注重“四性”考查 让科学素养落地

石有山

2023年高考全国课标卷物理试题的命题思想从“解题”转向“解决问题”，依据课程标准，贴近高中物理学习实际，符合高中课程改革的目标要求和高中物理学科核心素养的培养要求，试题注重深化基础，丰富问题情境，增强探究性，突出思维考查，旨在激发学生崇尚科学、探索未知的兴趣。

一、2023年高考全国课标卷物理试题注重“四性”考查

2023年高考全国课标卷物理试题全面体现了对基础性、综合性、应用性、创新性的考查，旨在引導学生在高中物理的学习过程中夯实知识基础，发展学科核心素养。

1.深化基础性，坚持正确的育人方向。

例1 （第15题）无风时，雨滴受空气阻力的作用在地面附近会以恒定的速率竖直下落。一质量为m 的雨滴在地面附近以速率v 下落高度h 的过程中，克服空气阻力做的功为（重力加速度大小为g）（ ）。

A.0 B.mgh

C.1/2mv2-mgh D.1/2mv2+mgh

解析：雨滴在地面附近做匀速运动，根据动能定理得mgh-W 阻=0，故雨滴克服空气阻力做的功W 阻=mgh。

答案：B

点评：本题考查雨滴在空气中匀速下落时所受阻力做的功的求解方法。本模型见于教材必修第一册第四章复习与提高A 组第8题。应对策略：注重课后习题的变式，把握考题的题源。

2.加强综合性，更加注重人才的选拔。

例2 （第20题）一质量为1 kg的物体在水平拉力的作用下，由静止开始在水平地面上沿x 轴运动，出发点为x 轴零点，拉力做的功W 与物体坐标x 的关系如图1 所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为0.4，取重力加速度大小g =10 m/s2。下列说法中正确的是（ ）。

A.在x=1 m 时，拉力的功率为6 W

B.在x=4 m 时，物体的动能为2 J

C.从x=0运动到x=2 m，物体克服摩擦力做的功为8 J

D.从x=0运动到x=4 m 的过程中，物体的动量最大为2 kg·m/s

解析：拉力在水平方向上，拉力做的功W =Fx，因此W-x 图像的斜率表示拉力F。在物体运动的过程中，根据动能定理得W -μmgx=1/2mv2，在x =1 m 时，拉力做的功W1=6 J，物体的速度v1 =2 m/s，拉力F1 =ΔW/Δx =6 N，因此拉力的功率P=Fv1=12 W，在x=4 m时，拉力做的功W4=18 J，物体的动能Ek=2 J，选项A错误，B正确。从x=0运动到x=2 m，物体克服摩擦力做的功W 摩=μmgx=8 J，选项C正确。根据W-x 图像可知，从x=0运动到x=2 m 的过程中F1=6 N，从x=2 m 运动到x=4 m 的过程中F2=3 N，因为物体受到的摩擦力恒为f=4 N，所以物体在x=2 m 处的速度最大，且此时物体的速度v2=2 2 m/s，物体的最大动量pmax=mv2=2 2 kg·m/s，选项D错误。

答案：BC

点评：本题借助W-x 图像考查利用力的观点和能的观点、动量的观点解决物理问题，抓住拉力做的功W 与物体坐标x 的关系图像的斜率表示拉力是解决问题的关键。应对策略：重视力学知识系统的构建，反复渗透解决力学问题的三个观点。

3.突出应用性，发展学生问题解决能力。

例3 （第24题）将扁平的石子向水面快速抛出，石子可能会在水面上一跳一跳地飞向远方，俗称“打水漂”。要使石子从水面跳起产生“水漂”效果，石子接触水面时的速度方向与水面间的夹角不能大于θ。为了观察到“水漂”，一同学将一石子从距水面高度为h 处水平抛出，抛出速度的最小值为多少？（不计石子在空中飞行时受到的空气阻力，重力加速度大小为g）

点评：本题以“打水漂”运动为背景考查平抛运动规律，试题联系生产生活实际的真实情境，体现了“无情境不命题”的思想。应对策略：把实际问题去情境化，“将扁平的石子向水面快速抛出，石子接触水面时的速度方向与水面间的夹角不能大于θ”可以转化为已知平抛的高度，利用速度偏向角求初速度的问题。

4.展现创新性，发展学生实验探究能力。

例4 （第22题）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关，以及导线若干。

（1）用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时，红表笔应该与电池的_____（填“正极”或“负极”）接触。

（2）某同学设计的实验电路如图2甲所示。先将电阻箱的阻值调为R1，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，再将开关S与“2”端相接，相接后小灯泡的亮度变化情况可能是_____。

A.迅速变亮，然后亮度趋于稳定

B.亮度逐渐增大，然后趋于稳定

C.迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭

（3）将电阻箱的阻值调为R2（R2>R1），再次将开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I 随时间t 的变化如图2乙中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为_____（填“R1”或“R2”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的_____（填“电压”或“电荷量”）。

解析：（1）用多用电表的电压挡检测电池的电压时，电流从红表笔流入，从黑表笔流出，因此红表笔应该与电池的正极接触。

（2）电容器充电完成后，开始时两极板储存的电荷量较多，电势差较大，将开关S 与“2”端相接，回路中立即形成电流，小灯泡迅速变亮，随着时间的积累，两极板储存的电荷量变少，电势差变小，流过小灯泡的电流减小，直至两极板储存的电荷量为零，无电流流过小灯泡，即小灯泡熄灭。

（3）开始充电时两极板不带电，两极板间的电势差为零，设电池内阻为r，则开始充电时有E=I（R +r），开始充电时实线表示的电流较小，故电路中的电阻较大，因此电阻箱接入电路的阻值为R2;根据充电过程中电流随时间的变化图线的物理意义可知，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器储存的电荷量。

