问渠那得清如许 为有源头活水来——谈编写物理原创试题的一些取材途径及关键问题

贵州

胡道成

高考是为高校选拔有学习潜力新生的选拔性考试，是难度、速度与心理素质的考试。分析近几年的高考试题，发现试题在命题思路、考查方式、试题呈现方式等多方面保持稳定。突出对物理基础知识、主干知识与基本能力的考查，同时逐步形成了强调对物理思想、物理方法和物理科学素养的考查；注重特定物理情境中的信息提取、物理模型的建立、物理过程的分析及“应用数学处理物理问题的能力”的考查。靠“题海战术”来备考不会太奏效。

我们只有在认真研究高考题命题基本特点的基础上，深入研究高考物理命题的创新思路，窥探命题专家们对物理学科精髓的理解及命题主导思想的具体操作体现，才能在重基础、重思想、重方法、重应用的思想指导下去编写一些原创试题来对学生进行有针对性的规范训练，逐步达到对陌生题目的解答“训练有素”的境界，才可能提高学生独立面对新情境时能从容地根据所学知识自主解决问题的思维能力，这样才能提高复习备考的有效性。

一、认真研究高考真题、领悟高考主干知识

高考题对每个考生来说只有14道题目(全卷16道小题)，通常覆盖面接近高中所学主要内容的80%，但高考题本身并不追求覆盖面，或者是命题组提供的试题被选题组“查重”(检查与全国各地各种资料上相似度超过50%的题目)过程去掉了。因此，我们会发现一些主干知识没有考查的现象。但总的来说，主干知识还是比较明确的，高考题的主要考点见下表。

2015—2017年全国卷主干考点分布表

说明：2016年全国卷Ⅱ的电磁波(5分)；2017年全国卷Ⅲ力的合成实验未列入上述范畴。

以上这些内容通常被视为主干知识，编写原创题时应该把它们作为命题细目表上规划的考查点，紧紧围绕这些主干知识去寻找命题素材，同时也要适当顾及一些非主干知识内容，避免出现知识漏洞。

二、弄清高考命题的素材来源，学会多途径寻找相应素材

1.重视物理课本，利用教材资源来改编试题

高考命题老师可以带入命卷场的只有课本和考试大纲(考试说明)，所以我们会看到以教材中的例题、习题、演示实验、阅读材料等素材为蓝本进行综合、创新、改造而来的高考题。2017年全国卷Ⅲ的电学实验就是用课本65页“说一说”中的多量程多用电表示意图来命制的；2016年全国卷Ⅲ的电学实验题是根据课本演示实验改编的。此类试题都是在教材所给素材的基础上嫁接、加深与拓展来编写的。这有利于引领教师们关注教材内容，体现了“源于教材而高于教材”的命题思想。所以，充分利用教材资源，通过深度挖掘教材相关内容的习题功能来编写试题是很有价值的，把教材中的例题、习题、“做一做”“说一说”“科学漫步”及教材中每个物理定律、定理提出的历史背景、重要思想方法等进行深度拓展，是我们编写试题大有可为的途径。

2.关注我国的科技成就，利用高新科技成果素材

强调物理知识的应用价值，培养学生的爱国主义精神是培养学生物理核心素养的必然途径，也是高考命题老师们乐此不疲的一个命题思路。2017年全国卷Ⅲ第14题以“天舟一号”为素材；2017年全国卷Ⅰ第18题以“扫描隧道显微镜”为题源。此外，人造卫星、高速铁路、航空母舰、电磁轨道炮、磁流体发电机、电磁流量计、电磁缓速器等许多与高科技相关联的实际问题，都是高考命题的主要素材。笔者以我国“探月工程三期再入返回飞行试验器”为素材编写的原创题：2014年10月24日，我国自行研制的探月工程三期再入返回飞行试验器，在西昌卫星发射中心发射升空，准确进入近地点209千米，远地点41.3万千米的地月转移轨道，于2014年11月1日在内蒙古四子王旗预定区域顺利着陆。大致轨迹如图1所示，下列说法正确的是 ( )

