基于真实情境的浙江选考物理试题研究

陶汉斌

[摘 要]近三次浙江选考物理命题的最大亮点，就是基于真实情境设计问题。将物理问题建立在大众视野下的生活情境中，有高大上的国之重器，也有接地气的市井生活，给看似枯燥乏味的物理披上了一件浮翠流丹的外衣，而它真正的内涵是简洁的物理原理，以及基本的物理概念与规律。学生解题的关键是利用好题目中的图境，这需要一定的图像素养。学生审题的过程就是实现“转化”的过程，将题目文字转化为物理情境，把物理情境转化为物理条件，最终将物理条件转化为数学公式。这类选考物理试题能够很好地考查学生必须掌握的物理思想方法，从而考查学生构建物理模型的能力和科学思维能力。

[关键词]真实情境;浙江选考;图像素养;审题转化

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2022）11-0037-04

一、巧设真实情境，对接核心素养

（一）巧设真实情境

高考评价体系规定高考的考查载体应当是真实情境。通过真实情境来承载考查内容，实现考查要求，体现评价的公平与公正。物理来源于生活，又高于生活，最终必将回归生活。将物理问题建立在大众视野下的生活情境中，有高大上的大国重器，也有接地气的市井生活。真实情境是运用文字、数据、图表等形式，围绕一定主题加以设置的，是为呈现解题信息、设计问题任务、达成测评目标而提供的载体。物理考试关注对学生个性品质的考核，可以通过情境设计和问题设计等途径来实现，主要包括三个方面：一是能领略自然界的奇妙与和谐，激发对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，体验探索自然规律的艰辛与喜悦;二是有把物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究、解决与日常生活有关的物理问题;三是了解并体会物理学对经济、社会发展的作用与贡献，关注并思考与物理学相关的热点问题。

（二）对接核心素养

基于课程标准，考查学生的学科素养，对接中学教学。任何一个题目都有相关的素材，每一个题目都有特定的背景，并且与学生物理学科核心素养的考查一一对接，一个题目链接几个核心素养。浙江选考物理题集中考查学生的四大物理学科核心素养。例如2022年1月浙江选考物理的第6题分别用弹簧、细绳连接小球在中国空间站中运动，第7题哑铃状物件[P]、凹形底座[Q]与电子秤间的相互作用力，第8题“天问一号”发射后进入火星停泊轨道过程的分析，第16题证实物质波存在的电子双缝干涉实验，均需要用运动的观念与相互作用观念分析;第12題水泵由电动机带动抽水，第13题置于通电螺线管内圆管的热功率，需要从能量观进行分析;第7题物件[P]处于“磁悬浮”状态要提取平衡模型，第22题需要建立逸出金属薄板[M]的光电子在空间的分布图景和经过四分之一圆环有界复合场区域的空间模型;第4题[U]形水桶间歇性翻转，第10题气体—电子放大器空间电场线和等势线的判断，第11题入射光束绕半圆形玻璃砖圆心转动，对科学论证和质疑创新素养的考查提出了要求;第17题、第18题的物理实验侧重于评价学生的证据和交流素养。

二、审题转化情境，提升图像素养

（一） 审题转化情境——实践三个转化

学生读题审题的过程就是实现转化的过程，首先通过有效提取题目文字信息并转化为物理情境，然后将物理情境转化为物理条件，最后把物理条件转化为数学函数，转化是解题的关键。有许多考生看不懂题目的意思，不知道题目要干什么;有的学生读题审题到后半段，又忘记前半段讲了什么，需返回继续阅读，逐字逐句仔细审题，不断地来回审题，但读了半天还是没有把题目读懂，最后考试结束还没来得及看求解的问题，这样的考试必败！

这类新情境题，肯定会找个背景、找个“帽子”把物理问题“盖起来”，并且相当多的“帽子”情境与考题没有实质关系。物理背景比较复杂，学生需要建模，而一旦读懂了题目，并建立了正确的物理模型，那么解题就简单了。物理原理是简洁的，数学运算也是简单的，这就是考查物理素养，是考物理而不是考数学。2022年1月浙江选考物理的第21题与第22题，题目很长，阅读量很大，学生就是读不懂题目。其实，第21题最终还是回归到最基本的电磁感应模型，关注等效电路与受力分析，还有平时强化训练的安培力的冲量;而第22题是带电粒子多过程运动题型，是典型的“电场加速磁场偏转”模型，考查学生对运动的独立性原理的掌握程度与空间想象能力。情境不可怕，转化最重要。解题过程就是分析图境建立模型，并运用规律解疑的过程。图1是情境的转化过程。

