物理高考全国卷“一境多体”试题结构探究

李子根　徐辉

摘 要：本文尝试对物理高考试题的结构进行分析并模型化。笔者在分析了众多物理高考全国卷试题后提出“一境多体”试题结构模型。该试题结构具有设问丰富灵活，能力考查全面，难度弹性大等特点并体现了群体共性与个体差异和谐统一的哲学思想。这对我们的教学、备考和试题命制有重要的参考价值。

关键词：物理;高考全国卷;一境多体;试题结构

我们都知道物理高考试题千变万化，每年的考试题目都不相同。但是，试题结构以及试题命制的思维方式是有章可循的，甚至可以说试题结构是有固定模式的。笔者在分析了众多物理高考全国卷试题后提出“一境多体”试题结构。其中“一境”指的是同一或相似的物理情境，“多体”指的是多个研究对象，研究对象可以是某个物体，也可以是某个过程。

以下通过几个典型试题来分析这种试题结构。

例1（2016全国卷Ⅰ，15）现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为

A. 11 B. 12

C. 121 D. 144

【试题结构分析】题目以科学仪器质谱仪为背景，介绍其工作原理，并由此创设物理情境：加速电场与匀强磁场的组合场。研究对象分别是质子和某种一价正离子。题目的约束条件是：在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。该试题结构很明显：相同的物理情境+不同的研究对象+相同的约束条件，即是笔者提出的“一境多体”试题结构模型。

例2（2018全国卷Ⅰ，17）如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中心，O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆。M端位于PQS上，OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定（过程Ⅰ）;再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B'（过程Ⅱ）。在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM的电荷量相等，则等于

A. B. C. D.2

【试题结构分析】题目创设的物理情境是处于匀强磁场的半圆弧导体轨道，磁场方向与半圆所在平面垂直。研究的对象不是具体的某个物体而是两个过程。过程Ⅰ使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定;过程Ⅱ是OM固定在OS位置后，使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B'。题目给出的约束条件是在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM的电荷量相等。该题结构可概括为：相同的物理情境+不同的研究对象（过程）+相同的约束条件，明显属于“一境多体”试题结构模型。

例3（2019，全国卷Ⅰ，21）在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，P由静止向下运动，物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示。在另一星球N上用完全相同的弹簧，改用物体Q完成同样的过程，其a–x关系如图中虚线所示，假设两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球M的半径是星球N的3倍，则

A.M与N的密度相等

B.Q的质量是P的3倍

C.Q下落过程中的最大动能是P的4倍

D.Q下落过程中弹簧的最大压缩量是P的4倍

【试题结构分析】这道题是物理选择题的最后一题，可以说是物理选择题的压轴题，创设的情境和介入的研究对象比较复杂。初看试题似乎有两个物理情境，因为有两个星球，可实际上这两个星球表面的情况是类似的：两星球均为质量均匀分布的球体，都可以认为星球表面重力近似等于万有引力，即遵循相同的物理规律。所以题目创设的是相似的物理情境即“星球表面”。在相似的星球表面分别讨论两个研究对象，这两个研究对象还要与完全相同的弹簧相互作用。题目给出的约束条件是：物体轻放在弹簧上端，由静止向下运动，并已知物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系图。这试题结构也可以概括为：相似的物理情境+不同的研究对象+相似的约束条件，仍然可以归属为“一境多体”试题结构模型。

以上举了两个例子来说明这种试题结构，事实上这种试题结构近几年经常出现。笔者分析整理了2014-2019年高考物理全国卷Ⅰ和全国卷Ⅱ的试题，把试题结构属于“一境多体”的试题归纳起来，具体试题年份和题号如表1所示。

2014-2019年高考物理全国卷Ⅰ和卷Ⅱ“一境多体”试题结构统计表

由此可见，这种试题结构，不仅出现在2019年全国卷Ⅰ中出现，在历年的全国卷中都能见到。这可以说是非常典型的试题结构，也是命题者近年比较热衷使用的试题命制结构。

“一境多体”的试题结构具有显性和隐形两个方面的特点。其中显性特点即是题目能够直接表现出来的，大概有以下三个特点。

1.设问丰富灵活。这种试题结构在相同物理情境下有多个研究对象，两个研究对象可以相互作用，如例1中甲乙两电荷通过电场相互作用;也可以相互独立，如例2中PQ两物体有各自的运动特点。这为命题者提供了更丰富灵活的设问空间。既可以单独就某个物体设问，也可以联系两者进行对比设问。

2.能力考查全面。正是由于设問的丰富灵活，同一道题里考查学生的能力可以更全面，更能体现一个学生的核心素养水平。比如例2在物理概念方面考查了球体密度等;解题过程需要构建星球表面物体压缩弹簧的物理模型，分析数学函数图象，使用逻辑推理和比较甚至是类比等创造性思维方法。

3.难度弹性大。正是由于一道题里考查的角度多、范围广、知识全面，题目的难度设置上具体较大的操作空间，可以考查基础知识，也可以加大难度。这种题目一般是以中等偏上的难度出现，比如例2是2019年物理选择题的最后一题，综合难度和区分度是很大的，而这恰恰体现高考的选拔作用。

而隐形特点是指潜在于题目里的特点，即是其中的哲学思想。笔者认为“一境多体”的试题结构隐含了共性与个性的关系。创设同一（或相似的）物理情境，引入两个或两个以上不同的研究对象。这些研究对象在相同的物理情境中遵循相同的物理规律，即存在群体共性;但具体到个体却有不同的表现，即存在个体差异性。通俗来讲就类似于我们每个人都可以有自己的个性，但是必须是在遵守整个社会规则（法律法规）的前提下来展现个性。这体现了群体共性与个体差异的和谐统一的哲学思想。

新课程标准要求命题要坚持“素养立意”，“一境多体”的试题命制结构能够容纳模型构建、科学推理、对比、创新等物理核心素养于其中。笔者认为这将会是往后考试中，尤其是具有选拔性考试中，命题者比较青睐的一种试题命制结构。这对我们的教学、备考和试题命制工作有很好的参考价值和启示。

参考文献

[1]廖伯琴.普通高中物理课程标准（2017年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2018.

[2]郑行军.指向核心素养评价目标的试题命制策略——以物理组合题设计为例[J].中国考试，2019（6）：69-71.

[3]沈正杰.从高考试题看核心素养的展现和延伸[J].物理教学，2017（7）：72-74.

作者简介

李子根（1987.8-），男，汉族，广东连州人，广州市南沙第一中学，本科，中学一级，研究方向：物理教学

徐辉（1961.3-），男，汉族，湖北英山人，广州市南沙第一中学，本科，中学特级，研究方向：物理教学。