廣西南寧市第二中學(xué)（530000） 韋 征 黃 福

2021 年高考全國甲卷物理試題體現(xiàn)高考命題總的指導(dǎo)思想：以立德樹人為根本任務(wù)，堅持德智體美勞全面發(fā)展，深化基礎(chǔ)性，優(yōu)化情境設(shè)計，強化關(guān)鍵能力考查，增強試題開放性和靈活性，引導(dǎo)學(xué)生減少死記硬背和機械刷題，促進(jìn)素質(zhì)教育發(fā)展。試題突出對物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究等核心素養(yǎng)的考查，提高了對分析真實情境能力的要求，在情境中體現(xiàn)了對科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的要求，很好地體現(xiàn)了高考對物理教學(xué)的導(dǎo)向作用。物理學(xué)科核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。高考試題對學(xué)科核心素養(yǎng)要求的導(dǎo)向作用不容忽視。

一、試題特點分析

（一）深化物理觀念的考查

試題以考查物理學(xué)科核心素養(yǎng)為主，在物理觀念上考查質(zhì)點、電場、磁場等物質(zhì)觀，勻變速直線運動、平拋運動、圓周運動等運動觀，以及相互作用觀和能量觀。具體的知識點方面，重點考查了動摩擦因數(shù)、加速度、功和能等核心概念，勻變速直線運動規(guī)律、牛頓運動定律、動能定理等重要規(guī)律，除動量守恒外其他主干知識都涉及了。

［例1］（2021 年高考全國甲卷第14題）如圖1，將光滑長平板的下端置于鐵架臺水平底座上的擋板P處，上部架在橫桿上。橫桿的位置可在豎直桿上調(diào)節(jié)，使得平板與底座之間的夾角θ可變。將小物塊由平板與豎直桿交點Q處靜止釋放，物塊沿平板從Q點滑至P點所用的時間t與夾角θ的大小有關(guān)。若由30°逐漸增大至60°，物塊的下滑時間t將（ ）。

圖1

A.逐漸增大 B.逐漸減小

C.先增大后減小 D.先減小后增大

該題創(chuàng)設(shè)了平板架在鐵架臺上的真實情境，需要學(xué)生建立斜面模型，分析“斜面傾角發(fā)生變化”這一條件。試題體現(xiàn)了課標(biāo)對物理觀念的要求，考查學(xué)生在實際情境中構(gòu)建模型的能力，考查學(xué)生對運動和相互作用觀的掌握程度。試卷中其他題目如第15 題的旋轉(zhuǎn)紐扣、第18 題的“天問一號”探測器三次近火制動以及第22 題的測量小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數(shù)等都體現(xiàn)了高考對物理觀念的考查。

（二）強化關(guān)鍵能力的考查

1.對理解能力的要求提高。理解知識的意義，把握物理情境的本質(zhì)特征，能將知識與情境聯(lián)系起來，并運用已有的知識和方法解決問題的能力屬于理解能力。2021 年高考全國甲卷加強了這方面能力的考查，全卷一共3401 個字、16 個圖表，文字量比2020 年高考全國Ⅲ卷增加了20%，并且文字理解的難度也增大了。第23 題的字?jǐn)?shù)是546 個，第24 題歷年來都是較簡單的題目，而2021 年該題的字?jǐn)?shù)卻達(dá)到了335 個，大大增加了閱讀量，加大了對學(xué)生理解能力的考查。學(xué)生要從幾百個字中找到“小車通過第30 個減速帶后，在相鄰減速帶間的平均速度均相同”這一關(guān)鍵表述，還要理解、分析關(guān)鍵表述，進(jìn)而挖掘隱含條件，這對能力的要求非常高。

2.突出對運算能力的考查。推理論證能力不僅包括根據(jù)已有知識對物理情境進(jìn)行分析和推理的能力，還包括數(shù)學(xué)推演能力即運算能力。2021年高考全國甲卷對推理能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)解決物理問題的能力的要求比歷年都高，對運算能力的要求明顯增大，整卷共6道題涉及數(shù)值運算，選擇題有5道題涉及運算，第1 題就要用到三角函數(shù)的二倍角公式，兩道實驗題都有復(fù)雜的運算，計算題的計算量與歷年相當(dāng)，選做題兩個小題也都涉及運算，振動和波的計算題中振動的相位不是特殊相位，也增大了計算的難度。運算量大是2021 年高考全國甲卷的一大特點，而且所涉及的數(shù)據(jù)都是源于真實情境的數(shù)據(jù)，這對學(xué)生的能力提出了更高的要求，而對學(xué)生的考試心理也是很大的考驗。

