从核心素养视角评析浙江物理2018年4月选考卷

浙江 贾方征

浙江物理2018年4月选考卷，是浙江省2015年10月首次实施物理高考选考后的第6份试卷，与以往5份真题卷相比较，试卷结构与题目数量保持稳定，同时兼顾毕业学考与高考选拔的双重功能，注重基础概念与基本原理的考查，突出主干规律与关键能力的考核，整份试卷很好地体现了对考生物理学科核心素养的检测。

2018年1月教育部印发普通高中物理课程标准(2017版)，对原三维目标进行了总结与提升，明确凝练出“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”等要素构成的物理核心素养。物理核心素养是深化教学改革的顶层设计，是学生科学素养养成的重要基础，是新时期教、学、评价和考试等活动的统领和依据。

本文以浙江物理选考2018年4月卷为样本，尝试从物理核心素养的视角分析点评相关试题，以期对物理选考备考的复习有所反思与启迪。

一、物理核心素养指标架构

物理学科的核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，是学生科学素养的关键成分。物理核心素养的要素构成、指标架构及表现见表1。

表1 物理核心素养指标架构及具体表现

续表

物理核心素养中的“物理观念” “科学思维”“实验探究”“科学态度与责任”等四要素，有序生成，有机融合，相互关联，相互促进，协同发展，共同提升。

二、选择题知识考点归析及核心素养评价

浙江物理选考卷必考部分单选题13小题，每题3分，共39分，考查必修1、必修2及选修3-1必考内容；加试部分多选题3小题，每题2分，共6分，考查选修3-4、3-5加试内容。

表2浙江物理2018年4月选考卷单选题知识考点归析及核心素养评价

题号问题情景主要考点归析核心素养评价1理想斜面实验物理学家物理观念(运动观念)2识别运动量速率、路程物理观念(运动观念)3能量等效单位力学单位制科学思维(科学推理)4求物理量之比匀速圆周运动科学思维(科学推理)5LED节能灯电功、电功率物理观念(能量观念)6三球接触起电库仑定律科学思维(科学推理)

续表

由表2可知，单选题立足基础，知识考点较单一，着重考查物理基本概念与基本规律，突出识别理解能力、分析综合能力与推理应用能力的考核，着重物理核心素养中的物理基本观念、科学思维的考查。

【例1】(浙江物理选考2018年4月卷第11题)一带电粒子仅在电场力作用下从A点开始以-v0做直线运动，其v-t图象如图1所示。粒子在t0时刻运动到B点，3t0时刻运动到C点，下列判断正确的是

( )

图1

A．A、B、C三点的电势关系为φB>φA>φC

B．A、B、C三点的场强大小关系为EC>EB>EA

C．粒子从A点经B点运动到C点，电势能先增加后减少

D．粒子从A点经B点运动到C点，电场力先做正功后做负功

【答案】C

【解析】由v-t图象可知，带电粒子在0～t0时段做减速运动，电场力做负功，电势能增大；在t0～3t0时段做反向加速运动，电场力做正功，电势能减少，故选项C正确、D错误。因带电粒子电性未知，故无法判断电势高低，选项A错误；v-t图象斜率表示加速度，结合Eq=ma，可知0、t0、3t0三个时刻，t0时刻aB最大，即EB最大，选项B错误。

【点评】本题以v-t图象为背景，主考加速度、静电力、电场强度、电势、电势能、电场力做功等概念，及识别理解能力、分析整合能力，具备一定综合性与区分度。

从物理核心素养视角看，突出物理观念中的物质观(电场、场强、电势)、运动观(速度、加速度)、相互作用观(静电力)、能量观(动能、电势能、电场力做功)，及科学思维中的科学推理(分析、综合、控制变量等方法)、科学论证(粒子电性未知)等品质与能力的考核。

表3浙江物理2018年4月选考卷多选题知识考点归析及核心素养评价

题号问题情景主要考点归析核心素养评价144个独立项判断衰变、LC振荡等科学思维(推理、论证)15氢原子能级跃迁波尔原子模型、电磁波谱科学思维(推理、论证)物理观念(能量观念)16横波叠加区域质点的振动机械波的叠加物理观念(运动观念)科学思维(科学推理)

由表3可知，多选题立足选考教材内容，融合多个物理基本概念与基本规律的考查，突出识别理解能力、分析综合能力与推理应用能力的考核，着重物理核心素养中的物理基本观念与科学思维的综合考查。

