2016年高考物理典型题简析

本刊特约物理试题评析组



2016年高考物理典型题简析

本刊特约物理试题评析组①

2016年的高考已落下帷幕，纵观全国卷和各地市卷物理试题，均呈现出立足学科基础，突出主干知识考查，联系实际体现能力，彰显物理学科素养的特点．众所周知，高考试题既承载了高校选拔优秀学生的媒介作用，又为中学教育教学的进一步深化改革指明方向．研究高考试题是一线老师提升业务水平和积极备考的有效方法．

今年的物理高考试题总体平稳，稳中求新、求变，涌现出很多无论是材料选择，还是情境创设都很精彩的高质量试题．下面就几道试题进行粗浅分析，请同人专家批评指正．

一、精彩试题赏析

(一)借助经典模型，体现学科综合能力

图1

(1)求P第一次运动到B点时速度的大小．

(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能．

【评析】本题是力学综合题，为2016年全国Ⅰ卷的压轴题．本题依托斜面、弹簧，竖直圆轨道构建单个物体的多过程运动问题，是学生熟悉的常规模型的有机组合，此题注重考查考生对相对复杂的物理过程或物理情境的分析能力，同时体现出对考生进行多维度的能力考查，比如分析、推理、综合能力及应用数学处理物理问题的能力．从运动过程来看，本题融合了匀变速直线运动和变加速直线运动，也考查了曲线运动中的特例——竖直平面内圆周运动及平抛运动；从用具体的知识解决的问题来看，本题综合用到受力分析、牛顿第二定律、质点的匀变速直线运动规律应用、力的合成和分解、动能和动能定理、重力做功与重力势能、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系、功能关系、能量的转化和守恒定律等中学物理的核心知识点．从问题设计来看，三个问题不仅具有梯度和层次感，而且注重考查知识的侧重点也不尽相同．本题既注重基础又突出能力提升和试题的选拔功效，充分考察了考生建模能力和问题解决的能力．该题总体给人的感觉是朴实无华，返璞归真，学科知识综合性强，物理学科味道浓厚，与2015年全国Ⅰ卷压轴题“滑块和木板”模型有异曲同工之妙．

就此类题的指导意义，笔者认为力学综合试题往往呈现出研究对象的多体性、物理过程的复杂性、已知条件的隐含性、问题讨论的多样性、数学方法的技巧性和一题多解的灵活性等特点，对能力要求较高．此类题给一线教师的教育教学指明了方向，即教学要回归教材，回归基础，回避偏难繁怪但一定要凸显能力．

(二)联系生活实际，体现思维过程

图2

例2 (全国Ⅱ卷第35②题)如图2，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上．某时刻小孩将冰块以相对冰面3m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h=0.3 m(h小于斜面体的高度)．已知小孩与滑板的总质量为m1=30 kg，冰块的质量为m2=10 kg，小孩与滑板始终无相对运动．取重力加速度的大小g=10 m/s2．

(ⅰ)求斜面体的质量；

(ⅱ)通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？

【答案】(ⅰ)20 kg；(ⅱ)能追上．(解答过程略)

【评析】日常的诸多生活生产活动都蕴藏着丰富的物理知识，本题借助滑冰营造的情境，让学生有亲切的感觉，通过本题的处理，不仅考查了物理知识，也会拉近学生和物理学的距离，会进一步激发学生学习物理的兴趣．除此之外，本题构建的情境涉及三个物体的运动，可以说是多体运动问题．那么它们之间存在怎样的运动关系？如何建立其间的关系？遵循怎样的物理规律？

本题作为该卷选修3-5的第②小题，知识的落点为全册唯一的Ⅱ级要求知识点(《2016年考试说明》)——动量定理及动量守恒定律的应用．需要考生通过分析，透过现象看本质，敏锐地获取相应的信息，有效地提取信息解决问题，如冰块滑上斜面的过程遵循某一方向的动量守恒定律，冰块能否追上小孩的临界条件判断等，都体现出较强的思维能力．本题相较于全国Ⅰ卷考查由于水柱上喷而使物体处于平衡状态的同类问题，都同样要求考生的物理建模能力，整合相应知识灵活解决问题的能力．

(三)关注科学研究，强化模型构建

图3

例3 (浙江卷第23题)在真空环境内探测微粒在重力场中能量的简化装置如图3所示．P是一个微粒源，能持续水平向右发射质量相同、初速度不同的微粒．高度为h的探测屏AB竖直放置，离P点的水平距离为L，上端A与P点的高度差也为h．

