素养导向 能力为重 知识为基

张君可 王君翔

摘   要：2020年高考物理试题结合学科特点，以物理基础知识、基本方法和技能为基础，加强考查有利于学生终身发展的关键能力，包括信息获取与整理能力、批判性思维能力、实验探究能力、空间构图和模型建构能力等，意在提升学生的物理学科素养。文章给出了一些案例和说明，以期给高中物理教学提供借鉴。

关键词：信息获取与整理能力;批判性思维能力;实验探究能力;空间构图和模型建构能力

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）2-0037-4

2020年1月教育部考试中心孙海波发表了《深入学习贯彻党的十九届四中全会精神 全面深化高考内容改革》[1]一文，文章指出2020年高考试题要廓清高考内容改革着力点，依据高校人才选拔要求和国家课程标准，高考评价体系将应考查的素质教育目标提炼为核心价值、学科素养、关键能力和必备知识“四层”内容，系统地回答了高考“考什么”的问题。关键能力和必备知识是学生在面对生活实践或学习探索问题情境时，能够有效地认识问题、分析问题和解决问题所必须具备的能力和知识。必备知识和关键能力是学科素养的基础支撑。要从衔接高中课程改革的核心素养、适应时代发展的人才要求，借鉴国外考试能力、考查经验以及目前高考对能力考查的情况等多方面研究出发，进一步遴选、确定高考考查的关键能力，进一步完善能力和知识考查要求。

那么，2020年全国新课标卷物理试题重点突出对哪些关键能力的考查呢？

2020年高考物理试题结合学科特点，以物理基础知识、基本方法和技能为基础，考查有利于学生终身发展的关键能力，包括信息获取与整理能力、批判性思维能力、实验探究能力、空间构图和模型建构能力等，意在提升学生的物理学科素养。

1    信息获取与整理能力

全国I卷第20题的图像呈现物块的重力势能和动能与下滑距离的关系，全国I卷第22题的图像呈现待测电阻的两条U-I关系图线，全国III卷第15题的图像给出甲、乙两个物块追碰前进的速度随时间变化的关系。这些试题都要求学生能够从图像中提取信息，对学生的信息整理能力要求较高。

示例1 （全国I卷第20题）一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图1中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2。则（    ）

A.物块下滑过程中机械能不守恒

B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5

C.物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2

D.当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J

【答案】AB

评析 本题主要考查考生的理解能力、推理能力和从图像中提取信息的能力。考查基本内容涉及机械能的概念、重力做功和重力势能改变之间的关系、动能定理、功能关系等基本概念和规律。试题要求考生能从图像中找到重力势能Ep和动能Ek的变化规律，利用图像中提供的这些信息对选项进行分析解答。

示例2 （全国I卷第22题）某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表的内阻为0.5 Ω。该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图2所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图3所示的两条U-I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。

回答下列问题：

（1）图3中标记为II的图线是采用电压表跨接在________（填“O、P”或“O、Q”）两点的方案测量得到的。

（2）根据所用实验器材和图3可判断，由图线________（填“I”或“II”）得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________Ω（保留1位小數）。

（3）考虑到实验中电表内阻的影响，需对（2）中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________Ω（保留1位小数）。

【答案】（1）O、P;（2）I，50.5;（3）50.0

评析 本题以伏安法测电阻等基础知识和技能为载体，考查考生能否根据图像进行信息加工，能否根据电流表、电压表和待测电阻的比值情况，选择合适的测量电阻的方案。题目旨在考查考生对伏安法测电阻实验的理解能力，从图像中提取信息、加工信息并结合物理规律作出推理判断的能力。

2    批判性思维能力

全国I卷第18题创新试题设问，要求学生分析不同速度的粒子在磁场中的运动情形，再从这些不同情形中分析出粒子在磁场中运动时间最长的情况，对学生批判性思维能力要求较高。

示例3 （全国I卷第18题）一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图4中虚线所示，■为半圆，ac、bd与直径ab共线，ac间的距离等于半圆的半径。一束质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子，在纸面内从c点垂直于ac射入磁场，这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。在磁场中运动时间最长的粒子，其运动时间为（    ）

