注重“四性”考查 让学科素养落地——2023年高考全国课标卷物理试题评析及备考建议

■山西省介休市第一中学 石有山

2023 年高考全国课标卷物理试题的命题思想从“解题”转向“解决问题”，依据课程标准，贴近高中物理学习实际，符合高中课程改革的目标要求和高中物理学科核心素养的培养要求，试题注重深化基础，丰富问题情境，增强探究性，突出思维考查，旨在激发学生崇尚科学、探索未知的兴趣。

一、2023年高考全国课标卷物理试题注重“四性”考查

2023年高考全国课标卷物理试题全面体现了对基础性、综合性、应用性、创新性的考查，旨在引导学生在高中物理的学习过程中夯实知识基础，发展学科核心素养。

1.深化基础性，坚持正确的育人方向。

例1(第15题)无风时，雨滴受空气阻力的作用在地面附近会以恒定的速率竖直下落。一质量为m的雨滴在地面附近以速率v下落高度h的过程中，克服空气阻力做的功为(重力加速度大小为g)( )。

A.0 B.mgh

解析:雨滴在地面附近做匀速运动，根据动能定理得mgh-W阻=0，故雨滴克服空气阻力做的功W阻=mgh。

答案:B

点评：本题考查雨滴在空气中匀速下落时所受阻力做的功的求解方法。本模型见于教材必修第一册第四章复习与提高A 组第8题。应对策略：注重课后习题的变式，把握考题的题源。

2.加强综合性，更加注重人才的选拔。

例2(第20 题)一质量为1 kg的物体在水平拉力的作用下，由静止开始在水平地面上沿x轴运动，出发点为x轴零点，拉力做的功W与物体坐标x的关系如图1 所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4，取重力加速度大小g=10 m/s2。下列说法中正确的是( )。

图1

A.在x=1 m 时，拉力的功率为6 W

B.在x=4 m 时，物体的动能为2 J

C.从x=0运动到x=2 m，物体克服摩擦力做的功为8 J

D.从x=0运动到x=4 m 的过程中，物体的动量最大为2 kg·m/s

解析:拉力在水平方向上，拉力做的功W=Fx，因此W-x图像的斜率表示拉力F。在物体运动的过程中，根据动能定理得，在x=1 m 时，拉力做的功W1=6 J，物体的速度v1=2 m/s，拉力，因此拉力的功率P=Fv1=12 W，在x=4 m 时，拉力做的功W4=18 J，物体的动能Ek=2 J，选项A错误，B正确。从x=0运动到x=2 m，物体克服摩擦力做的功W摩=μmgx=8 J，选项C正确。根据W-x图像可知，从x=0运动到x=2 m 的过程中F1=6 N，从x=2 m 运动到x=4 m 的过程中F2=3 N，因为物体受到的摩擦力恒为f=4 N，所以物体在x=2 m 处的速度最大，且此时物体的速度，物体的最大动量，选项D 错误。

答案:BC

点评：本题借助W-x图像考查利用力的观点和能的观点、动量的观点解决物理问题，抓住拉力做的功W与物体坐标x的关系图像的斜率表示拉力是解决问题的关键。应对策略：重视力学知识系统的构建，反复渗透解决力学问题的三个观点。

3.突出应用性，发展学生问题解决能力。

例3(第24题)将扁平的石子向水面快速抛出，石子可能会在水面上一跳一跳地飞向远方，俗称“打水漂”。要使石子从水面跳起产生“水漂”效果，石子接触水面时的速度方向与水面间的夹角不能大于θ。为了观察到“水漂”，一同学将一石子从距水面高度为h处水平抛出，抛出速度的最小值为多少?(不计石子在空中飞行时受到的空气阻力，重力加速度大小为g)

解析:石子做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，则，解得石子落到水面上时的竖直分速度，根据题意知，即，因此石子抛出速度的最小值为。

点评：本题以“打水漂”运动为背景考查平抛运动规律，试题联系生产生活实际的真实情境，体现了“无情境不命题”的思想。应对策略：把实际问题去情境化，“将扁平的石子向水面快速抛出，石子接触水面时的速度方向与水面间的夹角不能大于θ”可以转化为已知平抛的高度，利用速度偏向角求初速度的问题。

4.展现创新性，发展学生实验探究能力。

例4(第22题)在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下:电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关，以及导线若干。

