凸顯核心功能 聚焦關鍵能力 靶向學科素養
——2022年高考全國乙卷物理試題評析

吳 強 (正高級教師) 宋緒愛

(1.山東省泰山中學 2.山東省泰安第二中學)

2022年高考全國乙卷命題以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導,引導實現德智體美勞全面發展的育人目標,全面落實高考評價體系要求,凸顯“立德樹人、服務選才、引導教學”的核心功能,依據高校人才選拔要求和?普通高中物理課程標準(2017年版2020年修訂)?,優化試題呈現方式,聚焦關鍵能力,靶向學科素養,加強教考銜接,積極引導減少死記硬背和“機械刷題”現象,服務“雙減”政策落地,助力核心素養提升.

1 凸顯核心功能,堅持立德樹人、服務選才、引導教學

2022年全國乙卷的命題全面把握高考評價體系的總體要求,充分發揮高考的育人功能,凸顯核心功能,積極引導教學重視教材、用好教材、應教盡教,以提升課堂教學質量的方式,提高學生成績.

1.1 以生活實踐情境為載體,增強情境的真實性,落實高考的根本任務——立德樹人

2022年高考物理試題注重將物理學的核心概念和規律與科學技術相聯系,落實立德樹人的根本任務,通過素材的呈現和設問,充分體現物理學科推動科技發展和人類社會進步的重要作用,凸顯社會價值.

例1(14題)2022年3月,中國航天員翟志剛、王亞平、葉光富在離地球表面約400km 的“天宮二號”空間站上通過天地連線,為同學們上了一堂精彩的科學課.通過直播畫面可以看到,在近地圓軌道上飛行的“天宮二號”中,航天員可以自由地漂浮,這表明他們( ).

A.所受地球引力的大小近似為零

B.所受地球引力與飛船對其作用力二者的合力近似為零

C.所受地球引力的大小與其隨飛船運動所需向心力的大小近似相等

D.在地球表面上所受引力的大小小于其隨飛船運動所需向心力的大小

答案C.

評析試題以航天員在“天宮二號”上自由漂浮為素材創設生活實踐情境,考查學生對太空失重本質的理解,以及基于現象應用萬有引力定律、牛頓第二定律等必備知識進行科學解釋的能力,體現新時代我國重大科技發展成果,提升學生的民族自信心和自豪感,激發青年學生樹立為國家服務、奉獻科技事業的信念,考查考生理解能力、模型構建能力、推理論證能力,運用勻速圓周運動模型解決問題.本題考查應用運動與相互作用觀念解決問題,以考查科學思維等學科核心素養.

1.2 以學習探索情境為載體,增強試題的區分度,落實高考的基本功能——服務選才

2022年高考全國乙卷物理試題以學習探索情境為主,通過優化設問角度,增加試題的探究性、開放性(如16題、19題、21題、24題、25題等),增強試題的區分度、選拔性,以服務選才.

例2(16題)固定于豎直平面內的光滑大圓環上套有一個小環.小環從大圓環頂端P由靜止開始自由下滑,在下滑過程中,小環的速率正比于( ).

A.它滑過的弧長

B.它下降的高度

C.它到P點的距離

D.它與P點的連線掃過的面積

答案C.

評析以小環到P點的距離為弦長構建等時圓模型,等效為沿弦長運動,則有l＝,解得v＝∝l.試題以“小環從大圓環頂端靜止下滑”為背景創設學習探索情境,考查機械能守恒定律和圓的知識方法等必備知識,考查考生理解能力、模型構建能力、推理論證能力,運用等時圓模型解決問題.本題考查應用運動與相互作用觀、能量觀解決問題,以考查科學思維等學科核心素養.

圖1

1.3 以教材問題和經典模型為載體,設置不同層級的情境活動,以必備知識為支點,落實基礎教育對高考的現實要求——引導教學

2022年高考全國乙卷物理試題的命制嚴格依據課程標準,注重對高中物理核心、主干內容的考查,但對磁場和原子物理考查不足.試題注重在考查中深化基礎性,情境素材關聯呼應教材.題干設問注重與教材中的重點內容建立知識鏈接,并充分考慮新舊教材更替的因素,優先選擇新舊教材中都有的經典模型為關聯對象,引導教學重視教材、用好教材,促進課堂回歸教材、研究教材.如14題關聯教材中的航天器中的失重現象,16題關聯教材中的類單擺模型,17題關聯教材中的練習與應用,18題關聯教材中用手機測重力加速度,19題關聯等量同(異)種點電荷,每一道題都與教材呼應.