A.■  B.■

C.■  D.■

【答案】C

评析 本题以带电粒子在磁场中的运动为背景，主要考查考生的批判性思维能力。涉及的必备基础知识有洛伦兹力、带电粒子在磁场中的运动等。要求考生根据题意描画出粒子的运动轨迹示意图，借助几何关系、走出思维定势的误区，根据数学极值思辨寻找最长运动时间。

3    实验探究能力

全国III卷第23题要测量热敏电阻阻值与温度的变化关系，要求学生画出测量的电路图，理解利用热敏电阻制作温控报警器的实验原理，从而根据报警器的实验电路选择恰当的器材并完成相关电阻阻值的计算。该题对学生的实验设计能力和探究能力有较高要求。全国I卷第17题，以图像给出电容器充、放电过程中的电压随时间变化的关系，考查学生是否观察过电容器的充、放电现象。《普通高中物理课程标准（2017年版）》[2]必修3的“内容要求”中明确指出，学生要“观察常见的电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、放电现象。”试题旨在引导中学物理教学加强对新一轮课程标准的研究，加快新一轮课改和考改的步伐。

示例4 （全国I卷第17题）图5（a）所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图5（b）所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中（图6），正确的是（    ）

【答案】A

评析 本题通过电容器的充放电过程，主要考查考生的实验探究能力和逻辑推理能力。涉及的必备基础知识有电容器极板的电荷量与电压的关系，充、放电过程电压和电流的变化等。题目以选择题的形式考查实验探究能力，命题形式新颖，引导我们的日常教学要将物理相关理论与实验相结合，要让学生学会思考，从解题转变到解决问题上。

4    空间构图和模型建构能力

2020年全国卷物理试题特别突出对考生空间构图和模型建构能力的考查。《普通高中物理课程标准（2017年版）》[2]指出，我们应该培养学生的模型建构能力，即基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程。2020年的物理试卷中有多道“难”题难在空间构图和模型建构上。如全国I卷压轴题第25题，本题通过带电粒子在电场中的运动，主要考查考生的空间构图和模型建构能力，涉及的必备基础知识有电场力、动能定理、牛顿运动定律及其应用、运动的合成与分解、动量定理等核心知识和方法。其解题的切入点是根据题述进行空间构图，在图示的柱形区域内找到（或画出）电场线和等势面。在此基础上可以建构带电粒子在电场中的加速和偏转（类平抛）两种常见的运动模型。

如图7，初速度为零的正粒子，从A点射入电场，由C点射出电场，故匀强电场方向与AC平行，由A指向C，等势面与AC垂直。由几何关系知AC⊥BC，故电场中的等势线与BC平行。作与BC平行的直线与圆相切于D 点，与AC的延长线交于P点，则自D点从圆周上穿出的粒子的动能增量最大。为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0，即与加速直线运动时相同，则粒子必自场中B點射出。解题时为了符合解决类平抛运动的思维习惯，可以将卷面适当旋转，使AC变为竖直向下方向，有利于类平抛运动模型的建构（图8）。

再比如，全国II卷第17题在命题中考虑到考生对CT机比较陌生，空间构图有困难，命题人有意铺设台阶，将实际情境（图9）转化成了常见的物理模型（图10），即带电粒子在电场中的加速和匀强磁场中的圆周运动模型。当然，如不替代模型建构，此题的区分度将更大。全国II卷第33题需要考生将潜水钟这种实际设备转化为内封一定质量气体的开口向下的圆筒。

以上几种关键能力的考查必将引领我们当前的物理教学和高考复习备考从知识和方法走向素养、价值和关键能力的培养。

参考文献：

[1]孙海波.深入学习贯彻党的十九届四中全会精神 全面深化高考内容改革[J].中国考试，2020（1）：1-6.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3]教育部考试中心.加强关键能力考查 促进学科素养提升[J].中国考试，2020（8）：39-42.

（栏目编辑    陈  洁）