(1)用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时，红表笔应该与电池的_____(填“正极”或“负极”)接触。

(2)某同学设计的实验电路如图2 甲所示。先将电阻箱的阻值调为R1，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，再将开关S与“2”端相接，相接后小灯泡的亮度变化情况可能是____。

图2

A.迅速变亮，然后亮度趋于稳定

B.亮度逐渐增大，然后趋于稳定

C.迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭

(3)将电阻箱的阻值调为R2(R2＞R1)，再次将开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I随时间t的变化如图2 乙中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为_____(填“R1”或“R2”)时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的_____(填“电压”或“电荷量”)。

解析:(1)用多用电表的电压挡检测电池的电压时，电流从红表笔流入，从黑表笔流出，因此红表笔应该与电池的正极接触。

(2)电容器充电完成后，开始时两极板储存的电荷量较多，电势差较大，将开关S 与“2”端相接，回路中立即形成电流，小灯泡迅速变亮，随着时间的积累，两极板储存的电荷量变少，电势差变小，流过小灯泡的电流减小，直至两极板储存的电荷量为零，无电流流过小灯泡，即小灯泡熄灭。

(3)开始充电时两极板不带电，两极板间的电势差为零，设电池内阻为r，则开始充电时有E=I(R+r)，开始充电时实线表示的电流较小，故电路中的电阻较大，因此电阻箱接入电路的阻值为R2;根据充电过程中电流随时间的变化图线的物理意义可知，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器储存的电荷量。

答案:(1)正极 (2)C (3)R2电荷量

点评：本题考查了多用电表的电流流向，电容器的充、放电问题。实验是培养学生创新能力，提升物理学科核心素养的重要途径。2023 年高考全国课标卷的两道实验题以两个新教材中增加的实验为背景，考查考生对实验原理的理解、实验仪器的选择、基本仪器的使用、实验数据的处理，以及实验设计等。应对策略：注重新旧教材的变化，注重实验原理的学习，注重对不变装置变目的、不变目的变装置的深层次思考。

二、以四个备考依据为蓝本进行2024年复习备考

1.最基本的备考依据:物理课本。课本是纲，课本中的每一个知识点都不能放过。如2023年高考全国课标卷第16题考查的知识点，在课本选择性必修第三册第四章第一节中就有详细的介绍。同学们在复习备考时，既要注重主干知识的理解，也不能放过课本上出现的每一个细小知识点。

例5(第16题)铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10-5eV，跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h=6.63×10-34J·s，元电荷e=1.60×10-19C)( )。

A.103Hz B.106Hz

C.109Hz D.1012Hz

解析:铯原子钟利用的两能级的能量差量级对应的能量ε=10-5eV=10-5×1.60×10-19J=1.60×10-24J，根据光子能量的表达式ε=hν可得，跃迁发射的光子的频率，则跃迁发射的光子的频率量级为109Hz。

答案:C

点评：本题考查课本中的基本公式，以及数量级的估算。注重定性和半定量的分析是高考的命题趋势。

2.最高备考依据:中国高考评价体系。2023年高考全国课标卷依据《中国高考评价体系》的总要求，充分发挥高考试题的育人功能和积极导向作用，落实了“立德树人、服务选才、引导教学”的核心功能。试题命制突出了对必备知识和关键能力的考查，注重体现物理学科特色，注重问题情境设置，注重思维方法和学科素养的渗透。同学们在复习备考时，不仅要知其然，而且要知其所以然。

例6(第21题)如图3所示，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后( )。

图3

A.h中的气体内能增加

B.f与g中的气体温度相等

C.f与h中的气体温度相等

D.f与h中的气体压强相等

解析:当电阻丝对f中的气体缓慢加热时，f中的气体内能增大，温度升高，根据理想气体状态方程可知，f中的气体压强增大，会缓慢推动左边活塞，则h中的气体体积也被压缩，h中的气体压强变大。弹簧被压缩，弹簧对右边活塞有弹力作用，缓慢向右推动右边活塞，故活塞对h中的气体做正功，且是绝热过程。根据热力学第一定律可知，h中的气体内能增加，选项A 正确。未加热前，三部分中气体的温度、体积、压强均相等，当系统稳定时，活塞受力平衡，弹簧处于压缩状态，对左边活塞进行受力分析得pfS=F弹+pgS，则pf＞pg，分别对f、g中的气体应用理想气体状态方程得，又因弹簧被压缩，故Vf＞Vg，可得Tf＞Tg，选项B错误。稳定时弹簧保持平衡状态，选弹簧、两活塞及g中的气体组成的系统为研究对象，根据平衡条件可知，f与h中的气体压强相等，选项D 正确。在达到稳定的过程中，h中的气体体积变小，压强变大，f中的气体体积变大。对h中的气体应用理想气体状态方程得，又有pf=ph，Vf＞Vh，可得Tf＞Th，选项C错误。

