立足时代发展 凸显科学素养——2019年高考物理《考试大纲》解读

安徽 王 云 宋万松

起于时代背景，落实于科学素养。

近期教育部考试中心颁布了2019年版高考物理《考试大纲》，《考试大纲》是高考命题的纲领性文件，也是考试评价的依据。《考试大纲》依据教育部2003年颁布的《普通高中物理课程标准(实验)》和《普通高中课程方案(实验)》，结合中学教学实际，确定高考理工类物理考试内容。本文结合2003年版和2017年版《普通高中物理课程标准》和《普通高中课程方案》对今年的《考试大纲》进行解读，以期能起到抛砖引玉的作用。

一、高考命题的时代背景——立德树人、全面发展，提升科学素养

落实“立德树人、全面发展”的育人总目标，提升学生的科学素养是高中教育义不容辞的责任。考核目标与要求中明确强调“根据普通高等学校对新生思想道德素质和科学文化素质的要求”，相比于2018年，今年考核目标中新增了“思想道德素质”，这与“立德树人”的目标相互呼应；同时新增了“促进学生德智体美劳全面发展”，这是对“全面发展”目标的深度解读；并且近年来高考命题角度已经从知识立意、能力立意转变为核心素养立意，这也直接体现了新时代高考更加注重对学生的素质考核。

二、高考命题的材料背景——注重材料的时代性，关注科技进步和社会发展需求

高考命题注重理论联系实际，注重物理与科学技术、社会和经济发展的联系，注重物理知识在日常学习生活、生产劳动实践等方面的广泛应用。相比较去年“在生产、生活等方面的广泛应用”，今年强调“在日常学习生活、生产劳动实践等方面的广泛应用”，这不仅要求广大考生关注科技进步，更要多留心生活中的生产实践过程，将理论联系实际，做到融会贯通。

三、高考命题的立足点凸显科学素养

1.以图象为信息载体，全面提升信息采集、处理能力

涉及图象的考点有：匀变速直线运动及其公式、图象(Ⅱ)；交变电流、交变电流的图象(Ⅰ)；简谐运动的公式和图象(Ⅱ)；横波的图象(Ⅱ)等。

考查方向包括：

(1)质点的直线运动中考向：以图象为依托，考查对直线运动的认识、理解和应用能力，涉及位移-时间图象、速度-时间图象等。

(2)相互作用与牛顿运动定律中考向：以图象为依托考查学生对动力学中图象的识别和理解，重点考察速度-时间图象等，两道样题均是两个阶段的非平衡问题。

(3)机械能中考向：单体运动考查动能定理或功能关系，涉及动能-位移图象、势能-位移图象、机械能-位移图象等。

(4)电场中考向1：通过点电荷形成的电场考查电场力与能的性质，考查电势φ与该点到点电荷的距离r的关系，充分利用图象各点的切线斜率与电场强度的关系；考向3：通过图象考查公式U=Ed的应用，在场强E与该点到点电荷的距离r的关系图象中充分利用面积与两点间电势差的关系。

(5)电路中考向2：直流电路中的功率及其变化问题，考查电源总功率、输出功率、电源内部的发热功率与电流或电阻之间的变化关系图象。

(6)电磁感应中考向6：结合图象考查电磁感应的综合问题，涉及的图象类型极为丰富，有各物理量随时间的变化，也有各物理量随空间的变化；既有定量计算，也有半定量分析；既有有图读图，也有无图画图等。解题过程要注意运动过程的变化与法拉第电磁感应定律的结合。

(7)模块3—4中考向1：通过图象的形式考查机械振动和机械波，考查波的图象、振动图象以及两图象间的结合。

图象贯穿整个物理学，函数图象清晰地表明各物理量间的逻辑关系，反映物理量的变化规律以及发展趋势。学生在复习过程中应注意不同图象间的相互转换，以及通过坐标转换把非线性图象转换为线性图象。图象是信息的载体和处理信息的工具，应充分利用图象斜率和面积的物理意义，达到有图看图、无图画图。

2.以模型为载体，考查建构物理模型能力

今年《考试大纲》中的考核目标中明确强调：大力引导学生从“解题”向“解决问题”转变。引导学生从“做题”向“做研究”转变，更多地关注事物的本质，从表面的物理现象中提取主要因素、次要因素、可忽略因素，抓住主要因素，恰当考虑次要因素，剔除可忽略因素来建构恰当的物理模型。