［例2］（2021年高考全國甲卷第18題）2021年2 月，執(zhí)行我國火星探測任務(wù)的“天問一號”探測器在成功實施三次近火制動后，進(jìn)入運行周期約為1.8×105s 的橢圓形停泊軌道，軌道與火星表面的最近距離約為2.8×105m。已知火星半徑約為3.4×106m，火星表面處自由落體的加速度大小約為3.7 m/s2，則“天問一號”的停泊軌道與火星表面的最遠(yuǎn)距離約為（ ）。

A.6×105m B.6×106m

C.6×107m D.6×108m

該題考查萬有引力的近似計算，難點在于數(shù)值運算——開立方，但四個選項的數(shù)據(jù)有數(shù)量級差別，只需估算數(shù)量級即可，估算時還需要理解近地點的距離（105m）相對半長軸（107m）是可以忽略不計的。該題的數(shù)據(jù)是真實的天文數(shù)字，對學(xué)生數(shù)據(jù)處理和運算能力要求是很高的，符合新課改對學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求。同時“天問一號”探測器的情境拓展了學(xué)生的知識視野，促進(jìn)學(xué)生關(guān)注國家科技發(fā)展情況，體現(xiàn)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的核心素養(yǎng)。

［例3］（2021 年 高考全國甲卷第22 題）為測量小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數(shù)，一同學(xué)將貼有標(biāo)尺的瓷磚的一端放在水平桌面上，形成一傾角為α的斜面（已知sinα=0.34，cosα=0.94），小銅塊可在斜面上加速下滑，如圖2 所示。該同學(xué)用手機拍攝小銅塊的下滑過程，然后解析視頻記錄的圖像，獲得5 個連續(xù)相等時間間隔（每個時間間隔ΔT=0.20 s）內(nèi)小銅塊沿斜面下滑的距離si（i=1，2，3，4，5），如下表所示。

圖2

s1 s2 s3 s4 s5 12.74 cm 5.87 cm___7.58 cm___9.31 cm___11.02 cm

由表中數(shù)據(jù)可得，小銅塊沿斜面下滑的加速度大小為__________m/s2，小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數(shù)為__________。（結(jié)果均保留2 位有效數(shù)字，重力加速度大小取9.80 m/s2）

該題的難點也是計算。題目所給的數(shù)據(jù)是真實實驗中的數(shù)據(jù)，對實驗教學(xué)有良好的導(dǎo)向作用。這就要求教師在日常教學(xué)中要讓學(xué)生真做實驗，處理真數(shù)據(jù)，不能因為計算而簡化實驗數(shù)據(jù)。

In Shakespeare’s time，no women acted（表演）in plays.Men and boys played all the parts（部分）.

3.弱化模型的直接應(yīng)用，強化推理論證能力的考查。2021 年高考全國甲卷幾乎沒有考題是模型或二次結(jié)論的直接應(yīng)用，答題時需要學(xué)生建立模型，并根據(jù)已掌握的知識和規(guī)律進(jìn)行推理論證。試題突顯的是依靠刷題總結(jié)二次結(jié)論難以拿高分，真正考查運算能力、分析情境建模的能力以及推理論證能力等關(guān)鍵能力。

［例4］（2021 年高考全國甲卷第16 題）兩足夠長直導(dǎo)線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內(nèi)，EO與O′Q在一條直線上，PO′與OF在一條直線上，兩導(dǎo)線相互絕緣，通有相等的電流I，電流方向如圖3 所示。若一根無限長直導(dǎo)線通過電流I時，所產(chǎn)生的磁場在距離導(dǎo)線d處的磁感應(yīng)強度大小為B，則圖中與導(dǎo)線距離均為d的M、N兩點處的磁感應(yīng)強度大小分別為（ ）。