例3(19題)如圖2所示,兩對等量異種點電荷＋q、－q(q＞0)固定于正方形的4個頂點上.L、N是該正方形兩條對角線與其內切圓的交點,O為內切圓的圓心,M為切點.則( ).

圖2

A.L和N兩點處的電場方向相互垂直

B.M點的電場方向平行于該點處的切線,方向向左

C.將一帶正電的點電荷從M點移動到O點,電場力做正功

D.將一帶正電的點電荷從L點移動到N點,電場力做功為零

答案A、B.

評析判斷L和N兩點處的電場方向可以將兩個等量同種點電荷的電場進行疊加;判斷M點的電場方向、L和N點的電勢高低可以將上下兩組等量異種點電荷電場進行疊加.由于M點在下面等量異種點電荷的連線上,可以略去上面的等量異種點電荷的電場作用.

試題以兩對等量異種點電荷為背景,考查電場強度、電場線、等勢面、電勢、電場力做功等必備知識,考查提取有效信息能力、理解能力、模型構建能力、推理論證能力,運用等量同(異)種點電荷模型,應用對稱法、近似法解決問題,在問題解決中引導全面育人.試題考查應用物質觀、運動與相互作用觀、能量觀解決問題,以考查科學思維等學科核心素養.

2 聚焦關鍵能力,靶向核心素養

乙卷試題的命制穩中求變、變中求新,在選擇題中出現了實驗題(在甲卷中,出現了以實驗題為素材的計算題),突出學科本質,凸顯物理實驗在發展學生核心素養方面的重要地位和作用,引導高中教學開足開好實驗課,鼓勵學生開展各種科學探究活動,提高實驗技能和創新能力.

選擇題突出考查理解、模型構建、推理論證能力,以及創新能力和實驗探究能力,進而考查物理觀念、科學思維素養.實驗題突出考查實驗探究能力,以考查科學探究素養.計算題突出考查模型構建、信息整合、分析綜合能力,以及應用數學知識解決物理問題的能力和創新能力,以重點考查科學思維素養.

2.1 突出主干知識,考查物理觀念的要素

“物理觀念”主要包括物質觀念、運動與相互作用觀念、能量觀念等要素.試題通過設置學習探索情境和生活實踐情境,考查應用物理觀念分析解釋科學問題的能力.

例4(20 題)質 量為1kg的物塊在水平力F的作用下由靜止開始在水平地面上做直線運動,F與時間t的關系如圖3所示.已知物塊與地面間的動摩擦因數為0.2,重力加速度g取10m·s－2.則( ).

川藏高速公路在復雜的地質環境作用下，形成了多種類型的崩塌。按破壞模式可分為滑移式崩塌、傾倒式崩塌、墜落式崩塌和滾落式崩塌。崩塌破壞模式分類見圖1。

圖3

A.4s時物塊的動能為零

B.6s時物塊回到初始位置

C.3s時物塊的動量為12kg·m·s－1

D.0～6s時間內F對物塊所做的功為40J

答案A、D.

評析將圖像向下平移2N,可得合外力與時間的圖像,根據面積相等,迅速判斷減速運動1s后速度變為0,即4s后物體反向運動,然后畫出速度圖像,進而迅速得出結論.

試題以物塊在水平面上運動為背景創設學習探索情境,屬于較難的綜合題,雖易于入手,但計算復雜.本題考查彈力、摩擦力、牛頓第二定律、運動學公式、動能定理、功能關系、動量定理、動能和動量等必備知識,考查提取有效信息能力、理解能力、模型構建能力、推理論證能力、應用數學知識處理物理問題的能力,通過勻加速直線運動、勻減速直線運動和去而復返運動模型解決問題.考查應用運動與相互作用觀、能量觀、動量觀解決問題,以考查科學思維素養.

2.2 凸顯思維方法,考查科學思維的要素

思維方法指的是學習者在面對生活實踐或學習探索問題情境時,能進行獨立思考和探索創新的內在認知品質.“科學思維”主要包括模型構建、科學推理、科學論證、質疑創新等要素.