【例2】(浙江物理选考2018年4月卷第15题)【加试题】氢原子的能级图如图2所示，关于大量氢原子的能级跃迁，下列说法正确的是(可见光的波长范围为4.0×10-7～7.6×10-7m，普朗克常量h=6.6×10-34J·s，真空中的光速c=3.0×108m/s)

图2

A．氢原子从高能级跃迁到基态时，会辐射γ射线

B．氢原子处在n=4能级，会辐射可见光

C．氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，辐射的光具有显著的热效应

D．氢原子从高能级向n=2能级跃迁时，辐射的光在同一介质中传播速度最小的光子能量为1.89 eV

【答案】BC

【点评】本题以氢原子能级图为背景，主考跃迁时辐射的光子能量与γ射线、可见光、红外线等电磁波谱的机理、波长、能量、特性的关联性，突出数学运算能力、分析理解能力及综合应用能力的测评，具备相当高的整合性与新颖度。

从物理核心素养视角看，突出物理观念中的物质观(电磁波谱中γ射线、可见光、红外线)、运动观(电子跃迁)、能量观(辐射光子能量、可见光能量)，及科学思维中的科学推理(计算、分析、综合法)等品质与能力的考核。

三、实验题知识考点归析及核心素养评价

浙江物理选考必考实验共2个大题，题号为17、18，内容一力一电，每题5分，共计10分，主要考查必修1、2与选修 3-1 中的相关实验；加试实验共1个大题，题号为21，共4分，主要考查选修3-4、3-5中的相关实验。

表4浙江物理2018年4月选考卷实验题知识考点归析及核心素养评价

题号实验内容主要考点归析核心素养评价17(5分)(1)探究功与速度变化的关系;(2)验证机械能守恒定律;(3)平抛运动(1)选择器材(2)正确操作(3)求初速度(1)科学探究(证据)(2)科学探究(解释)(3)科学探究(解释)科学推理(论证)18(5分)(1)欧姆表的使用;(2)伏安法测电阻(1)操作顺序、读数(2)测量电路、器材量程的选择(1)科学探究(证据、解释)(2)科学探究(解释)科学思维(推理)21【加试题】(4分)(1)单缝衍射;(2)用双缝干涉测量光的波长(1)螺旋测微器读数;单缝衍射图样(2)双缝干涉条纹间距、条件(1)科学探究(证据、解释)(2)科学探究(证据、解释)科学思维(科学推理)

由表4可知，实验题源于教材而高于教材，重教材、优组合、高仿真、求创新是其最大特点，着力多个实验基本技能与整合能力的考查，突出物理核心素养中的科学探究与科学思维的考核。

【例3】(浙江物理选考2018年4月卷第18题)(1)小明用多用电表测量一小段2B铅笔芯的电阻Rx，正确的操作顺序是________(填字母)；

A．把选择开关旋转到交流电压最高挡

B．调节欧姆调零旋钮使指针指到欧姆零点

C．把红、黑表笔分别接在Rx两端，然后读数

D．把选择开关旋转到合适的挡位，将红、黑表笔接触

E．把红、黑表笔分别插入多用电表“+”、“-”插孔，用螺丝刀调节指针定位螺丝，使指针指0

(2)小明正确操作后，多用电表的指针位置如图3所示，则Rx=________Ω；

图3

(3)小张认为用多用电表测量小电阻误差太大，采用伏安法测量。

现有实验器材如下：电源(电动势3 V，内阻可忽略)，电压表(量程3 V，内阻约3 kΩ)，多用电表(2.5 mA挡、25 mA挡和250 mA挡，对应的内阻约40 Ω、4 Ω和0.4 Ω)，滑动变阻器RP(0～10 Ω)，定值电阻R0(阻值10 Ω)，开关及导线若干。

测量铅笔芯的电阻Rx，下列电路图中最合适的是________(填字母)，多用电表选择开关应置于________挡。

【答案】(1)EDBCA (2)2.8～3.0 (3)B；250 mA

【点评】本题以多用电表的使用与伏安法测电阻实验为背景，主考重要仪器的操作要领与读数技能，及测量电路与器材量程的选择，突出实验规范操作能力、电路设计能力与探究能力的考核。

从物理核心素养视角看，突出科学探究的问题(操作顺序)、证据(电表读数)、解释(量程选择)及科学思维中的推理(分析、综合法)等品质与能力的检测。

【例4】(浙江物理选考2018年4月卷第21题)【加试题】(1)细丝和单缝有相似的衍射图样，在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ，在光屏上形成的衍射图样如图4甲中a和b所示。已知细丝Ⅰ的直径为0.605 mm，现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径，如图4乙所示，细丝Ⅱ的直径为________mm。图4甲中的________(填“a”或“b”)是细丝Ⅱ的衍射图样。

