科学设计试卷蓝图落实考试大纲修订内容<br/>——2017年高考物理试题评析

科学设计试卷蓝图落实考试大纲修订内容
——2017年高考物理试题评析

2018-07-20教育部考试中心

教学考试(高考物理) 2018年1期

教育部考试中心

2017年全国高考物理命题坚持立德树人，突出高考的思想性和育人功能，引导学生科学素质的培养。科学设计试卷蓝图，落实物理考试大纲修订的考核要求。试卷在突出基础性、增强综合性、加强应用性、体现创新性等方面作出积极的探索，推动物理考试内容的改革。采取精准的调整策略，合理控制试卷难度，适应不同水平考生的实际。

1.坚持立德树人，展现我国科学技术的进步

高考物理试题在考查考生科学素养的同时，突出学科的育人功能，发挥高考的积极导向作用。在试题情境的设计中，注意结合当代中国的重大科技成果，展示我国科学技术日新月异的进步。比如，受控热核聚变装置旨在为人类提供巨大的清洁能量，是人类解决能源问题的重要途径；2016年11月，国家重大科学工程“人造太阳”实验装置EAST获得超过60秒的稳态高约束模等离子体放电，成为世界首个实现稳态高约束模运行持续时间达到分钟量级的托卡马克核聚变实验装置。全国Ⅰ卷第17题以受控热核聚变为背景，考查考生对氘核聚变反应和爱因斯坦质能方程的理解和运用。试题契合能源问题解决的重大时代命题，展示我国从科技大国迈向科技强国的坚实步伐，增强考生的民族自信心和自豪感，激励考生勇攀科技高峰。

2017年4月20日，我国成功发射首艘货运飞船——天舟一号，它是截至目前我国发射的体积最大、质量最大的航天器；4月22日，天舟一号与天宫二号空间实验室顺利完成首次交会对接，为空间站长期运行打下坚实的基础。全国Ⅲ卷第14题以此为素材，考查考生对万有引力定律、匀速圆周运动规律的理解和运用。试题素材贴近时代，展现我国在航天领域的巨大成就，激发考生锐意进取、振兴祖国的使命感和责任感。

2.创新考查方式，落实高考评价体系要求

2017年高考物理试题突出考查理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力、实验能力等关键能力和学科核心素养。通过创新考查方式，增强考试内容的基础性、综合性、应用性和创新性，落实高考评价体系要求，提升高考物理的考查效果和选拔功能。

2.1 增强基础性，考查必备知识和关键能力

高考物理试题加强对基本概念、基本规律的考查，增强考试内容的基础性，引导学生重视对基本概念、基本规律的理解和掌握，夯实学科基础。比如，全国Ⅱ卷第14题通过设计小环在光滑大圆环上下落的情境，考查考生对做功概念的理解；全国Ⅲ卷第15题考查考生在具体物理情景中对楞次定律的理解。

高考物理试题注重渗透基本的科学方法，有意识地引导学生运用科学方法分析问题、解决问题，引导学生在学习过程中重视科学方法的理解和运用，并将其内化为自身的思维方式，提升学生解决问题的能力。比如，全国Ⅰ卷第 34(2) 题要求考生在对于所学物理知识有深入了解的基础上，利用对称性和光路的可逆性确定反射点，这是解决问题的关键所在。全国Ⅱ卷第17题和第18题要求考生运用极值的方法分析问题。

2017年高考物理试题加强对基本实验技能的考查，引导学生重视基本实验的学习，激发学习实验的兴趣，提升实验技能。比如，全国Ⅱ卷第22题研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度的关系，考查考生对实验原理的理解、实验数据的处理等基本实验技能；全国Ⅲ卷第22题以学生实验“验证力的平行四边形定则”为背景，考查基本仪器的测量、实验数据的处理以及实验结果的分析等实验技能；全国Ⅲ卷第23题考查电学实验的基本实验仪器——多用电表，要求考生掌握多用电表的结构和工作原理。通过基本实验能力的考查，引导中学教学注重实验教学，加强对学生基本实验能力的培养。

