2021年高考物理试题中传统文化试题赏析

李晓青

2014年，教育部印发的《完善中华优秀传统文化教育指导纲要》中提出：要“将中华优秀传统文化教育作为教育现代化监测评价指标体系的重要内容，增加中华优秀传统文化内容在中考、高考升学考试中的比重”.2019年，教育部考试中心制定的《中国高考评价体系》中进一步明确，考试命题工作应“弘扬中华优秀传统文化、革命文化和社会主义先进文化，树立正确的历史观、民族观、国家观、文化观”.由此可以看出，以中华优秀传统文化作为命制试题情境的试题将逐渐成为高考试题的重要呈现内容.本文以2021年高考物理中的15份（除重庆试卷）试卷为分析对象，触摸中华优秀传统文化情境试题为考查和落实高中物理学科核心素养四个维度而提供的肥沃土壤.

一、试题基本情况统计分析

中华传统文化源远流长、博大精深，以传统文化作为情境命制试题的具体背景，挖掘其教育内容，是引导学生关注中华优秀传统文化、增强学生文化自信的基础，是全面彰显高考的育人功能、实现命题立意、发挥高考评价功能的重要材料.2021年高考物理试卷共16份，有9份试卷12道试题涉及中华传统文化内容.表l给出了涉及中华传统文化内容的题型及题号，背景材料，材料类型，分值，及所占总分的比例，

由表1 可以看出，高考物理试卷在不同程度上关注以中华优秀传统文化为情境命制试题，且命制试题类型主要分布在选择题和计算题;涉及内容主要有科技成就、文化遗址、科学典籍、传统技艺.依托中华传统文化为载体，挖掘他们背后的物理知识、物理原理、物理规律，考查学生解决问题的能力，考查高中物理学科核心素养四个维度的落实，实现“以考促教、以考促学”的目的，进而促进立德树人根本任务的落实.

二、试题赏析

1.以科学典籍、传统技艺为素材，考查物理观念

科学典籍、传统技艺中蕴含了丰富的科学原理，以其为载体的试题，要求学生运用所学的知识解释原理、解决问题，可引导学生深度领悟中华民族先辈们的智慧，

例l （2021年全国甲卷15）“旋转纽扣”是一种传统游戏.如图l所示，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现.拉动多次后.纽扣绕其中心的转速可达50r/s，此时纽扣上距离中心1 cm处的点向心加速度大小约为（

）.

例2（2021年湖南卷16（2））我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验，认识到光沿直线传播.身高1.6 m的人站在水平地面上，其正前方0.6 m处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为1.0 cm、深度为1.4 cm，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半.此时，由于孔洞深度过大，使得成像不完整，如图2（a）所示.现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质中的反射.

（1）若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？

（2）若让掠射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？

解析（1）根据题意做出光路如图2（b）所示.当小孔距水平地面的高度在人身高一半时，

赏析试题以《墨经》中对力的描述、小孔成像，传统游戏为背景材料，用简洁明了的文字，准确无误描述了考查内容：力的概念、牛顿第二定律及单位制、向心加速度大小计算，引导学生找出科学典籍、传统技艺中的现象与所学知识的关联，并能用所学知识解决蕴含其中的物理原理及本质，达到学以致用，领悟古人智慧的目的.

2.以传统技艺为素材，考查科学思维

传统技艺是古代劳动人民智慧的结晶.试题以相关传统技艺为背景，引导学生认识传统技艺背后强大的文化根基，潜移默化地使学生关注民族传统文化的传承与创新，

例3 （2021年山东卷1）在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的210Pb.其衰变方程为210Pb→30 Bi+x.以下说法正确的是（

）.

A.衰变方程中的X是电子

B.升高温度可以加快210 Pb的衰变

c.210Pb与210Bi的质量差等于衰变的质量亏损

D.方程中的x来自于210Pb内质子向中子的转化

解析 由质量数守恒和电荷数守恒可知.X是电子，故A正确;放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做这种元素的半衰期，放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故B错误;22'OPb与210Bi和电子x的质量差等于衰变的质量亏损，故C错误;方程中的x来自于210 Pb内中子向质子的转化，D错误.

例4（2021年广东卷8）赛龙舟是端午节的传统活动.图3的v-t和s-t图像描述了五条相同的龙舟从同一起点线同时出发、沿长直河道划向同一终点线的运动全过程，其中能反映龙舟甲与其它龙舟在途中出现船头并齐的有（

）.

