較強(qiáng)的試題也多以常見(jiàn)模型考查對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解和應(yīng)用，沒(méi)有偏、怪、過(guò)難或計(jì)算量太大的情況，所以在復(fù)習(xí)備考時(shí)，不能忽視教材(包括2019版教材)內(nèi)容，要深入挖掘教材，以課本為本，注重基礎(chǔ)，做到基本概念深入理解及靈活運(yùn)用。學(xué)生應(yīng)在教師的指導(dǎo)和幫助下，對(duì)物理知識(shí)、物理模型、物理思想、物理方法進(jìn)行梳理，形成自己的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)及自己對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而提升學(xué)生對(duì)物理思想和方法的認(rèn)識(shí)，才能輕松解答當(dāng)下高考試題。

2.學(xué)會(huì)“翻譯” 培養(yǎng)思維

高考試題更注重應(yīng)用性、創(chuàng)新性，較平時(shí)練習(xí)題更趨向于情景化，命題者越來(lái)越善于把模型隱藏在表面現(xiàn)象之后，要求學(xué)生學(xué)會(huì)“翻譯”，把科技事件、生產(chǎn)活動(dòng)、生活語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為物理量、物理圖形或圖象，正確建立、識(shí)別、完善模型，列出方程進(jìn)行科學(xué)推理，得出結(jié)論。平時(shí)的教學(xué)或?qū)W習(xí)要多“問(wèn)”：這道題目哪些條件已知、哪些條件未知、哪些條件簡(jiǎn)單推理可知、有幾種解法、考查了哪些內(nèi)容、從什么角度考查的、還有可能怎么考等，讓學(xué)生從命題者的角度思考，促進(jìn)學(xué)生思維能力的提升。

3.學(xué)會(huì)“分解” 培養(yǎng)觀念