答案:AD

点评：本题涉及三部分气体的关联，要在分析每一部分气体状态参量变化的前提下，考虑三部分气体的关联性。合理应用整体法和隔离法，找到三部分气体压强的关系是解决问题的突破口。

3.最重要的依据:普通高中物理课程标准。从2020年起，现有高考体系的考试大纲和说明不再修订，参考2019年版考试大纲和说明。从2023年的高考试题来看，考试的范围在扩大，课程标准要求的知识点都是同学们复习备考的范围。

例7(第23 题)一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。

(1)用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径。首先，调节螺旋测微器，拧动微调旋钮使测微螺杆和测砧相触时，发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐，如图4甲所示，该示数为_____mm;螺旋测微器在夹有摆球时的示数如图4 乙所示，该示数为_____mm，则摆球的直径为____mm。

图4

(2)单摆实验的装置示意图如图5 所示，其中角度盘需要固定在杆上的确定点O处，摆线在角度盘上所指的示数为摆角的大小。若将角度盘固定在O点上方，则摆线在角度盘上所指的示数为5°时，实际摆角____5°(填“大于”或“小于”)。

图5

(3)某次实验所用单摆的摆线长度为81.50 cm，则摆长为____cm。实验中观测到从摆球第1次经过最低点到第61次经过最低点的时间间隔为54.60 s，则此单摆的周期为_____s，该小组测得的重力加速度大小为____m/s2。(结果均保留3 位有效数字，π2取9.870)

解析:(1)读数x1=0.005 mm，读数x2=20.035 mm，摆球的直径x=x2-x1=20.030 mm。

(2)若将角度盘固定在O点上方，则摆线和刻度盘的交点靠向内侧，实际摆角将大于5°。

答案:(1)0.005 20.035 20.030(2)大于 (3)82.5 1.82 9.83

点评：本实验在旧教材中是选修实验，并不是重点，但是在新教材中是选择性必修第一册中的第二个必做实验。

4.最直接的依据:近几年课改省份的高考试题。从近几年高考试题来看，考试内容和试卷结构保持稳定，对主干知识的考查方式基本保持不变。同学们要把近几年课改省份的高考试题，分类整理，熟练掌握试题涉及的物理模型，并对其进行拓展和延伸，使得复习备考有的放矢。

例8(第25题)密立根油滴实验的示意图如图6 所示。两水平金属平板上下放置，间距固定，可从上板中央的小孔向两板间喷入大小不同、带电荷量不同、密度相同的小油滴。两板间不加电压时，油滴a、b在重力和空气阻力的作用下竖直向下匀速运动，速率分别为;两板间加上电压后(上板为正极)，这两个油滴很快达到相同的速率，均竖直向下做匀速运动。油滴可视为球形，所受空气阻力大小与油滴半径、运动速率成正比，比例系数视为常数。不计空气浮力和油滴间的相互作用。

图6

(1)求油滴a和b的质量之比。

(2)判断油滴a和b所带电荷的正负，并求油滴a和b所带电荷量的绝对值之比。

解析:(1)设油滴的半径为r，密度为ρ，则油滴的质量。当油滴的速率为v时受到的空气阻力f=krv，当油滴匀速下落时有mg=f，解得，因此。

点评：本题的题源为2022年高考广东卷第14题，考查的是两个带电体分别在有电场和无电场空间内的运动，解决这个多过程、多研究对象问题的突破口是寻找油滴半径和速率的关系，确定油滴速率变化后，所受空气阻力的变化情况。近几年的高考真题是同学们复习备考时需要重点关注的。

总之，高三第二轮复习备考已经开启，同学们应以上述四个备考依据为复习的总基调，要适当刷题，但不要机械刷题，要在刷题的同时，多总结，多归纳，触类旁通，以不变应万变，争取做到“全力以赴，问心无愧;奋力拼搏，青春无悔”。