物理模型包括物质模型、状态模型、过程模型。物质模型有力学中的质点、轻质弹簧、轻杆、细线等；电磁学中的点电荷、平行板电容器、长直导线等；热力学中的理想气体等；光学中的薄透镜、均匀介质等；场物质模型中的匀强电场、匀强磁场等。状态模型包括研究力学时的动态平衡；研究理想气体时气体的平衡态、准静态；研究原子物理时的基态和激发态等。过程模型包括在研究运动学时，涉及到的如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、抛体运动、简谐运动等；在研究理想气体状态变化时，涉及到的如等温变化、等压变化、等容变化、绝热变化等。

考查方向包括：

(1)相互作用与牛顿运动定律中考向1：利用连接体考查物体的受力分析和平衡；考向3：结合连接体考查牛顿运动定律的运用。考向1和考向3是连接体模型在平衡和非平衡条件下的应用，解题方法包括整体法和隔离法。考向4：多过程、多质点模型考查牛顿运动定律的综合应用，涉及板块模型、传送带模型、斜面模型等。

(2)抛体运动和圆周运动中考向2：单独考查拋体运动的规律及分析方法；考向3：水平面内的圆周运动；考向4：竖直面内的圆周运动。抛体运动和圆周运动是两类典型的曲线运动模型，抛体运动模型的思维方法是通过分解速度化曲线为直线，重点确定分解对象、分解方法。圆周运动的思维方法重点在于确定轨道平面、轨道圆心、轨道半径、向心力来源，轨道平面又分为水平面、竖直面和斜面等。这两类曲线模型可以很好地结合，也可以与斜面、轻杆、细线、圆管、拱桥等模型相结合。此类模型涉及的背景材料比较丰富，大到天体运动，小到原子。

(3)机械能中考向1：结合斜面模型考查功和功率的分析与计算；考向5：连接体考查机械能守恒定律的应用(样题涉及连接体、斜面、弹簧等模型的综合应用)；考向6：结合弹簧模型考查机械能守恒定律的应用(样题涉及斜面、弹簧、质点等模型)。

(4)碰撞与动量守恒中考向3：通过典型模型考查动量和能量的综合问题，比较常见的模型有碰撞、反冲、爆炸、人船模型等，分析的关键在于对运动过程的细化，确定每个阶段力、功、能的特点，判断所研究对象是否满足动量守恒、机械能守恒等，对于细节问题需要结合图象，基于动态思维的分析，明确相关临界条件。

(5)磁场中考向2：通过组合场模型考查带电粒子在复合场中的运动；考向3：通过叠加场模型考查带电粒子在复合场中的运动；考向4：通过交变场模型考查带电粒子在复合场中的运动。磁场问题是高考的难点，具有较强的区分度，考查的模型有组合场、叠加场、交变场等，根据磁场的边界不同可分为单边界磁场、双边界磁场、多边界磁场、圆形边界磁场等，研究对象的运动轨迹有匀速直线运动、变速直线运动、圆周运动、滚线等，涉及磁场的实际应用有质谱仪、回旋加速器(直线加速器、曲线加速器)、磁流体发电机、霍尔效应等。

(6)电磁感应中考向3：以导体框穿越磁场为模型考查法拉第电磁感应定律，导体框可以是矩形、三角形、圆形等；有界磁场可以是单边界、双边界、圆边界等。考向5：以导体棒切割磁感线为模型考查电磁感应与电路的综合问题，切割磁感线的可以是一根导体棒，也可以是两根导体棒；轨道可以平行，也可以不平行；可以在水平面，也可以在斜面，还可以是组合面；可以是光滑的，也可以是粗糙的。

(7)交变电流中考向1：以发电机模型考查交流电的产生原理和概念，正弦式交变电流的产生可以是线框在匀强磁场中匀速转动，也可以是磁感应强度随时间按正弦规律变化，或者有效速度、有效切割长度等随时间按正弦规律变化。考向3：以交流电源考查理想变压器及原理，理想变压器关键构建原、副线圈的电压、电流、功率等关系。

模型是对实际问题的抽象化理解。分析问题时应明确引起事物发展、变化的主要因素、次要因素以及可忽略因素，在不同的问题背景以及精确度要求下抽取主要因素，适当考虑次要因素，剔除可忽略因素，建立合理的模型。比如一列动车的运行，能否看成质点模型，要根据所研究的问题而定，在研究动车通过一根电线杆所需时间时，动车的长度对所研究的问题是主要因素，电线杆的粗细是次要因素，动车的形状是不可忽略因素，所以动车不能看成质点，可以把动车模型化为一根棒子；在研究动车从北京到上海所需的时间时，动车的长度远远小于北京到上海的距离，动车的长度为可忽略因素，因此就可以将动手建构为质点模型，而且这些问题都没有涉及车轮的转动，车身的振动等。此外，动车的启动过程可以建构为匀加速直线运动模型，动车进站过程可以建构为匀减速直线运动模型，动车平稳运行过程可以建构为匀速直线运动模型，这些运动模型都没有考虑地球是球体。