图4

(2)小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面镜的放置如图5所示，白炽灯发出的光经滤光片成为波长为λ的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。小明测得单缝与镜面延长线的距离为h，与光屏的距离为D，则条纹间距Δx=________。随后小明撤去平面镜，在单缝下方A处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，则在光屏上________(填“能”或“不能”)观察到干涉条纹。

图5

【点评】本题以单缝衍射演示实验与双缝干涉学生实验为背景，主考螺旋测微器读数、单缝衍射条纹间距决定因素、双缝干涉条纹间距公式、双缝干涉条件的考查，突出实验新情景探究能力、分析综合能力、迁移应用能力的考核，具备相当高的整合性与新颖性。

从物理核心素养视角看，突出科学探究的问题(类单缝、类双缝情景)、证据(器材读数)、解释(区分衍射图样、判断有无干涉条纹)及科学思维中的推理(分析、迁移法)等品质与能力的检测。

四、计算题知识考点归析及核心素养评价

浙江物理选考必考计算题共2个大题，题号为19、20，分值分别为9分、12分，共计21分，主要考查必修1、2中力学主干规律；加试计算题2个大题，题号22、23，每题10分，共计20分，主要考查选修3-1、3-2中电学主干规律。

表5浙江物理2018年4月选考卷计算题知识考点归析及核心素养评价

题号问题情景主干规律考点核心素养评价19(9分)企鹅在倾斜冰面奔跑、上滑及下滑①匀变速直线运动②牛顿第二定律物理观念(运动、相互作用观)科学思维(建模、推理)20(12分)小球在圆弧、水平轨道运动,后平抛、地面反弹运动①圆周运动②动能定理③平抛运动④斜抛运动⑤等比数列物理观念(运动、相互作用、能量观)科学思维(建模、推理、论证)科学探究(证据、解释)22【加试题】(10分)压力波测量仪、霍尔元件、霍尔电压UH-t图象①洛伦兹力②受力平衡③振幅、频率物理观念(物质、运动、相互作用、能量观)科学思维(建模、推理)科学探究(证据、解释)23【加试题】(10分)线框先平抛,后穿过理想边界磁场区域①电磁感应定律②闭合电路欧姆定律③动量定理④能量守恒定律物理观念(物质、运动、相互作用、能量、动量观)科学思维(建模、推理)科学探究(证据、解释)

由表5可知，计算题注重力学与电学中重要概念与主干规律的考核，多过程、多规律、大整合、大难度、重能力、重应用是其最大特点，着重物理核心素养中的多个物理观念、多种科学思维与科学探究能力的综合考查。

【例5】(浙江物理选考2018年4月卷第20题)如图6所示，一轨道由半径为2 m的四分之一竖直圆弧轨道AB和长度可调的水平直轨道BC在B点平滑连接而成。现有一质量为0.2 kg的小球从A点无初速释放，经过圆弧上B点时，传感器测得轨道所受压力大小为3.6 N，小球经过BC段所受的阻力为其重力的0.2倍，然后从C点水平飞离轨道，落到水平地面上的P点，P、C两点间的高度差为 3.2 m，小球运动过程中可视为质点，且不计空气阻力。

图6

(1)求小球运动至B点时的速度大小；

(2)求小球在圆弧轨道上克服摩擦力所做的功；

(3)为使小球落点P与B点的水平距离最大，求BC段的长度；

(4)小球落到P点后弹起，与地面多次碰撞后静止。假设小球每次碰撞机械能损失75%，碰撞前后速度方向与地面的夹角相等。求小球从C点飞出到最后静止所需时间。

【解析】(1)小球在圆弧B点，由牛顿第三、第二定律及向心力公式得

解得vB=4 m/s

(2)小球从A至B过程，由动能定理得

解得W克f=2.4 J

(3)小球从B至C过程，由动能定理得

小球从C至P过程做平抛运动，其水平距离为

故B至P之间的水平距离

则当vC=1.6 m/s时，LBP有最大值，得此时

LBC=3.36 m

(4)小球运动至P点时的竖直速度

小球每次与地面碰撞机械能损失75%，碰撞前后速度方向与地面的夹角相等，说明每一次碰撞后的反弹速度及其竖直、水平方向的分速度均变为原来的1/2，如图7所示，故碰撞后与碰撞前的竖直分速度有