2.2 增强综合性，考查综合能力

2017年物理试题立足物理学科各部分内容之间的联系，考查考生综合运用物理学科的概念、规律分析问题和解决问题的能力，促进考生形成更加全面、完整的认知结构，鼓励考生从整体上分析各种现象的本质和规律。增强考试内容的综合性，不仅是知识内容的综合，也是各种物理能力的综合体现。

例1(2017年高考理科综合全国Ⅱ卷第25题)

如图1所示，两水平面(虚线)之间的距离为H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场。自该区域上方的A点将质量均为m、电荷量分别为q和-q(q>0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开。已知N离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为N刚离开电场时动能的 1.5倍。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求:

图1

(1)M与N在电场中沿水平方向的位移之比；

(2)A点距电场上边界的高度；

(3)该电场的电场强度大小。

本题以两个质量相同、带有等量异号电荷的小球在重力和电场力作用下沿不同轨迹运动为情境，考查的内容涉及运动学、牛顿运动定律、带电粒子在电场中的运动以及能量守恒等规律，考查考生的推理能力、分析综合能力及运用数学知识解决物理问题的能力，对考生的综合能力要求较高。

高考物理进一步丰富试题的呈现方式，采用文字、数据、图表等多种方式的融合，增加试题信息的广度，考查考生从不同的呈现方式和复杂的情境中提取、加工关键信息的能力。比如，全国Ⅱ卷第20题，通过呈现导线框在运动过程中感应电动势随时间变化的图线，考查考生从图象中获取信息，并运用电磁感应定律、安培力、运动学公式等进行分析推理的能力。

2.3 增强应用性，注重理论联系实际

2017年高考物理试题注重将物理学的基本概念、基本规律与科研进展、生产实践、生活实际紧密联系起来，通过设置新颖的问题情境，考查考生灵活运用物理知识和方法解决实际问题的能力，引导考生关心身边的物理问题，关注科学的发展和社会的进步，培养学生学以致用的意识和躬身实践的能力。

一是联系体育运动设计试题。比如，全国Ⅱ卷第24题联系2022年北京冬奥会设计冰球运动员进行冰上训练的情境；全国Ⅰ卷第15题以乒乓球运动中发球机发球为背景，要求考生分析不同速度的乒乓球过网和不过网的原因，考查对基本物理概念和规律的运用。

二是联系生活实际设计试题。比如，全国Ⅳ卷第3题利用刹车线的长度来判断汽车刹车前的速度；全国Ⅱ卷第33(2)题要求考生计算热气球的最大载重，引导考生利用所学知识分析生活中的实际问题；全国Ⅱ卷第19题以海王星绕日运行为背景，考查考生对万有引力定律、机械能等规律的理解和运用；全国Ⅰ卷第14题以模型火箭升空为素材，考查考生对于动量的基本概念和动量守恒定律的理解能力。

例2(2017年高考理科综合全国Ⅱ卷第21题)

某同学自制的简易电动机示意图如图2所示。矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将 ( )

图2

A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉

B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉

C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉

D.左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉

本题以某同学自制的简易电动机为情境，要求线圈能连续转动起来。试题与教材中电动机模型的最大区别是，题干所给出的模型无法调整电流的方向，要求考生在所学知识的基础上，深入理解电动机的工作原理。

三是以科学研究为背景设计试题。比如，全国Ⅲ卷第24题是实际等离子体研究非均匀磁场中的粒子漂移问题的简化，考查考生对带电粒子在磁场中运动规律的理解和运用；全国Ⅲ卷第33(2)题是以实际应用中的麦克劳德真空计为背景，考查考生对气体定律的理解和掌握。

例3(2017年高考理科综合全国Ⅰ卷第18题)

扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图3所示。无扰动时，按下列4种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是 ( )

图3

A B

C D

本题将基础理论与现代测量技术相结合，要求考生通过试题了解扫描隧道显微镜需要减弱外界扰动，能够判断出有效的磁性涡流阻尼的方法。

2.4 增强探究性和开放性，考查创新意识

探究能力是中学物理教学和高考物理考查的重点。通过设计新颖的实验情境，以问题为导向，要求考生将物理实验知识、方法和技能与新的情境相结合完成实验，在较高的层次上考查考生的实验探究能力。

例4(2017年高考理科综合全国Ⅰ卷第22题)

某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图4所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图5记录了桌面上连续的6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)