1)試題突出考查模型構建能力,助力提升科學思維素養

例5(17題)一點光源以113 W 的功率向周圍所有方向均勻地輻射波長約為6×10－7m 的光,在離點光源距離為R處每秒垂直通過每平方米的光子數為3×1014個.普朗克常量為h＝6.63×10－34J·s－1.R約為( ).

A.1×102m B.3×102m

C.6×102m D.9×102m

答案B.

評析光子以球面波的形式傳播,以光源為原點的球面上的光子數相同,構建半徑為R的球面模型,則光源每秒發出的垂直于1m2面積的光子數為N＝代入數據得R≈3×102m.

本題以教材練習與應用中的問題為素材創設生活實踐情境,屬于偏難的中檔題,考查光子的能量、功率和估算方法,考查理解能力、模型構建能力、推理論證能力,構建球面模型解決實際問題.

2)試題突出考查推理論證能力,提升科學思維素養

試題通過設置不同物體的運動情境或設置不同的題設條件,在比較分析中進行推理論證,在推理論證中得出結論.

例6(21 題)一種可用于衛星上的帶電粒子探測裝置,由兩個同軸的半圓柱形帶電導體極板(半徑分別為R和R＋d)和探測器組成,其橫截面如圖4所示,點O為圓心.在截面內,極板間各點的電場強度大小與其到O點的距離成反比,方向指向O點.4個帶正電的同種粒子從極板間通過,到達探測器.不計重力.粒子1、2做圓周運動,圓的圓心為O、半徑分別為r1、r2(R＜r1＜r2＜R＋d);粒子3從距O點r2的位置入射并從距O點r1的位置出射;粒子4從距O點r1的位置入射并從距O點r2的位置出射,軌跡如圖5中虛線所示.則( ).

圖4

圖5

A.粒子3入射時的動能比它出射時的大

B.粒子4入射時的動能比它出射時的大

C.粒子1入射時動能小于粒子2入射時動能

D.粒子1入射時動能大于粒子3入射時動能

答案B、D.

評析試題以一種可用于衛星上的帶電粒子探測裝置為情境,考查帶電粒子在電場中的運動,考查牛頓第二定律、向心力、電場力做功、動能定理等知識點,體現高考命題的綜合性、應用性、創新性,考查提取有效信息能力、符號理解能力、閱讀理解能力、信息整理能力、模型構建能力、推理論證能力,以構建勻速圓周運動、向心運動、離心運動模型,應用比較法解決問題,以擴展學生關注的科技領域,拉近學生與微觀世界的距離.

3)試題突出考查質疑創新能力,助力提升創新素養

試題注重利用圖像呈現豐富的物理信息,增加試題信息的廣度,要求考生能夠從圖像中獲取信息,建立不同信息之間的聯系,從而構建正確的物理圖景.試題注重利用圖像呈現豐富的物理信息,要求學生能夠從圖像、圖表、圖示中獲取信息,建立文字、圖像等不同信息呈現方式之間的關聯,從而構建正確的物理圖景,建立物理模型,考查學生的信息加工、邏輯推理、整合關聯、遷移應用和應用數學知識處理物理問題等關鍵能力.

例7(25題)如圖6-甲所示,一質量為m的物塊A與輕質彈簧連接,靜止在光滑水平面上.物塊B向A運動,t＝0時與彈簧接觸,到t＝2t0時與彈簧分離,第一次碰撞結束,A、B的v-t圖像如圖6-乙所示.已知從t＝0到t＝t0時間內,物塊A運動的距離為0.36v0t0.A、B分離后,A滑上粗糙斜面,然后滑下,與一直在水平面上運動的B再次碰撞,之后A再次滑上斜面,達到的最高點與前一次相同.斜面傾角為θ(sinθ＝0.6),與水平面光滑連接.碰撞過程中彈簧始終處于彈性限度內.求:

圖6

(1)第一次碰撞過程中,彈簧彈性勢能的最大值;

(2)第一次碰撞過程中,彈簧壓縮量的最大值;

(3)物塊A與斜面間的動摩擦因數.

答案(1).(2)0.768v0t0.(3)0.45.

評析試題以物塊間的彈性碰撞和物塊在斜面上去而復返的運動為素材,設置復雜學習探索情境,考查彈性碰撞、速度—時間圖像、動量守恒定律、能量守恒定律、動能定理、牛頓第二定律、勻變速直線運動等必備知識,考查理解、推理論證、模型構建、創新能力,考查運動與相互作用觀、能量觀以及構建模型、科學推理、科學論證、質疑創新等科學思維素養.

