深化高考内容改革 强化关键能力考查——2016年全国新课标Ⅰ卷物理试题分析与启示

曹义才 柯晓露

深化高考内容改革 强化关键能力考查
——2016年全国新课标Ⅰ卷物理试题分析与启示

曹义才1柯晓露2

（1．福建省长乐第二中学，福建福州 350211；2．福建省教育学院，福建福州 350001）

2016高考理综Ⅰ卷的物理题的命题立足基本模型考查，深化考试内容改革，突出学科素养立意，强化关键能力的考查．不仅有利于高等学校对人才的选拔，同时对今后的高中物理教学亦将起到较好的引领作用．

全国高考；物理试题；基本模型；关键能力；学科素养

2016年全国高考理科综合新课标Ⅰ卷物理试题，为了满足分省命题向使用全国卷平稳过渡的需要，在试题的命制上，既遵循了高考考试大纲，同时又进一步体现新课改的理念，逐步落实高考考试内容改革，强化关键能力的考查．

1 立足基本模型考查，深化考试内容改革

2016年普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明（理科）（以下简称“考试大纲的说明”）指出：高考试题着重考查考生的知识、能力和学科素养，注重物理知识在生产、生活等方面的广泛应用，……有利于高等学校选拔新生，并有利于激发考生学习科学的兴趣，培养实事求是的科学态度等．［1］必考部分各题目所涉及的基本模型、学科素养立意以及关键能力如表1所示．

表1

从表1中不难发现：试题涉及到平行板电容器、质谱仪、理想变压器、同步卫星、连接体平衡、带电粒子在电场中的运动、自由落体运动、电磁感应双杠模型、弹簧模型和过山车模型等状态模型或过程模型．这些物理模型源于教材，是物理学中学生经常接触到的经典模型，聚焦考查物理学基本概念和基本规律，进一步体现回归经典物理模型，深化考试内容改革的命题思想．

2 突出学科素养立意，强化关键能力考查

高考试题在考查基础知识的同时注重考查能力，并把能力考查放在首要位置．2016年高考试题突出学科素养立意，特别强化应用数学知识解决物理问题、实验探究、解决实际问题等物理学科关键能力的考查．

（1）强化应用数学知识解决物理问题能力的考查．

应用数学知识解决物理问题的能力在历年全国卷都有所体现，2016年高考试题这一能力继续保持在较高水平．

① 根据具体问题列出物理量之间的关系式，涉及较复杂的数学运算．

如试题中第15题质谱仪、第16题理想变压器、第17题地球同步卫星、第21题追及相遇、第22、23实验题中的计算，以及计算题均涉及到较复杂的数字或文字运算．

图1

例1．一含有理想变压器的电路如图1所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别是3Ω、1Ω和4Ω为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I．该变压器原、副线圈匝数比为

（A）2． （B）3． （C）4． （D）5．

评析：本题是继2015年全国卷又一次以变压器问题为素材的计算性选择题，由于原线圈回路中有电阻，原线圈两端电压不等于电源电压，涉及较复杂的数学和符号运算，计算比较繁琐．基本解法如下．

当S断开时，根据闭合电路欧姆定律，原线圈两端电压U1＝U－3I，变压器变压关系，副线圈中的电流．联立分析得

当S闭合时，根据闭合电路欧姆定律，原线圈两端电压U1′＝U－12I，变压器变压关系副线圈中的电流得．联立分析得最后联立AB两个分析结果，解得．

② 运用几何图形表达和分析物理问题．

对物理问题中几何关系的确定，往往是学生解决问题的关键难点．如第17题地球同步卫星最小周期时的卫星空间关系图、第25题有关圆的几何关系中边角关系和边边关系等，都涉及到关键性的几何关系．

图2

例2．利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯．目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6．6倍．假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为

（A）1h． （B）4h． （C）8h． （D）16h．

评析：地球自转周期变小，卫星要与地球保持同步，则卫星的公转周期也应随之变小，卫星离地球的高度相应变小，要实现三颗卫星覆盖全球的目的，则卫星周期最小时，根据数学几何关系作出图2所示的几何图形是解决本题的关键．

③ 应用函数图像解决物理问题．

应用函数图像解决物理问题是物理学科非常重要的学科素养，也是全国高考命题的热点方向．第21题利用v－t图像解读和位移的计算、根据位移判断两车在不同时刻的位置关系，定量分析追及相遇问题．

评析：图像不仅可以描述运动过程和运动规律，还可以根据利用图像信息分析和解决问题，因此，读懂图像数学语言是考查物理学科核心素养的重要命题途径和手段．

（2）强化实验迁移能力和探究能力的考查．

2016年实验题在创新设计和探究能力方面有所加强，强化实验迁移能力和探究能力的考查．物理学是一门以实验为基础的学科．2016年实验巧妙利用教材熟悉的规律或装置，从不同的视角来考查实验能力，注重问题和原理创新，凸显科学探究的新课程理念，考查实验核心素养，是实验题的命题出彩点．［2］

第22题为教材力学分组实验，注重课本实验的迁移拓展，声东击西，借助验证机械能守恒定律实验装置，通过改变实验条件（实验中重物受到阻力），更换实验原理（运动学规律和牛顿第二定律），转换实验目的（推算交变电流的频率f），很好地考查考生创造性解决问题的实验能力．

例3．现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警．提供的器材有：热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过IC时就会报警），电阻箱（最大阻值为999．9Ω），直流电源（输出电压为U，内阻不计），滑动变阻器R1（最大阻值为1000Ω），滑动变阻器R2（最大阻值为2000Ω），单刀双掷开关一个，导线若干．