图7

小球第1次碰撞后在空中斜抛运动时间

小球第2次碰撞后在空中斜抛运动时间

小球第3次碰撞后在空中斜抛运动时间

结合等比数列求和公式，得小球从C点飞出到最后静止所用时间为

当N→∞时，小球处于静止状态，可得t总=2.4 s。

【点评】本题以小球多过程运动为背景，主考圆周运动、匀减速直线运动、平抛运动、斜抛运动等经典运动，涉及动能定理、牛顿第二定律、运动合成与分解、二次函数求极值、等比数列求和等物数主干规律，突出物理建模能力、分析综合能力、数学应用能力的检测，基础性、主干性、能力性、综合性与疑难性完美融合，特别是第(4)问，情景复杂，模型模糊，思维难度大、数理能力要求极高，区分度极大，已超越斜抛运动不要求定量计算的考纲要求。

从物理核心素养视角看，有效突出了物理观念中的相互作用观(向心力)、运动观(圆周、匀减速直线、抛体)、能量观(功能关系)，及科学思维中的科学推理(分析、综合、归纳、极限法)等核心品质与关键能力的考核。

【例6】(浙江物理选考2018年4月卷第23题)【加试题】如图8所示，在竖直平面内建立xOy坐标系，在0≤x≤0.65 m、y≤0.40 m范围内存在一具有理想边界、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域。一边长l=0.10 m、质量m=0.02 kg、电阻R=0.40 Ω的匀质正方形刚性导线框abcd处于图示位置，其中心的坐标为(0，0.65 m)。现将线框以初速度v0=2.0 m/s水平向右抛出，线框在进入磁场过程中速度保持不变，然后在磁场中运动，最后从磁场右边界离开磁场区域，完成运动全过程。线框在全过程中始终处于xOy平面内，其ab边与x轴保持平行，空气阻力不计。求：

图8

(1)磁感应强度B的大小；

(2)线框在全过程中产生的焦耳热Q；

(3)在全过程中，cb两端的电势差Ucb与线框中心位置的x坐标的函数关系。

【解析】(1)线框刚进入磁场时竖直方向速度

合速度方向与水平方向成45°角。由题意可知线框匀速进入磁场，水平分速度v0对竖直边ad与bc产生的感应电动势相互抵消，竖直分速度vy1对水平边ab产生的电动势为回路中的有效电动势，则有

ab边受到方向向上的有效安培力F=BIl

线框匀速进入磁场，由受力平衡得F=mg

联立解得B=2 T

(2)如图9所示，线框匀速进入磁场过程(位置1→2)，减少的重力势能全部转化为焦耳热，则有

Q1=mgl=0.02 J

图9

线框完全在磁场中运动过程(位置2→3)，不产生感应电流，只受重力作用，水平方向以v0匀速直线运动，竖直方向以加速度g匀加速直线运动，不产生焦耳热。

线框从磁场右边界离开过程(位置3→4)，通过线框的电荷量为

线框离开磁场过程，在水平方向只受到向左的安培力作用，由动量定理得

-Blq=mvx4-mv0

线框离开磁场过程，由能量守恒定律得

线框离开磁场过程，在竖直方向只受到重力作用，由匀加速速度—位移公式得

全过程总焦耳热Q=Q1+Q2=0.037 5 J

(3)线框在图中1、2、3、4位置时中心横坐标分别为0.4 m、0.5 m、0.6 m、0.7 m

当0≤x≤0.4 m，即线框未进入磁场前Ucb=0

当0.4 m

当0.5 m

Ucb=Bv0l=0.4 V

当0.6 m

-Blq′=mvx-mv0

解得vx=5(1-x) m/s

【点评】本题以平抛线框穿过边界磁场为背景，主考电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、受力平衡、动量定理、能量守恒定律及安培力、焦耳热、电势差等重要规律与概念，过程多样、情景复杂、模型模糊、综合性强、思维疑难是其主要特点，突出分析综合能力与应用创新能力的考核，特别是(2)问中线框离开磁场过程，动量定理与能量守恒定律列式繁难，(3)问中的多段切割、含源电路求电势差均有相当难度与区分度，这种难度设置有助于高校选拔顶尖人才。

从物理核心素养视角看，突出物理观念中的物质观(磁场)、运动观(平抛、运动分解、切割)、相互作用观(安培力)、动量观(冲量、动量定理)、能量观(能量转化及守恒)，及科学思维中的科学推理(分段分析、综合法、分类讨论法)等优秀品质与关键能力的考核。