解析A项的图是速度一时间图像，由图可知，甲的速度一直大于乙的速度，所以中途不可能出现甲、乙船头并齐，故A错误：B项的图是速度一时间图像，由图可知，开始时丙的速度大于甲的速度，过一段时间后，甲的速度大于丙的速度.速度一时间图像中图像与坐标轴围成的面积表示位移的大小，因此可以判断在中途甲、丙位移会相同，所以在中途甲、丙船头会并齐，故B正确;C项的图是位移一时间图像，由图可知，丁一直运动在甲的前面，所以中途不可能出现甲、丁船头并齐，故C错误;D项的图是位移一时间图像，交点表示相遇，所以甲、戊在中途船头会齐，故D正确，故选BD.

例5（2021年北京卷20）秋千由踏板和绳构成，人在秋千上的摆动过程可以简化为单摆的摆动，等效“摆球”的质量为m，人蹲在踏板上时摆长为Z.，人站立时摆长为l2，不計空气阻力，重力加速度大小为昏665CD520-8B1B-412D-A5D0-69BF71543DA4

（l）如果摆长为l1，“摆球”通过最低点时的速度为v，求此时“摆球”受到拉力T的大小.

（2）在没有别人帮助的情况下，人可以通过在低处站起、在高处蹲下的方式使“摆球”摆得越来越高.

a.人蹲在踏板上从最大摆角θ.开始运动，到最低点时突然站起，此后保持站立姿势摆到另一边的最大摆角为θ2，假定人在最低点站起前后“摆球”摆动速度大小不变，通过计算证明θ2>θ1.

b.实际上人在最低点快速站起后“摆球”摆动速度的大小会增大.随着摆动越来越高，达到某个最大摆角θ后，如果再次经过最低点时，通过一次站起并保持站立姿势就能实现在竖直平面内做完整的圆周运动，求在最低点“摆球”增加的动能△Ek应满足的条件.

赏析试题以湖泊沉积物、端午节的传统活动——赛龙舟、秋千游戏等非物质文化遗产为素材，考查学生模型建构能力，能够利用所学的物理知识、规律、原理对问题进行逻辑推理和论证，并能够对问题结论进行正确描述和解释.并以此为载体引导学生从不同角度思考问题，帮助学生培养科学思维;并使学生感受传统技艺背后的文化因素，认识它们在丰富中华文化中的重要价值，激发学生对传统文化的热爱，增强学生传承和弘扬民族文化的责任感和使命感.

3.以科技成就为素材，考查科学探究

科技成就最重要的教育价值在于它承载了先辈进行科学探究的历程，试题以科技成就为背景素材，引领学生重温古人探究历程、深刻理解科学原理，实现思维构建，同时让学生顿悟先辈们的探究精神.

例6（2021年广东卷3）唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力，设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁，，与竖直方向的夹角分别为α和β，α<β，如图4所示，忽略耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是（

）.

A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大

B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大

C.曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力

D.直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力

解析 将拉力F进行正交分解，如图5所示

赏析 以唐代《耒耜经》中曲辕犁、直辕犁等传统农耕工具为素材，考查力的合成与分解、牛顿运动定理等相关知识.试题主要以培养学生科学探究能力为核心，让学生运用所学知识开展科学探究活动，引导学生领悟科学现象背后蕴含的科学原理、思想和思维过程.既能起到“知其然，知其所以然”的目的，又能引导学生重走先辈们的科学发现之路，体会他们的智慧和进行探究活动的艰辛，培养学生勇于探究的科学精神.

4.以民族文化为素材，考查科学态度与责任

一个民族的民族文化（礼仪文化、精神文化遗产、文物遗址等）承载了一个民族的“根”和“魂”，以民族文化为背景的试题材料，让学生了解古人在改造自然、创造美好生活过程中取得的伟大成就，形成对中华民族优秀文化的认同感和自豪感，厚植爱国情怀、坚定守护民族文化的信念.

例7 （2021年辽宁卷1）1935年5月，红军为突破“围剿”决定强渡大渡河.首支共产党员突击队冒着枪林弹雨依托仅有的一条小木船坚决强突.若河面宽300m，水流速度3m/s，木船相对静水速度1 m/s.则突击队渡河所需的最短时间为（

）.