圖3

A.B、0 B.0、2BC.2B、2BD.B、B

該題考查磁場的疊加，但題目不是簡單電流磁場的疊加，給的是兩段足夠長的直角導(dǎo)線，需要學(xué)生分析論證可以將其等效成兩根無限長直導(dǎo)線，再將兩根無限長直導(dǎo)線的磁場疊加。

［例5］（2021 年高考全國甲卷第21 題）由相同材料的導(dǎo)線繞成邊長相同的甲、乙兩個正方形閉合線圈，兩線圈的質(zhì)量相等，但所用導(dǎo)線的橫截面積不同，甲線圈的匝數(shù)是乙的2 倍?，F(xiàn)兩線圈在豎直平面內(nèi)從同一高度同時由靜止開始下落，一段時間后進(jìn)入一方向垂直于紙面的勻強磁場區(qū)域，磁場的上邊界水平，如圖4 所示。不計空氣阻力，已知下落過程中線圈始終平行于紙面，上、下邊保持水平。在線圈下邊進(jìn)入磁場后且上邊進(jìn)入磁場前，可能出現(xiàn)的是（ ）。

圖4

A.甲和乙都加速運動

C.甲加速運動，乙減速運動

D.甲減速運動，乙加速運動

該題考查牛頓第二定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)用，是常規(guī)的電磁感應(yīng)力學(xué)綜合問題。該題突破常規(guī)模型的點在于題目的條件是兩線圈導(dǎo)線的材料相同而橫截面積不同。這就無法利用已有模型的結(jié)論，需要將導(dǎo)線框的質(zhì)量、電阻分別用密度、電阻率表示出來，這樣才能得到線圈進(jìn)入磁場后運動的加速度的完整表達(dá)式，進(jìn)而比較其大小。此題對學(xué)生的推理論證能力要求較高。

（三）考查方式有新拓展

1.創(chuàng)設(shè)情境化問題。本文將情境分為學(xué)習(xí)探索情境和生活實踐情境。學(xué)習(xí)探索情境包括物理學(xué)史問題、課程標(biāo)準(zhǔn)和教材中的典型問題和科學(xué)探究的問題。生活實踐情境包括與大自然相關(guān)的物理現(xiàn)象、與生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系的物理問題以及國家重大科技工程等科技前沿。2021 年高考全國甲卷有7 道題創(chuàng)設(shè)了情境，其中有學(xué)生熟悉的情境，如“斜面”（有4 個小題涉及）等，也有學(xué)生不熟悉的情境，如“旋轉(zhuǎn)紐扣”“50 個減速帶”等。與歷年高考試卷相比，2021 年高考全國甲卷的生活實踐情境增多了，這樣可以引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中關(guān)注生活，注重學(xué)以致用。通過情境化問題的創(chuàng)設(shè)，既考查學(xué)生理解能力、建模能力、分析和解決實際問題的能力，又引導(dǎo)學(xué)生注重研究實際問題，解決實際問題。

［例6］（2021 年高考全國甲卷第24題）如圖5，一傾角為θ的光滑斜面上有50 個減速帶（圖中未完全畫出），相鄰減速帶間的距離均為d，減速帶的寬度遠(yuǎn)小于d；一質(zhì)量為m的無動力小車（可視為質(zhì)點）從距第一個減速帶L處由靜止釋放。已知小車通過減速帶損失的機械能與到達(dá)減速帶時的速度有關(guān)。觀察發(fā)現(xiàn)，小車通過第30 個減速帶后，在相鄰減速帶間的平均速度均相同。小車通過第50 個減速帶后立刻進(jìn)入與斜面光滑連接的水平地面，繼續(xù)滑行距離s后停下。已知小車與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g。