在室温下对系统进行调节．已知U约为18V，IC约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60℃时阻值为650．0Ω．

（1）在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图图3的连线．

图3

（2）电路中应选用滑动变阻器________（填“R1”或“R2”）．

（3）按照下列步骤调节此报警系统：

① 电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是________．

②将开关向________（填“c”或“d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________．

（4）保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．

评析：第23题是大纲之外的创新实验，虽不是教材中的原实验，但基本原理、实验方法和思想都在教材之中．面对这类试题，许多学生感觉无从下手，究其原因是学生没有真正理解实验中所用器材的实验原理．

实验题中涉及到的基本知识和实验技能仍然立足于课本实验，试题涉及到滑动变阻器在电路中的作用及其规格选择、串并联电路相关计算、等效替代实验思想等．巧妙地将热敏电阻与报警器联系起来创设新的情境，探索报警系统的实验原理、提出新的操作步骤和思路，考查考生实验探究能力和创新能力．

第（1）问探究报警系统的原理，完成电路连接．通过题目中的关键信息，热敏电阻工作温度达到60℃时，报警器报警．利用等效替代实验思想，把电阻箱作为模拟的热敏电阻，故需通过调节电阻箱使其电阻为60℃时的热敏电阻的阻值，即调节到阻值650．0Ω，光使报警器能正常报警．

第（2）问的实验原理是欧姆定律半定量分析，U＝18V，当通过报警器的电流10mA≤Ic≤ 20mA，故电路中总电阻，900Ω≤R≤ 1800Ω，故滑动变阻器选R2．

第（3）问和第（1）问均为报警系统原理的理解．热敏电阻为650．0Ω时，报警器开始报警，模拟热敏电阻的电阻器阻值也应为650．0Ω．为防止通过报警器电流过大，造成报警器烧坏，应使滑动变阻器的滑片置于b端．开关向c端靠拢，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警．

（3）强化解决实际问题能力的考查．

《普通高中物理课程标准（实验）》明确提出：要求学生了解物理在生活、生产中的运用，尝试解释一些自然现象和生活中的问题，运用物理原理和研究方法解决一些生产和生活相关的实际问题．［3］今年理综物理在选考部分较好地体现了课标的要求，注重理论联系实际，强调学以致用，创设了真实的物理情境，如水下气泡、注满水的泳池看物、游乐园里面的喷泉等，考查考生在真实情境中分析问题和解决问题的能力，体现考生学科素养．

3 教学启示

（1）强化基本模型的积累和理解．

注重基础是中学物理教学应该坚持的一贯原则，高三复习应该基于教材的全面复习，挖掘教材的资源，强化基本模型的积累和理解．纵观2016年高考试题重点考查基本模型和基本方法，都离不开教材，有些试题在教材中可以找到原始模型．教材是基本知识、基本模型、科学方法、科学素养的重要载体，教材中的经典模型是学生进行有效复习的重要载体．如匀速直线运动、自由落体运动、竖直上抛运动、水平（竖直）小球弹簧问题、传送带送物块、平抛运动、匀速圆周运动、竖直面内的圆周运动（最高点和最低点）、天体运动（天上和地下）、木板木块模型、匀强电场（平行板电容器）、带电粒子在电场中的加速和类平抛运动，带电粒子在磁场中的匀速圆周运动等等．对这些过程模型或状态模型的理解，以及对它们所遵从物理规律的认识，是提升审题能力的思维基础，是解决复杂问题的钥匙．

（2）强化关键能力的培养和训练．

2016年试题释放出积极信号，当下命题设计弱化应试题海模式，突出基本模型和规律的灵活应用，成为高考命题的明显导向．教师在复习过程中，注重循序前进，先练后思，变式训练，认真研究模型内涵，重视习题质量，摒弃题海思想，培养识模建模能力、应用数学知识解决问题的能力、解决实际问题的能力、实验探究和创新能力．在课堂教学中，重视对学生科学研究和科学方法的训练，注重课堂教学与实际生活、生产的联系，使知识恢复到鲜活的生命状态，不断积累探究素材，激发学生的内在需求．

（3）强化基本实验的价值和拓展．

高考实验题着重考查考生对基本实验方法、实验思想、实验原理的迁移和灵活应用，实验复习应注重挖掘考纲所列的11个基本实验蕴含的实验价值．单纯“纸上谈兵”做实验题，背实验题的应试方法是不可取的．在实验复习中真做实验，做真实验，积极引导学生掌握仪器的使用、实验原理和方法、实验操作步骤及遵从物理规律、实验数据处理的方法和误差分析．对改进、拓展及组合性实验，注重从实验原理和实验仪器两方面进行灵活处理．对于创新性实验要在原理上下功夫，提炼实验思想和方法．［4］

1 教育部考试中心．2016年普通髙等学校招生全国统一考试大纲的说明（理科）［M］．北京高等教育出版社，2016：281．

2 曹义才．注重思维，显化探究，突出能力，考查素养——2015年全国新课标Ⅰ卷物理试题赏析与启示［J］．物理教师，2015（11）：92－93．

3 中华人民共和国教育部．普通高中课程标准（实验）［J］．北京：人民教育出版社，2003：8－9．

4 曹义才．高考实验复习应回归本源——近五年全国课标卷实验题分析与教学启示［J］．物理教学，2015（11）：71－73．

2016－07－04）

本文系福建省教育科学“十二五”规划2014年度课题“理想课堂建构促进教与学行为的嬗变”（课题编号：FJJK14－593）阶段成果之一．