从一道高考试题谈物理学科如何聚焦学科素养

张学志

摘 要：学科基本素养是学生在本学科内所具备的基本专业素质，这些素质是通过长时间的专业训练所形成的专业思维，通过这种思维促成基础知识的积累，增加基本专业技能，形成专业基本经验，从而达到某门具体学科所要前进的基本目标。本文以2018年一道高考计算题为例，从高考备考角度谈物理学科如何在教学中聚焦物理学科素养，提高学生学科能力。

关键词：高考;物理;素养

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】1005-8877（2020）25-0182-02

1.试题分析

碰撞是高中阶段动量部分的重点内容，在2018年新课标2卷第一道计算题以两辆汽车碰撞为例对这部分内容进行了考察。试题情景常规，是动力学中的一维碰撞问题，是碰撞模型和匀变速直线运动的结合，考查动量恒定律和牛顿运动定律、能量守恒定律的综合应用，是考纲修订后首次将3-5动量的知识以解答题形式出现，这体现了2017年考纲修订后把3-5作为必修內容来考察的进一步深入，很好的指引了高中物理教学的方向。

原题：汽车A在水平冰雪路面上行驶，驾驶员发现其正前方停有汽车B，立即采取制动措施，但仍然撞上了汽车B。两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示，碰撞后B车向前滑动了4.5 m，A车向前滑动了2.0 m，已知A和B的质量分别为2×103kg和1.5×103kg，两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10，两车碰撞时间极短，在碰撞后车轮均没有滚动，重力加速度大小g=10m/s2.求：

（1）碰撞后的瞬间B车速度的大小;

（2）碰撞前的瞬间A车速度的大小。

2.解法分析

本题所设置的物理情景是高中常见的“碰撞”的物理情景，学生对这一模型非常熟悉并且掌握的也较为牢固，考察了学生的物理学科素养，学科基础知识与实际生活场景结合紧密。本题着重考察高考五大能力的第二条“分析综合能力”。本题包含的研究对象有两个，是动量内容中的典型问题—“碰撞”，需要采用动量守恒定律。要用动量守恒定律，涉及到四个速度，即A、B碰前的速度和碰后的速度（隐含条件是B碰前速度是0），这就需要求解A、B碰后的速度。碰后每个研究对象都要受力分析以明确运动过程，题目对于A，B碰撞后的运动给直接出了二个已知条件位移“s”和滑动摩擦因素“μ”，还隐含了一个条件“末速度为0”，考生解题过程中应意识到这是一个不含“t”，含“s”的过程，很容易想到是用动能定理或者牛二定律求解，这样先研究“碰后”，尔后结合动量守恒把“碰前”联系起来，问题就变得容易解决了。

3.试题来源以及答题分析

运用动量的观点解决问题是高中物理力学三大思维方法之一（分别为动量的观点，能量的观点和牛顿定律的观点），动量守恒比较典型的例子有动量碰撞，爆炸和反冲运动。高中老师在进行这部分内容的教学时经常会说，动量的方法相较与牛顿运动定律适用范围更广，尤其适用于微观世界微观离子的“碰撞问题”，但是目前高中阶段仅仅考察一维情况下的运动。许多同学在老师长期的不懈教导下见到这个题目时自然而然的就会想到动量守恒的方法，但是课本中是对碰撞进行了分类并且举了一个弹性碰撞的例子。学生对此印象深刻，所以一部分同学对此不加判断，直接又列了一个机械能守恒的式子，并且套用课本中弹性碰撞的公式，最后得出了错误的答案。据此，本人建议此题实际上可以设置一个第三问：“试计算两车碰撞前后系统总动能的变化情况并说明这一碰撞是什么类型的碰撞”。

参考答案：两车碰撞过程有机械能损失，经比较计算两车碰撞前后动能变化可知系统动能损失7.7×103J，所以两车发生的是非弹性碰撞。

4.对教学工作的启示

纵观近年高考试题，动量的考察逐步深入，2018课标1卷24题利用烟花弹爆炸的情景渗透动量守恒定律的应用，2018年2卷24题利用汽车碰撞渗透动量守恒的应用，都立足于现实，展示了物理与生产生活的紧密联系。同时，这两道题数学计算并不繁杂，高中阶段涉及到数学的问题大多可以运用物理的思想与方法巧妙解答，这也体现了高考试卷更加重视对于物理学科素养的考察。试卷的这些变化提示我们：

（1）注重学科主干知识，提升学科素养。纵观近五年高考试题，动力学和电磁学基本上各占“半壁江山”，而动力学的核心内容即“牛顿运动定律”、“能量观点”、“动量观点”，这启示我们今后的教学工作中要能够不钻研“偏、难、怪”的试题，要加强物理主干知识的教学，并在此基础上逐步提升学生的科学素养。

（2）要加强学生将物理知识应用于生产生活的能力。增强学生理论联系实际的意识和能力，我们生活中到处都是物理现象，要有意识的培养学生运用理论分析身边熟悉物理现象的意识，增加学生的求知欲。教师在教学中要多多的展示一些物理知识应用于实际生活的例子，从现实世界中发掘出一些学生喜闻乐见但又能展现物理学科内涵的典型事例。比如，在进行平抛运动教学时，可以给学生展示自行车挡泥板并对之深入分析;在进行涡流教学时，可以给学生展示电磁炉的机构。类似的例子还有很多。

（3）教学中注重“元问题的”教学。元问题即物理教学中能够深刻反映基本物理规律和思维方法的问题，是面对物理问题和现象时脑海中首先浮现的问题。在解决元问题的过程中可以使得学生的基础知识得以巩固，基本方法得到加强，在此过程中也锻炼了物理思维能力。我们在教学时要多引导学生问一问“问题之根”。

例如，在讲授《核力与结合能》一节时，我们并没有直接告诉学生，较重的原子核核内中子数多于质子数，，而是引导学生自己提出“元问题”：拿出一张元素周期表，计算每个元素原子核内的中子数于质子数，用列表格或者图像的方法比较核内中子数与质子数;经过作图，你发现原子核内中子数与质子数与你的预期相符合吗？

在教师引导下，学生顺利提出了以下问题：一是通过作图我们发现越重的原子核中子数越比质子数多，这是偶然还是必然现象呢？二是为何元素周期表中只能有118个种类的原子核呢？在原问题的引导下，学生的质疑能力与物理问题的意识明显提高。

5.结束语

新课程注重学生学科能力的培养，而新高考则承担了检测学生能力的一种方式，广大物理教师在教学、备考中应当重视这三个方面：物理学科主干知识，运用基本方法的技能、发现与解决新问题的能力。只有这样，才能把聚焦学科素养，强化能力这句话落在实处。

参考文献

[1]陈荣超.对2018年全国高考Ⅰ卷物理解题之看法[J].湖南中学物理，2018（11）

[2]何龙，程帅，孟卫东.2018年普通高考全国卷理综物理试题评析[J].物理通报，2018（09）