圖5

（1）求小車通過第30 個減速帶后，經(jīng)過每一個減速帶時損失的機械能；

（2）求小車通過前30 個減速帶的過程中在每一個減速帶上平均損失的機械能；

（3）若小車在前30 個減速帶上平均每一個損失的機械能大于之后每一個減速帶上損失的機械能，則L應(yīng)滿足什么條件？

該題考查學(xué)生對能量和功能關(guān)系的理解情況和運用能力。命題者在陳述中不斷重復(fù)50 個減速帶、前30 個減速帶、第30 個減速帶等，目的是增加閱讀和審題的難度。解題的關(guān)鍵是“在相鄰減速帶間的平均速度均相同”。學(xué)生需分析小車在兩個減速帶之間的運動：小車在相鄰減速帶之間的運動完全相同，經(jīng)過一個減速帶后到經(jīng)過下一個減速帶后的過程中重力勢能減少量等于經(jīng)過減速帶時損失的能量。本題對推理能力的要求很高，創(chuàng)設(shè)50 個減速帶的生活情境，將教學(xué)從解題引導(dǎo)到解決問題。減速帶出現(xiàn)在試題中也可以強化學(xué)生的安全意識。

2.創(chuàng)新命題方式。試題條件的呈現(xiàn)方式和情境的創(chuàng)設(shè)都比較新穎，與歷年試題的常規(guī)模式相比有變化。如第17 題考查衰變的次數(shù)，創(chuàng)新了試題的呈現(xiàn)方式，不再是用文字描述衰變的信息而是給出原子核經(jīng)過衰變后的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)的圖像，要求學(xué)生讀圖獲取質(zhì)子數(shù)的變化信息，推出電荷量變化，進(jìn)而推出衰變次數(shù)。第22 題是測量動摩擦因數(shù)的實驗，但實驗的情境也有所創(chuàng)新，設(shè)置為銅塊在瓷磚上運動。第24 題考查的基本模型是斜面，而題目設(shè)計了小車通過50 個減速帶的情境，要求學(xué)生建立勻變速直線運動模型，考查了學(xué)生靈活運用牛頓第二定律和運動學(xué)公式或動能定理的能力；兩個選做題的第一小題都將常規(guī)的選擇題形式改成了填空題。第34 題一改多年考查“幾何光學(xué)”的習(xí)慣，考查學(xué)生不太熟悉的“振動與波”，要求學(xué)生能挖掘“此后每隔Δt=0.6 s 兩者偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同”這一隱含條件，建立起質(zhì)點A、B振動的關(guān)系，振動的相位不是特殊相位，這在歷年高考中也是很少見的。這些命題方式的變化也預(yù)示著高考靈活變通的考查方向。

二、2022年高考物理備考建議

高中物理的教與學(xué)應(yīng)以高考試題為導(dǎo)向，回歸教材，真做實驗，立足“核心知識和基本能力”的學(xué)習(xí)與掌握，提升學(xué)科核心素養(yǎng)；要不斷改進(jìn)教學(xué)方法，以問題探究為基礎(chǔ)，以過程探究為主線，以方法探究為中心，把“提高解題能力”轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤岣邌栴}解決能力”，真正提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

1.夯實基礎(chǔ)，注重對概念規(guī)律的理解，挖掘其本質(zhì)，能夠推導(dǎo)規(guī)律，避免通過背誦來學(xué)習(xí)概念和規(guī)律。加強對實際情境的分析和討論，在生活中提取模型，幫助學(xué)生建立物理觀念。

2.適當(dāng)增加開放性題目，減少機械刷題，真正培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，而非解答題目的能力。2021 年高考全國甲卷的試題在情境方面邁出了一大步，教師在教學(xué)中不要唯模型論，課堂上可以讓學(xué)生對開放性問題進(jìn)行討論，發(fā)表意見，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，使學(xué)生不只是會解模型題。

3.注重實驗，重視實驗報告的撰寫和實驗數(shù)據(jù)的處理。實驗?zāi)荏w現(xiàn)學(xué)生的綜合能力，在實驗過程中可以培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，不能以實驗題代替實驗。2021 年高考全國甲卷的實驗題是真實驗，數(shù)據(jù)是真數(shù)據(jù)，而這一點在以前的教學(xué)中往往是被忽視的。

4.重視深度學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)是一種促進(jìn)學(xué)生高階思維發(fā)展的學(xué)習(xí)活動，它以深層次問題為核心，以高階思維發(fā)展和實際問題解決為目標(biāo)，在已有知識的基礎(chǔ)上，整合新知識，在解決問題的同時提升思維能力和創(chuàng)新意識。它不是淺層次的刷題復(fù)習(xí)，而是以知識為核心，通過深入解決問題達(dá)到學(xué)習(xí)目的。