3.以实际情境为背景，全面考查科学思维，体现科学态度与责任

高考命题角度从知识立意到能力立意不断进化，现在已经升华为科学素养立意。以实际情境为背景进行命题是考查科学素养的极佳方法，也是体现这些古老科学方法和思维具有时代性的极好方法。以实际情境为背景命题，可以引导学生经历科学探究过程，体会科学研究方法，养成科学思维习惯。

考查方向包括：

(1)质点的直线运动中考向2：以生产、生活实际为背景考查质点的直线运动，如100米短跑比赛；考向4：追及、相遇问题考查质点的直线运动，如F1赛车等。

(2)机械能中考向2：机车启动考查功和功率的分析与计算，如利用太阳能驱动小车。

(3)碰撞与动量守恒中考向1：结合生活现象考查动量定理的理解和应用，如高空作业人员不慎跌落。

(4)万有引力定律中考向2：卫星变轨过程中基本参量的求解与比较；考向3：卫星对接过程中基本参量的求解和比较，如“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。相比较2018年《考试大纲》例题12背景材料是卫星在稀薄空气阻力的作用下，卫星轨道半径逐渐减小，2019年《考试大纲》例题12背景材料是2017年探测到来自双中子星合并引起的引力波科学大事件，试题以最新的科学成果设计问题情境，更具有时代性、现实性，更能体现出与现代科学的紧密联系。

(5)磁场中考向4：通过交变场模型考查带电粒子在复合场中的运动，如回旋加速器、质谱仪等。

(6)电磁感应中考向2：以科技应用为背景考查楞次定律，如扫描隧道显微镜；考向4：以导体棒切割磁感线为背景考查动生电动势的计算，如发电机和电动机等。

(7)交变电流中考向2：以生活实际为背景考查交变电流的应用，如音响的电路。

(8)原子与原子核中考向4：结合实际考查三种射线、衰变及半衰期，如我国自主研发制造的热核聚变；考向5：结合实际考查核反应类型以及核能，如大科学工程“人造太阳”。

以实际情境为背景进行命题，要求学生参与生活，思考生活。当然实际背景并非一定是科学前沿如“嫦娥奔月”，“托卡马克”等，实际背景也可以是我们身边的事和物，如体育运动、吃饭睡觉、生产劳动、休闲娱乐。以无人机为背景我们可以这样命题：

滁州中学的物理兴趣小组在进行“综合与实践”活动时利用无人机航拍琅琊山蓄能电站。如图是一架多旋翼无人机水平悬停在空中，从下往上看每条旋翼沿逆时针方向做角速度为ω，半径为L的匀速圆周运动。已知琅琊山蓄能电站上空各点的磁场在水平方向磁感应强度为B1，竖直方向磁感应强度为B2。下列说法正确的是

( )

A.旋翼上各点越靠近圆心电势越高

B.旋翼上各点越靠近圆心电势越低

命题的落脚点也可以是静力学、动力学、功和能等。为了考查学科综合能力，研究对象可以设置为多物体，研究追击相遇；也可以将运动过程设置为多过程，如：先加速、再匀速等。

4.紧抓分析综合能力

高考命题以有利于高校选拔新生，有利于培养学生的综合分析能力和创新思维，有利于激发学生学习科学的兴趣为目标。相比于2018年，今年的考核目标添加了“有利于培养学生的综合分析能力和创新思维”，这对考生的综合分析能力和创新思维提出了进一步的要求。

考查方向包括：

(1)相互作用与牛顿运动定律中考向4：多过程、多质点模型考查牛顿运动定律的综合应用。

(2)电磁感应中考向7：以能量转化为纽带考查法拉第电磁感应定律的综合应用；考向8：以移动力学为背景考查电磁感应的综合问题。

(3)交变电流中考向5：以交流电源和理想变压器为载体考查交变电流的综合问题，如远距离输电等。

对于此类综合性问题的复习重点在于加强条理性思维和规范性思维的建立，明确研究对象、想象物理情境和细化运动过程，利用几何方法把抽象的情境，复杂的运动过程从隐性转换为显性。如：空间立体可以通过降维的方法利用二维平面代替，复杂的多过程力求画运动过程示意图等。

四、《考试大纲》的启示

《考试大纲》让新一轮复习有章可循、有迹可循。教师应对照《考试大纲》逐一理清各个考点的条件、应用范围，辨析各个考点间的异同点，思考各个考点体现的物理思想、建立过程体现的科学方法、应用过程反映的科学思想以及其在生产、生活中的体现，引导学生逐步从“解题”向“解决问题”转变。