源于教材的高考物理题分析——以2017年全国卷高考题为例

(四川省成都市石室中学，四川 成都 610052)

通过对高考物理试题的分析，不难发现，很多高考题的素材、原型等都能在教材中找到，可以是教材正文、情境图片、演示实验、表格、例题或习题等，通过对素材进行类比、加工改造、加强或减弱条件、延伸或拓展，编制出相关物理知识与方法的试题。充分挖掘与利用教材资源是高考备考中必不可少的环节，作为一线教师应该回归教材，提炼教材素材、经典模型与物理方法，让学生从基本知识的掌握到能力提升，再到物理学科核心素养的养成，下面笔者根据2017年全国卷高考物理试题与高中教材的对比，探讨相关问题。

1 高考物理题与教材正文

高中物理教材正文一般是对物理现象、概念、规律、模型的描述，其中的文字表达凝聚了编者的心智。

例1(2017年全国Ⅰ卷第14题)：将质量为1.00kg的模型火箭点火升空，50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)( )。

A. 30kg·m/s

B. 5.7×102kg·m/s

C. 6.0×102kg·m/s

D. 6.3×102kg·m/s

本题源于人教版《物理选修3-5》第19页，教材中对火箭的工作原理、升空时满足动量守恒定律作了精准的描述，在处理此题时只需要对火箭模型有所认识即可。

图1

例2(2017年全国Ⅱ卷第16题)：如图1所示，一物块在水平拉力F的作用下沿水平桌面做匀速直线运动。若保持F的大小不变，而方向与水平面成60°角，物块也恰好做匀速直线运动。物块与桌面间的动摩擦因数为( )。

本题源于教科版《物理必修1》第97页，教材中讨论了“关于移动货物箱的疑问”。而此题仅在教材原型图片上的斜向下的推力变成了水平方向的拉力，考查了共点力平衡、正交分解法。与此类似的还有2017年全国Ⅲ卷第23题，该题考查的是多用电表的使用，与人教版《物理选修3-1》第68页原型图相似度极高。

2 高考物理题与教材中的经典实验

教材中的经典物理实验有着它的历史背景，涉及科学方法，需要后人去传承，也是培养物理核心素养之需。

图2

A.MN上的张力逐渐增大

B.MN上的张力先增大后减小

C.OM上的张力逐渐增大

D.OM上的张力先增大后减小

本题源于人教版《物理必修1》第65页，运用了平衡问题处理方法之矢量三角形法。在解决动态平衡问题时常常用到正交分解法、函数法、三角形法、矢量圆等技巧，这类问题也反映了近几年高考考查物理方法的趋势。

3 高考物理题与教材的演示实验

演示实验是教师在课堂演示给学生观察的实验，是师生互动的桥梁，对教材提出的问题进行作答，也是学生的思维认知与实际现象相“碰撞”的过程。

图3

例4(2017年全国Ⅰ卷第19题)：如图3所示，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反，下列说法正确的是( )。

A.L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直

B.L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直

本题源于教科版《选修3-1》第86页中演示实验：观察平行通电直导线的相互作用，考查了平行通电直导线的相互作用及力的合成。

4 高考物理题与教材的图形、图像

教材中每一幅图片都是教材编写者精心挑选，具有典型性、时代性等特点，也考虑了学生的地域和认知水平的差异，图中丰富的信息为高考命题专家提供了空间。

图4

例5(2017年全国Ⅱ卷第18题)：如图4所示，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同的方向射入磁场，若粒子射入的速度为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速度为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上，不计重力及带电粒子之间的相互作用，则v2∶v1为( )

本题源于教科版《物理选修3-1》第99页圆形磁场的一幅插图，考查带粒子在圆形磁场区域内的运动，以两类速率不同的粒子作为研究对象，对于每种粒子的运动，均可用“旋转圆法”找寻临界情况。