[例题1]如图2所示，将一通电螺线管竖直放置，螺线管内部形成方向竖直向上、磁感应强度大小[B=kt]的匀强磁场，在内部用绝缘轻绳悬挂一与螺线管共轴的金属薄圆管，其电阻率为[ρ]、高度为[h]、半径为[r]、厚度为d（d <<  r），则（）。

A.从上向下看，圆管中的感应电流为逆时针方向

B.圆管的感应电动势大小为[kπr2h]

C.圆管的热功率大小为[πdhk2r32ρ]

D.轻绳对圆管的拉力随时间减小

【审题转化】本题为2022年1月浙江选考物理的第13题，通过读题可知，此题属于电磁感应的物理情境题。先解析AD选项。穿过圆管的磁能增加，则根据楞次定律可知，从上向下看，圆管中的感应电流为顺时针方向;对圆管受力分析，圆管各段受到的安培力指向圆的轴线，轻绳对圆管的拉力始终等于重力。在解析BC选项时，需要分析情境，构建物理模型，即薄圆管每一圈中产生的感生电动势的模型和等效电阻的模型。由法拉第电磁感应定律可知[E=ΔBΔtS=kπr2];薄圆管形成涡流的等效电阻（薄圆管展开后就是一个长方体的模型）为[R=ρ2πrdh]，薄圆管的热功率大小为[P=E2R=πdhk2r32ρ]，本题的正确选项为C。将文字转化为电磁感应的物理背景，构建薄圆管的感生电动势模型和等效电阻模型，最终转化为数学公式求解。

（二）培养审题能力——提升图像素养

高考物理审题的过程肯定要阅读大量的文字和相关的物理图片，而物理试题中呈现的图像（函数图线、图表等）会给考生一种直观明了的观感。物理图像中蕴藏着丰富的内涵，给人以直观明了的观感，提供直观的解题信息，这些信息会迅速地集结在人的大脑中，给人启迪，引人思考，这样可大大提高审题速度，节省审题时间，优化解题过程。因此在审题的过程中，考生要充分应用题目中所给的“图景”，先浏览题目中的图像，再阅读文字，学会看图说话，精准审题，以达到事半功倍的效果。识图、用图、作图是选考物理题常考的内容，从选择题的图像升华到实验题的数据处理，从实验题的作图操作到物理计算，需要学会赏析物理图像之美。

在高中物理审题过程中，要善于绘制草图，选择观察方向。要会画平面草图，特别需要将三维立体空间图转化为相应的平面图，在平面图中解决问题。特别是力学中的受力分析与运动分析草图，一定要认真画好，踏实解题。利用图像来表达和分析物理问题是一种很重要的手段，也是考生应该具备的能力。近年来，高考物理试题常考查考生的识图（从图中获取信息）、用图（利用图像法解题）、作图（根据条件作图）能力，特别是在近几年高考物理实验题中， 描点作图，利用图像法分析处理实验数据常考常新，非常精彩。近几年出现的新情境题，题目很长，解答这些题目的快捷方式是倒序、插序。所谓倒序就是先看题目中的“图景”（先看图，学会看图说话），然后直接从所求的问题入手进行解题，在解题的过程中如果有什么需要查寻的，再回到题干中搜寻有用的解题信息，这样可以节省很多时间。其实很多这样的信息题，不用看题目就能大致确定解题方向。这种倒序的解题方式是思维方式的变换，是一种能力，需要在平常的教学中培养与训练。可用下列图表反映物理图像的要义（如图3）。

【例题2】小明同学根据图4所示的电路图连接器材探究导体电阻与其影响因素的定量关系。实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度[l]，调节滑动变阻器的阻值，使電流表的读数[I]达到某一相同值时记录电压表的示数[U]，从而得到多个[UI]的值，作出[UI-l]图像，如图5中图线 [a] 所示。