(1)若微粒打在探测屏AB的中点，求微粒在空中飞行的时间；

(2)求能被屏探测到的微粒的初速度范围；

(3)若打在探测屏A，B两点的微粒的动能相等，求L与h的关系．

【评析】在真空环境内探测微粒在重力场中的能量简化装置是科学研究构建的满足特定条件需要的精密仪器．题目以此为背景设计问题，取材新颖且简洁明快，看似起点高，远离高中物理常见情境，实则落点低，只需要学生通过阅读题干，准确获取信息，利用知识的迁移将具体情境转化为普通且经典的平抛运动模型．本题充分体现出立足物理学科基础，构建物理模型，认识物理本质，理解并应用物理规律和思想方法解决现实中问题的能力．本题营造的物理情境相对简单，需要考生构建平抛运动的模型，利用运动的合成与分解的知识解决问题，同时问题的设计多维且梯度明显．

除此之外，笔者认为该题的另外一个重要启示是，要将平时的物理知识教学放在具体的情境里去，要积极关注科学技术快速发展的信息，对相应的涉及本学科内容的更要重点关注，甚至积极利用相应信息自己编制习题，以帮助学生习惯性地建立所学基础知识与实际应用的关联．

(四)贴近时代发展，彰显教育功能

图4

例4 (天津卷第8题)我国高铁技术处于世界领先水平，和谐号动车组是由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车．假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比，某列动车组由8节车厢组成，其中第1和5节车厢为动车，其余为拖车，则该动车组( )．

A.启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反

B.做匀加速运动时，第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3∶2

C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比

D.与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶2

【答案】BD．

【评析】本题取材于我们国人为之自豪、振奋的高铁技术，就物理模型构建而言，要求考生通过题目提供的信息，构建合理的模型，将动车组中的拖车和动车等效成在粗糙水平面上几个木块在外力作用下运动的物理模型；就知识、方法而言，本题涉及牛顿第二定律，整体法和隔离法受力分析，功率，匀变速直线运动规律及相关知识点的综合应用，注重学思结合，切实提高分析和解决问题的能力；除了上述两点之外，笔者认为，所有学科的教育教学除了要切实提高学生的学科素养外，还要肩负着人文素养的教育功效，本题借助高铁这一象征着我国科学技术达到国际先进水平的事实，体现出从中国制造到中国创造的大的时代背景，不仅促进了经济发展，还极大提升民族自豪感，对鼓舞有志学子投身国家建设起到积极推动作用．同时也体现出物理学科素养养成中的关于科学态度与责任是指正确认识科学的本质．

二、问题商榷与讨论

(一)理想模型与实际原理相差较多

图5

例5 (全国Ⅰ卷第16题)一含有理想变压器的电路如图5所示，图中电阻R1,R2和R3的阻值分别为3Ω,1Ω,4Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I．该变压器原、副线圈匝数比为( )．

A. 2 B. 3 C. 4 D. 5

【答案】B．

【评析】变压器是选修3-2交变电流一章的重点知识，高考试题中出现毋庸置疑．但是试卷中的此题，笔者认为有些欠妥的地方．首先，此类变压器的题目2015年全国卷第16题，2015年海南卷第10题均考查过，相似度极高，而且时间上相隔太近，有重复考查的嫌疑．其次，考试说明中明确规定了学生需掌握的是理想变压器的相关内容，这意味着在高中阶段学生接触到的变压器是一种理想化模型，内容较粗浅，与变压器实际工作原理相差很远，超出了高中生的能力范围，挖掘较深，而且过分强调此模型，是一种思维的固化，对平时的日常教学是一种误导．再次，就求解过程而言，变压器的电压有效值按照直流电路直接套用闭合电路欧姆定律的公式，原理上有待商榷．

(二)数学知识比重过大

例6 (全国Ⅰ卷第17题)利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信，目前地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍，假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为( )．

A.1h B.4h C.8h D.16h

【答案】B．

【评析】本题考查的是万有引力的相关知识，历年试卷上基本上都涉及此块知识的考查，但是对于本题，笔者有些不同意见．首先，本题考查的纯粹是数学知识加万有引力公式．虽然说数学知识是解决物理问题的工具，但是在高考试题中考查物理题以考查数学题的方式呈现稍显不妥．其次，不存在这种不切实际的假设，显得脱离实际．再次，笔者认为此类万有引力的题型和素材很多，可引导学生关注我国航天航空事业的前沿知识，让这类题充分发挥其爱国主义教育功能．此题与2015年的第21题万有引力题相比，略显不足．

(三)简单知识点重复考查

例7 (海南卷第11题)某同学利用图6所示的实验装置探究物块速度随时间的变化．物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码．打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50 Hz．纸带穿过打点计时器连接在物块上．启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动．打点计时器打出的纸带如图7所示(图中相邻两点间有4个点未画出)．

图6

图7

根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动．回答下列问题：

(1)在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为 m/s．在打出D点时，物块的速度大小为 m/s；(保留两位有效数字)

(2)物块的加速度大小为 m/s2．(保留两位有效数字)

【答案】(1)0.56,0.96；(2)2.0．

(四)联系实际过于牵强、生硬

例8 (北京卷第20题)雾霾天气对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果．雾霾中，各种悬浮颗粒物形状不规则，但可视为密度相同、直径不同的球体，并用PM10、PM2.5分别表示直径小于或等于10μm、2.5μm的颗粒物(PM是颗粒物的英文缩写)．某科研机构对北京地区的检测结果表明，在静稳的雾霾天气中，近地面高度百米的范围内，PM的浓度随高度的增加略有减小，大于PM10的大悬浮颗粒物的浓度随高度的增加明显减小，且两种浓度分布基本不随时间变化．

据此材料，以下叙述正确的是( ).