图1

A.再入飞行试验器在地上的发射速度肯定大于第二宇宙速度

B.再入飞行试验器在D点需要加速才能返回

D.再入飞行试验器返回过程中，在打开降落伞之前机械能一直是守恒的

答案：B

3.留意生产生活娱乐情境，以科技创新成果的实际应用为素材

(1)求光在玻璃中的传播速度；

图2

4.关注体育赛事，以体育运动的设施、设备或体育项目为题源

许多体育赛事的设施、设备及运动项目都蕴含着丰富的物理知识，挖掘这些素材来嫁接、拓展、延伸后编写成物理试题具有取材方便、应用广泛的特点。2016年浙江卷第20题以“梨形”赛道为素材；2016年天津卷第8题以冬奥会“跳台滑雪”为背景命题。笔者原创题:安徽卫视“男生女生向前冲”节目2014年5月开始用“亚洲一号”赛道，男选手要借助悬挂在高处的绳飞越到一个平台上。该过程大致如图3所示，若将选手简化为质量M=60 kg的质点，选手抓住绳的末端由静止开始摆动，此时绳与竖直方向夹角为60°，绳的悬点O距平台高度H为5 m，跳台与平台水平距离s为6 m，绳长L为4 m，不考虑空气阻力和绳的质量，重力加速度g=10 m/s2。求：

(1)选手摆到最低点时对绳的拉力F的大小并判断若选手在摆到最低点时释放绳子，他能否落到平台上；

(2)若选手某次落到平台上经过缓冲后还剩下水平方向的速度v0=1.6 m/s，人与垫子之间的动摩擦因素μ=0.4，则他会在平台上滑行多远才能停下。

图3

答案：(1)F=1 200 N，能；(2)0.32 m。

5.广泛涉猎各种模拟题，迁移应用基本模型

图4

A.在小球A下滑到光滑地面的过程中，小球A减小的机械能总是等于小球B增加的机械能

C.在小球A下滑到速度为零的整个过程中，弹簧对A一直做负功，弹簧对小球B一直做正功

答案：BC

三、编写原创题必须注意的关键问题

1.试题表达的规范性

物理试题的题干都要用文字(数据)、图示、图象、表格等形式来进行表达，以提供解题所需的信息。其中语言表达一定要使用物理语言，不能出现病句和错别字，还要避免产生歧义。比如物理实验中的“先接通电源，再释放小车”不能说成“先打开开关，再释放小车；在打点计时器打出的纸带问题中，“中间有四个点没有画出”和“每隔四个计时点选取一个计数点”其实是不一样的，前者对应的时间为0.1 s，后者对应的时间其实是0.08 s(但许多资料书上都当作0.1 s)。一些题目的图象数据与所标出的点之间离得太远，甚至看不出其表示的到底是哪个点；还有数值上相差很大的两个量，画出的图形却没有多大差异(比如玻璃管中的水银柱长度与被它封闭的气体长度相差十多倍，但图中看上去长度接近)等等。

2.试题数据设置的科学性

物理课程改革的方向是“从生活走向物理，从物理走向社会”，所以我们在编写原创题时，一定要注意数据设置的合理性，不能偏离实际情况太多(抓主要矛盾和建立理想模型都必须把握基本的原则)，物理题目的数据是不能随意设置的。比如原来物理教材上“一个质量为60 kg的人跳到一辆30 kg的小车上”；还有一本资料书上出现电梯的加速度为“6 m/s2”，其实电梯加速度超过2 m/s2时人就有不适感，真实的电梯加速度是没有这么大的。另外，我们在命题过程中也出现“某元素的半衰期为1年”，这样的元素也不一定存在。

3.试题答案的准确性

物理试题中用物理量符号给出“数据”的方式是很常见的，但一个物理量的取值是不确定的，物理试题的答案需要考虑到这个物理量的取值不同时是否会出现其他结论，如果会出现，则要么增加一个答案，要么就加一些限制性条件排除这种可能性。2017年12月“西南名校”的一道联考题是斜面上两个小物体(质量分别为m1和m2)用弹簧相连而被外力上拉的情形，题目中给出的答案应该是两个小物体的质量不相等的情况，一旦质量相等，则另一个选项也是正确的。

4.考查知识点的多样性

高考物理题都喜欢利用知识交汇命题，同一道试题考查几个知识点和综合分析能力。因此，命题时要有意识地进行发散，把几个知识点结合起来考查。单独考查一个知识点的情况是很少见的。