（1）实验中使用的是              （选填“0～20 Ω”或“0～200 Ω”）的滑动变阻器。

（2）在某次测量时，量程为3 V的电压表的指针位置如图6所示，则读数U=            V。

（3）已知合金丝甲的横截面积为7.0×10-8 m2，则合金丝甲的电阻率为            Ω·m（结果保留 2 位有效数字）。

（4）图5中图线[b]是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后采用同样的方法获得的[UI-l]图像，由图像可知合金丝甲的横截面积                 （选填“大于”“等于”或“小于”）合金丝乙的横截面积。

【图解过程】（1）根据调节方便原则，在实验中使用的是“0～20 Ω”的滑动变阻器。（2）根据读数规则，要估读一位，电压表读数为 [U=1.32] V。而第（3）小题与第（4）小题要充分利用图像信息，利用函数关系解题。根据物理原理[R=UI=ρlS+RA]，因为电流不变，所以变式可得[UI=ρSl+RA]，相当于一次函数[y=kx+b]，图线的斜率[k=ρS]。在[a]图线中，可求出斜率[ka=8-2.60.48-0.10=14.2=ρSa]，解得[ρ=9.9×10-7 Ω·m]。同理在[b]图线中，[kb=2.0-1.00.37-0.11=3.85=ρSa+Sb]，比较可知[Sa

上面解题过程充分利用图像信息分析物理问题，根据图线中纵坐标与横坐标的要求，从简洁的物理实验原理出发进行数学推理，得到相应的公式[UI=ρSl+RA]，这个公式一定要与[y=kx+b]进行一一对比，理解截距和斜率的物理意义。

三、寻找原始素材，实践真实情境

（一）试题中真实情境的来源

真实情境是命制考查核心素养试题的基础，也是构建物理模型的立足地。选考物理题的命制立足生活、生产及国家重大工程的真实情境，以国家重大工程项目为背景，弘扬家国情怀，增强文化自信。选择物理性较强的原始素材，加工成结构良好的真实情境，最后命制成融入新情境的选考物理试题。在日常物理教学中，高中物理试题的设计应把物理知识与实际情境的关联作为重要目标，把物理知识和日常语言、生活器具、工农产品、娱乐活动、观光旅游、生态环保等实际情境联系起来，引导学生用物理学的视角观察周围世界。真实情境试题可来源于新旧教材，来源于物理竞赛试题，来源于我们对生活的思考，来源于对国家重大工程建设和科技创新的关注，来源于出版的科技读本。比如2021年1月浙江选考物理试卷中就有以我国近年来重大工程和科技成就为背景，考查学生的基本概念和知识的试题。如第1题以我国安装在南极大陆昆仑站的自主研发的全自动无人值守望远镜为背景，第2题以我国量子计算机“九章”的重大成果为背景，第3题以我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底为背景，第7题以我国首个实施月面采样返回的航天器嫦娥五号为背景，第14题以我国全超导托卡马克核聚变实验装置为背景。试题在积极引导学生掌握物理基本概念和基础理论的同时，注意激发学生的爱国情怀，激励学生勇攀科学高峰。

（二）近三次浙江选考题真实情境盘点

我们的教育是立德树人，凡是教学，必言思政。上物理课要体现思政教育，考试也要体现思政教育——挖掘中国元素，讲好中国故事，弘扬家国情怀，增强文化自信。选考物理试题以我国近年来重大工程和科技成就为背景，考查学生的基本概念、基本知识。表1是近三次浙江选考物理试题涉及的社会与科技的真实情境。

真实情境是物理命题的本源，基于真实情境设计问题考查学生学科核心素养是高考命题的基本要求，也是新课标的要求。纵观历年高考物理试题，都重视考查学生的基础知识、基本技能，重视考查学生运用物理知识解决实际问题的能力，这就要求教师在日常教学中要注意引导学生深度学习，培养学生的科学思维，还要注意引导学生进行科学探究，适当开展拓展创新活动。在复习阶段要注意培养学生的审题素养，利用题目中的图像进行解题思维训练，提升学生的物理图像素养，培养学生通过分析真实情境构建物理模型的能力和将物理模型转化为数学关系式的能力，有效提升学生解答高考物理试题的能力。

[   参   考   文   献   ]

[1]  梁旭.基于核心素养的学·教·评：浙江省近几年高中物理教学的探索与实践[J].中学物理， 2021（21）：2-6.

（责任编辑 易志毅）