五、提升核心素养的物理选考备考建议

1. 注重基本概念和主干规律的理解与应用，夯实 “物理观念”素养的根基

涉及运动观念的位移、速度、加速度、线速度、角速度、向心加速度等概念，以及匀速运动、匀变速直线运动、平抛与类平抛运动、匀速圆周运动、运动的合成与分解等规律；涉及相互作用观念的重力、弹力、摩擦力、合力与分力、向心力、万有引力、静电力、安培力、洛伦兹力、作用力与反作用力等概念，以及受力分析、力的合成、力的分解、力的平衡、牛顿第二定律、库仑定律、左手定则等规律；涉及功能观念的功、功率、电功、电功率、机械能、电势能、光子能量等概念，以及动能定理、功能关系、机械能守恒定律、能量守恒定律、光电效应方程、氢原子跃迁能级、核反应释放核能等规律；涉及动量观念的动量、冲量、动量定理、动量守恒定律等观念与规律；涉及物质观念的电场、磁场中的电场强度、电势、磁感应强度、磁通量等概念，以及带电粒子在电场中的运动、带电粒子在磁场中的运动、导体棒在磁场中的切割运动等规律。以上基本概念与主干规律，都是选考的高频热点考点，注重理解、融会贯通、强调应用，对于促进学生“物理观念”的形成，夯实 “物理观念” 素养的根基，具有重大的基础及现实意义。

2．注重建模、推理及分析综合能力的培养，着力“科学思维”素养的发展

科学思维是运用物理知识解决问题的重要保证。备考中要选择一些密切联系生活生产实际、科技实验实际的问题，如跑、投、跳、滑等运动类，火车、飞机、汽车、过山车等交通运输类，电磁炮、电磁船、质谱仪、加速器、霍尔元件、磁流体发电机等科技实践类，进行分析、思考并求解，以培养物理建模能力。要着重演练一些多过程、多对象、多情景、多规律的综合计算题，通过模型分析、受力分析、运动分析、功能分析及动量分析，体会理想化、等效、对称、近似、端值、极限等物理研究方法，培养分析、推理及综合应用能力。要高度重视数学知识在物理问题中的应用，必要时能运用几何图形、函数图象进行表达和分析，要特别关注二次函数求极值、三角函数求极值、不等式求极值、正弦定理、余弦定理、等比数列等数学运算能力，着重物数 “科学思维”素养的全面发展。

3．重视实验原理、问题、证据情景的创设， 促进“科学探究”素养的落实

浙江物理2018年4月选考卷对实验探究能力的考查的最大特点和趋势，一是组合、综合性，每题至少考核2个实验，从器材选择、操作步骤、实验原理、数据获取、结论解释进行多角度考核；二是源于课本、高于课本，通过创设新情景、新任务，考查迁移能力与创新探究能力。因此在实验备考中，除了要对考试标准规定的12个必考实验与7个加试实验认真复习外，还需进行适度拓展与有机整合：如木板+小车+打点计时器装置，可以探究哪些实验，要测量哪一些物理量？是否都需要平衡摩擦力？如何利用图象处理数据？若用光电门替代打点计时器该如何测量，用气垫导轨替代木板有什么优点？等等。再如，“描绘小灯泡伏安特性曲线”实验与“测定电源电动势与内阻”实验，如果缺少电压表、电流表、滑动变阻器，可以用什么器材等效替代，能否设计一个既能测量定值电阻、又能测定电源电动势与内阻的电路图？只有不断通过创设新问题情景，才能有效检测实验探究能力，促进学生“科学探究”素养的落实。

4．关注科技进步对社会发展和环境的影响，增进“科学态度与责任”素养的提升

以科技最新进展和社会热点问题为背景是近年来浙江物理选考命题的热点题源。如2018年4月卷第22题“压力波测量仪以霍尔元件”为背景；2017年11月卷第20题以“过山车运动”为背景；2016年10月卷第12题以“天空二号”为背景、第23题以“质谱仪”为背景；2016年4月卷第11题以探测暗物质粒子的“悟空”卫星为背景、第23题以“电磁喷气助推火箭发射”为背景等等。这些渗透“科学态度与责任”素养的好题，对物理课堂教学及备考复习产生了良好的引领作用。我们要高度关切科技发展的动态与新进展，增强科技意识，理解物理学与科学、技术、社会、环境的紧密联系，加深对科学本质、科学态度和社会责任的认识，增进“科学态度与责任”素养的提升。