5 高考物理题与教材的典型例题

在教材的编写中，例题的选择要具有典型性，强调物理思维和解答的规范性及示范性，并在其基础上进行拓展与延伸。在复习的过程中，可以引导学生重做典型例题。

例6(2017年全国Ⅲ卷第34题)：如图5所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t=0时的波形图，虚线为t=0.5s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5s。关于该简谐波，下列说法正确的是 。

图5

A. 波长为2m

B. 波速为6m/s

C. 频率为1.5Hz

D.t=1s时，x=1m处的质点处于波峰

E.t=2s时，x=2m处的质点经过平衡位置

本题源于教科版《物理选修3-4》第29页例题，命题者在原型的基础上加强题设条件，由一个时刻的波形改成了两个时刻的波形，同时进行拓展与延伸，考查了波速及某个时刻、某个质点所在的位置。

6 高考物理题与教材的“科学漫步”“发展空间”

在人教版教材的“科学漫步”和教科版教材的“发展空间”栏目中，均利用紧密联系社会、生活、生产、科技等素材，拓展学生视野与思维，让学生体会到物理是从生活中来，同时也服务于生活。

例7(2017年全国Ⅰ卷第15题)：发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响)。速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网，其原因是( )。

A. 速度较小的球下降相同距离所用的时间较多

B. 速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大

C. 速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少

D. 速度较大的球在下降相同时间间隔内下降的距离较大

本题源于教科版《物理必修2》第12页的“发展空间”，命题者把排球运动改成了乒乓球，考查的内容是平抛运动，控制高度相同、初速度不同，比较下降相同距离所用的时间及竖直方向的速度、到达相同水平距离所用的时间。

7 高考物理题与教材的课后习题

教材中的习题是教材编写者针对本节或本章所学知识与技能而精心筛选打磨出来的练习，具有典型性，结合生活实际应用，为学生的理解、应用能力的提升提供了资源，也为高考命题专家提供了资源。

图6

例8(2017年全国Ⅲ卷第24题)：如图6所示，空间存在方向垂直于纸面(xOy平面)向里的磁场。在x≥0区域，磁感应强度的大小为B0；在x<0区域，磁感应强度的大小为λB0(常数λ>1)。一质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴正向射入磁场，此时开始计时，当粒子的速度方向再次沿x轴正向时，求(不计重力)：

(1) 粒子运动的时间；

(2) 粒子与O点间的距离。

教材原型为教科版《物理选修3-1》第106页第7题：图7中PQ是匀强磁场里的一片薄金属片，其平面与磁场方向平行，一个粒子从某点以与PQ垂直的速度射出，动能是E，该粒子在磁场中的运动轨迹如图7所示，今测得它在金属片两边的轨道半径之比是10∶9，若在穿越金属板过程中粒子受到有阻力大小及电荷量恒定，则该粒子每穿过一次金属片，动能减少了 ，该粒子最多能穿过金属板 次。

图7

对比高考题与教材习题发现，两道题都是考查带电粒子在磁场中运动模型，但也不是完全相同，各自的题设条件不一样，教材原型题的特点为：同一粒子，相同磁场，不同速率；金属片把磁场分成了两个区域，两个区域磁感应强度相同，同一个粒子在两个磁场区域中运动，由于粒子与金属片的碰撞而使得粒子在两个区域的速率不同；高考物理题的特点为：同一粒子，不同磁场，相同速率；去掉了薄金属片，“不同速率”改成了“相同速率”，“两个区域磁感应强度相同”改成了“在x≥0区域，磁感应强度的大小为B0；在x<0区域，磁感应强度的大小为λB0”。

总之，教材是高考试题命制素材的主要来源，命题者根据课程标准和考试大纲合理地进行挖掘、衍生。教师要认真钻研教材中不同栏目的功能，基于教材又高于教材，要站在整体的高度审视教材，做到层次分明，结构清晰，让同一章节或不同章节的知识与方法交汇成系统，结合教学实际，合理回归教材，找准切入点，选择合理的教法，动态生成教学资源，根据不同层次学生需求，有效达成课程目标。