图4

图5

(1)由图5可知，小车在桌面上是________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。

(2)该小组同学根据图5的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图5中A点位置时的速度大小为________m/s，加速度大小为________m/s2。(结果均保留2位有效数字)

本题用自制“滴水计时器”计量时间，研究小车在桌面上的直线运动。利用“滴水计时器”研究物体运动与利用“打点计时器”研究物体运动，在实验方法上具有相似性，因此本题考查考生对实验方法的迁移能力。试题贴近生活和学生的探究创新实践活动，激发学生进行物理实践探究的兴趣，鼓励学生利用生活中的材料设计器材，提高动手操作能力。试题通过呈现新的情境和新的信息，要求考生利用新信息和所学知识分析、解决问题，这是体现考生探究能力的重要方面。

例5(2017年高考理科综合全国Ⅰ卷第20题)

在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图6所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图6中用坐标(ra,φa)标出，其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是 ( )

图6

A.Ea∶Eb=4∶1

B.Ec∶Ed=2∶1

C.Wab∶Wbc=3∶1

D.Wbc∶Wcd=1∶3

本题给出静止的点电荷任一点的电势和该点距点电荷距离的关系图，要求考生从图象中提取有用的信息，结合所学的电场强度公式和动能定理求解问题。

增加试题的开放性，对问题进行多角度的讨论，是思维开放性、全面性和严密性的体现。比如，全国Ⅱ卷第23题利用等电势的方法测量微安表内阻，要求考生提出一条提高测量精度的建议，考查考生的发散思维。全国Ⅳ卷第12题要求考生分析电路故障，说明产生故障的原因，考查考生发现问题、解决问题的能力以及表达交流能力。全国Ⅰ卷第25题要求考生分析不同情形下的物理过程，对考生思维的全面性、严密性要求较高。

3.科学设计试卷蓝图，落实考试大纲修订内容

2017年高考物理考试大纲完善考核目标和考查内容，将动量、近代物理等知识列为必考内容。2017年高考物理试题的设计坚持考试大纲修订的初衷，通过科学设计试卷蓝图，落实考试大纲调整内容。

3.1 为学生进入高校学习打好基础

动量和近代物理内容有利于完善学生的知识结构，有利于学生理解更深层次的问题，为学生解决问题提供了强有力的工具和方法，是学生进入高校学习的重要基础。比如，全国Ⅲ卷第20题，引导学生从更高的层面认识牛顿第二定律、动量等相关力学知识。

3.2 有利于学生认识自然和生产生活中的现象

动量和近代物理的内容与生产实践、生活实际联系密切，学生对于此类现象的分析，有利于丰富和提高学生认识自然、创新实践的能力。比如，对反冲现象的认识，只有从动量的角度去解释才能更清晰，2017年全国Ⅰ卷第14题以模型火箭点火升空为背景，全国Ⅱ卷第15题以原子核衰变反应为背景，引导学生运用动量的观点解释此类现象。

3.3 从多角度考查修订的内容，引导学生夯实基础，完善认知结构

2017年高考物理试题从多个角度考查动量的相关内容。比如，全国Ⅰ卷第14题考查动量的基本定义，全国Ⅱ卷第15题和全国Ⅳ卷第1题考查动量守恒定律，全国Ⅲ卷第20题考查动量定理。对原子物理的内容也有所考查，如全国Ⅱ卷第15题涉及原子核衰变，全国Ⅲ卷第19题和全国Ⅳ卷第7题考查光电效应的基本规律。

3.4 合理调控试题难度

考虑到动量、近代物理的内容首次纳入到必考范畴，学生复习备考存在一定的困难。在2017年高考物理试题中，适度控制新增内容的综合度和难度，确保考试大纲修订平稳落地。采取的措施有：一是，4套试卷中新修订内容的考查全部采用选择题的形式，降低物理过程和数学运算的复杂性；二是，注重基础性，重点考查考生对基本概念和规律的理解，定性判断的试题较多；三是，提供支撑平台。比如，动量定理是学生学习的一大难点，在涉及动量定理的考查时，试题也提供了另外的求解途径。

例6(2017年高考理科综合全国Ⅲ卷第20题)

一质量为2 kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图7所示，则