A.PM10表示直径小于或等于1.0×10-6m的悬浮颗粒物

B.PM10受到的空气分子作用力的合力始终大于其受到的重力

C.PM10和大悬浮颗粒物都在做布朗运动

D.PM2.5的浓度随高度的增加逐渐增大

【答案】B．

【评析】2016年是北京进入高中课改的第7年，重视对获取信息能力的考查，是北京卷的一大特色和一贯作风．如2012年的第20题“约瑟夫森结”的结电压与辐射电磁波频率的关系、2013年的第20题用单光子光电效应来研究多光子光电效应问题、2014年的第20题用负折射率的概念研究电磁波的传播路径、2015年的第20题公交IC卡工作过程．今年的第20题考查的是雾霾天气中的PM10和PM2.5的相关物理知识．雾霾天气是最近北京乃至全国所面临的一个严峻的环境问题，此题旨在让学生从物理学角度正确认识雾霾，并唤起学生们爱护环境的责任心．但笔者认为此题有些不妥．首先，此题D选项跟高中物理知识并无联系，更像一个读题设再理解的语文阅读题；其次，A选项是一个单位换算问题，虽简单，但容易出错，笔者认为，对于高考这一重要考试，出于对学生的爱护，应尽可能少出这些稍不小心就遗憾终身的问题；B选项考查的是简单的二力平衡；C选项是简单的选修内容布朗运动．此题放在选择题最后一题，考查内容过于简单，且偏离高中物理主干知识，缺乏高考选拔甄别功能．给人感觉是硬往当下热点问题上靠，联系实际联系得有点牵强．

不过，透过此题，倒是可以给我们教学者一些启迪，在平时的教学过程中要注重联系实际．物理学源于实践，又指导实践活动，与我们现代生活息息相关．试题的相关知识联系实际，便意味着教学过程和教学内容也要联系实际．所以，作为教师首先自己要多读书，善于发现问题，善于用物理学相关知识解释和解决生活中的问题．其次，要关注科技进展，关注国内外热点，关注诺贝尔奖等．

另外，这些联系实际的问题，告诉我们教师，在物理学教学过程中，除了培养学生的理解能力、推理能力、应用能力以外，在此基础上还需注重对学生阅读能力的培养，读懂题才能会做题．

(五)知识点超纲

图8

例9 (海南卷第17(2)题)如图8，物块A通过一不可伸长的轻绳悬挂在天花板下，初始时静止；从发射器(图8中未画出)射出的物块B沿水平方向与A相撞，碰撞后两者粘连在一起运动，碰撞前B的速度的大小v及碰撞后A和B一起上升的高度h均可由传感器(图8中未画出)测得．某同学以h为纵坐标，v2为横坐标，利用实验数据作直线拟合，求得该直线的斜率为k=1.92×10-3s2/m．已知物块A和B的质量分别为mA=0.400kg和mB=0.100kg，重力加速度大小g=9.8m/s2．

(ⅰ)若碰撞时间极短且忽略空气阻力，求h-v2直线斜率的理论值k0．

【评析】以下是海南省高考考试说明对有关误差的相关说明：要求认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差．由此可见，本题第(ii)问要求计算相对误差在考试说明之外，感觉稍显遗憾．这样会削弱考试说明对物理教学的指挥棒的作用．

三、总结语

以上是笔者就2016年高考试题所选取的几道题的粗浅认识，不足之处，还望各位同人海涵．高考试题不仅肩负着国家选拔优秀人才的功能，也是一线有效教育教学的指南针，这些试题凝聚着命题专家的智慧和汗水．通过这些高考试题的研究、学习，再一次深刻体会到怎样有效促进学生学科素养的养成教育，即要做到重视学科核心概念和规律的教学，提高学生物理学科认知水平；遵循学生物理学习的规律，重视物理模型建立教学；注重物理过程分析和知识结构完善，避免机械的题海战术而是要适当的有效的精确制导式的练习；紧密联系生活、生产实际和科技发展最新进展，体现物理课程的时代性和发展性．

(安徽省淮北市实验高级中学物理组教研组长吴发银老师对本文的撰写提供了支持与指导，特此鸣谢．)

(责任编辑：余娟平)

① 参与本文写作的有安徽省淮北市实验高级中学的郝岚岚和王伟风．