4)試題考查獲取、加工信息能力,助力建立終身學習能力

獲取信息的能力要求能夠從文本、圖表、圖像等信息載體中獲取有效信息,結合所學知識解決相關問題.

例8(18 題)安裝適當的軟件后,利用智能手機中的磁傳感器可以測量磁感應強度B.如圖7所示,在手機上建立直角坐標系,手機顯示屏所在平面為xOy面.某同學在某地對地磁場進行了四次測量,每次測量時y軸指向不同方向,而z軸正向保持豎直向上.根據表1中測量結果可推知( ).

圖7

表1

A.測量地點位于南半球

B.當地的地磁場大小約為50μT

C.第2次測量時y軸正向指向南方

D.第3次測量時y軸正向指向東方

答案B、C.

評析試題以智能手機測地磁場的磁感應強度為素材創設實踐探索情境,要求考生根據題中給出的測量結果推理測量地點、y軸正方向的指向情況等,考查從圖表中獲取信息,利用信息推理論證并得出結論的能力,讓學生體會科學技術影響著我們的生活和學習,提升學生對物理實驗探究的興趣,發展學生的證據意識,提升科學探究的素養.

2.3 創設真實情境,考查科學探究要素

“科學探究”主要包括問題、證據、解釋、交流等要素.2022年高考特別注重實驗探究能力的考查,涉及實驗原理、實驗方案的設計、儀器的選擇和操作、數據獲取與處理、電表讀數、得出結論等,以體現自然科學重視實驗的鮮明底色,考查實驗能力,凸顯學科本質,培育科學探究素養.

例9(23題)一同學探究阻值約為550Ω 的待測電阻Rx在0～5mA 范圍內的伏安特性.可用器材有:電壓表V(量程為3V,內阻很大),電流表A(量程為1mA,內阻為300Ω),電源E(電動勢約為4V,內阻不計),滑動變阻器R(最大阻值可選10Ω 或1.5 kΩ),定值電阻R0(阻值可選75Ω 或150Ω),開關S,導線若干.

(1)要求通過Rx的電流可在0～5 mA 范圍內連續可調,將圖8所示的器材符號連線,畫出實驗電路的原理圖;

圖8

(2)實驗時,圖8 中的R應選最大阻值為_________(填“10 Ω”或“1.5kΩ”)的滑動變阻器,R0應選阻值為________(填“75Ω”或“150Ω”)的定值電阻;

(3)測量多組數據可得Rx的伏安特性曲線.若在某次測量中,電壓表、電流表的示數分別如圖9-甲和圖9-乙所示,則此時Rx兩端的電壓為________V,流過Rx的電流為_________mA,此組數據得到的Rx的阻值為_________Ω(保留3位有效數字).

圖9

答案(1)如圖10所示.

圖10

(2)10Ω;75Ω.

(3)2.30;4.20;548.

評析試題以探究定值電阻的伏安特性曲線為素材,設置較復雜學習探索情境.要求電流表從0開始調節,供電電路應選用滑動變阻器的分壓式接法,滑動變阻器選擇阻值小的;理想電壓表、電流表外接(若電流表內接,電壓表會超程,且測量值偏離給定的阻值較大);電流表量程為1mA,需要改裝成5mA 電流表.這些信息都需要閱讀文本才能實現信息轉化.試題考查實驗原理、選擇器材、電表讀數、數據處理、得出結論的實驗能力.基于問題、證據作出科學解釋并得出結論.

2.4 優化情境設計,考查科學態度與責任要素

“科學態度與責任”主要包括科學本質、科學態度、社會責任等要素.通過學生審題,獲取有效信息,選擇正確的概念、規律、方法,建立正確的物理模型,再轉化為數學模型,這一系列的思維過程,目的是考查學生的科學態度.學生通過對不同情境試題的見識,形成對社會責任的認知.

總之,2022年全國乙卷物理試題,以穩求進,在進化中回歸基礎,在基礎中突出融合,在融合中突出應用,在應用中追求創新.凸顯核心功能、聚焦關鍵能力、靶向核心素養,助推高考改革,推進育人方式的變革,助力全面育人,實現為黨育人、為國育才.

(完)