A. 75 s

B.95 s

C.100 s

D.300 s

解析 当小木船船头垂直河岸时突击队渡河所需的时间最短，最短时间为t=d/v船，则t=

300s/1=

300 s.故A、B、C错误.D正确.

例8 （2021年江苏卷3）我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹.“北斗”第49颗卫星的发射迈出组网的关键一步.该卫星绕地球做圆周运动，运动周期与地球自转周期相同，轨道平面与地球赤道平面成一定夹角.该卫星（

）.

A.运动速度大于第一宇宙速度

B.运动速度小于第一宇宙速度

C.轨道半径大于“静止”在赤道上空的同步卫星

D.轨道半径小于“静止”在赤道上空的同步卫星

解析 由第一宇宙速度的意义及GMm/r2=mv2/r，

v=√GM/r可知，任何围绕地球且在距离地球表面一定高度轨道上运动的卫星，其运动速度都小于第一宇宙速度，A错误，B正确;任何运动周期与地球自转周期相同的卫星，其绕地球做圆周运动的轨道半径等于静止在赤道上空的同步卫星的轨道半径，C、D错误.

例9（2021年浙江卷19）机动车礼让行人是一种文明行为.质量1.0×10 3kg的汽车以v1=36 km/h的速度在水平路面上匀速行驶，在距离斑马线s=20 m处，驾驶员发现小朋友排着长l=6 m的队伍从斑马线一端开始通过，立即刹车，最终恰好停在斑马线前，假设汽车在刹车过程中所受阻力不变，且忽略驾驶员反应时间.

（1）求开始刹车到汽车停止所用的时间和所受阻力的大小：

（2）若路面宽L=6 m，小朋友行走的速度v0=0.5 m/s，求汽车在斑马线前等待小朋友全部通过所需的时间：

（3）假设驾驶员以V2= 54 km/h超速行驶，在距离斑马线s=20 m处立即刹车，求汽车到斑马线时的速度.

例10（2021年广东卷13）算盘是我国古老的计算工具，中心带孔的相同算珠可在算盘的固定导杆上滑动，使用前算珠需要归零，如图6所示，水平放置的算盘中有甲、乙两颗算珠未在归零位置，甲靠边框6，甲、乙相隔s1=3.5×10 -2m，乙与边框a相隔s2=2.0×10 -2m，算珠与导杆间的动摩擦因数μ=0.1.现用手指将甲以0.4 m/s的初速度拨出，甲、乙碰撞后甲的速度大小为0.1 m/s，方向不变，碰撞时间极短且不计，重力加速度g取10 m/s2.

（1）通过计算，判断乙算珠能否滑动到边框a;

（2）求甲算珠从拨出到停下所需的时间.

赏析 试题以红军突破围剿强渡大渡河的革命精神、“两弹一星”精神、礼让行人的文明、素养、我国古老的计算工具——算盘为素材，主要考查运动的合成与分解、宇宙航行、力与运动等相关知识点，旨在考查学生必备知识和关键能力，同时体现了传统文化精神与物理知识的内在联系，帮助学生建构起用物理知识解决复杂科学问题的思维框架.同时，学生关键能力的考查是高考的高频考点，借助民族文化对物理学科核心素养进行全方位考查，不仅让学生感受源远流长、博大精深的传统文化，培养学生科学精神、社会责任以及民族文化认同感，同时使学生坚定中国特色社会主义道路自信、理论自信、制度自信和文化自信，激发民族自豪感.

三、总结

总之，中国传统技艺、科学典籍、科技成就等中华传统文化中蕴含丰富的物理元素，以中华优秀传统文化为情境命制的试题展示了古代劳动人民的勤劳智慧，增强了试题的思想性、内涵性，落实了学科的育人功能和立德树人的导向作用.真正做到了用科学知识丰盈学生的头脑，用科技发展坚定学生的信念，用榜样力量厚植学生的爱国情怀，用科学家的精神培养学生坚韧品质，努力培养具有科学探究精神和终身学习能力的社会主义接班人，

基金项目：本文为河北省省教育科学“十三五”规划一般资助课题“中华优秀传统文化在中小学教材中创造性轉化的路径探索”（ 2003028）的研究成果.665CD520-8B1B-412D-A5D0-69BF71543DA4