答案：（1）正极 （2）C （3）R2 电荷量

点评：本题考查了多用电表的电流流向，电容器的充、放电问题。实验是培养学生创新能力，提升物理学科核心素养的重要途径。2023年高考全国课标卷的两道实验题以两个新教材中增加的实验为背景，考查考生对实验原理的理解、实验仪器的选择、基本仪器的使用、实验数据的处理，以及实验设计等。应对策略：注重新旧教材的变化，注重实验原理的学习，注重对不变装置变目的、不变目的变装置的深层次思考。

二、以四个备考依据为蓝本进行2024年复习备考

1.最基本的备考依据：物理课本。课本是纲，课本中的每一个知识点都不能放过。

如2023年高考全国课标卷第16题考查的知识点，在课本选择性必修第三册第四章第一节中就有详细的介绍。同学们在复习备考时，既要注重主干知识的理解，也不能放过课本上出现的每一个细小知识点。

例5 （第16题）铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10-5 eV，跃迁发射的光子的频率量级为（普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，元电荷e=1.60×10-19 C）（ ）。

A.103 Hz B.106 Hz

C.109 Hz D.1012 Hz

解析：铯原子钟利用的两能级的能量差量级对应的能量ε=10-5 eV=10-5×1.60×10-19 J=1.60×10-24 J，根据光子能量的表达式ε=hν 可得，跃迁发射的光子的频率ν=εh =1.60×10-24/6.63×10-34Hz=2.41×109 Hz，则跃迁发射的光子的频率量级为109 Hz。

答案：C

2.最高备考依据：中国高考评价体系。

2023年高考全国课标卷依据《中国高考评价体系》的总要求，充分发挥高考试题的育人功能和积极导向作用，落实了“立德树人、服务选才、引导教学”的核心功能。试题命制突出了对必备知识和关键能力的考查，注重体现物理学科特色，注重问题情境设置，注重思维方法和学科素养的渗透。同学们在复习备考时，不仅要知其然，而且要知其所以然。

例6 （第21题）如图3所示，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h 三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f 中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后（ ）。

A.h 中的气体内能增加

B.f 与g 中的气体温度相等

C.f 与h 中的气体温度相等

D.f 与h 中的气体压强相等

解析：当电阻丝对f 中的气体缓慢加热时，f 中的气体内能增大，温度升高，根据理想气体状态方程可知，f 中的气体压强增大，会缓慢推动左边活塞，则h 中的气体体积也被压缩，h 中的气体压强变大。弹簧被压缩，弹簧对右边活塞有弹力作用，缓慢向右推动右边活塞，故活塞对h 中的气体做正功，且是绝热过程。根据热力学第一定律可知，h 中的气体内能增加，選项A 正确。未加热前，三部分中气体的温度、体积、压强均相等，当系统稳定时，活塞受力平衡，弹簧处于压缩状态，对左边活塞进行受力分析得pfS=F弹+pgS，则pf >pg ，分别对f、g 中的气体应用理想气体状态方程得p0V0/T0 =pfVf/Tf ，p0V0/T0 =pgVg/Tg ，又因弹簧被压缩，故Vf >Vg ，可得Tf>Tg ，选项B错误。稳定时弹簧保持平衡状态，选弹簧、两活塞及g 中的气体组成的系统为研究对象，根据平衡条件可知，f 与h 中的气体压强相等，选项D 正确。在达到稳定的过程中，h 中的气体体积变小，压强变大，f中的气体体积变大。对h 中的气体应用理想气体状态方程得p0V0/T0 =phVh/Th ，又有pf =ph ，Vf >Vh ，可得Tf >Th ，选项C错误。

答案：AD

点评：本题涉及三部分气体的关联，要在分析每一部分气体状态参量变化的前提下，考虑三部分气体的关联性。合理应用整体法和隔离法，找到三部分气体压强的关系是解决问题的突破口。

3.最重要的依据：普通高中物理课程标准。从2020年起，现有高考体系的考试大纲和说明不再修订，参考2019年版考试大纲和说明。从2023年的高考试题来看，考试的范围在扩大，课程标准要求的知识点都是同学们复习备考的范围。

例7 （第23题）一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。

（1）用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径。首先，调节螺旋测微器，拧动微调旋钮使测微螺杆和测砧相触时，发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐，如图4甲所示，该示数为_____mm;螺旋测微器在夹有摆球时的示数如图4乙所示，该示数为_____mm，则摆球的直径为_____mm。

（2）单摆实验的装置示意图如图5 所示，其中角度盘需要固定在杆上的确定点O 处，摆线在角度盘上所指的示数为摆角的大小。若将角度盘固定在O 点上方，则摆线在角度盘上所指的示数为5°时，实际摆角_____5°（填“大于”或“小于”）。

（3）某次实验所用单摆的摆线长度为81.50 cm，则摆长为_____cm。实验中观测到从摆球第1次经过最低点到第61次经过最低点的时间间隔为54.60 s，则此单摆的周期为_____s，该小组测得的重力加速度大小为_____m/s2。（结果均保留3 位有效数字，π2取9.870）

解析：（1）读数x1 =0.005 mm，读数x2=20.035 mm，摆球的直径x=x2-x1=20.030 mm。

（2）若将角度盘固定在O 点上方，则摆线和刻度盘的交点靠向内侧，实际摆角将大于5°。

（3）摆长L =l + x/2=81.50 cm +1.001 5 cm=82.5 cm。摆球第1次至第61次经过最低点为30 次全振动，单摆的周期T=54.60/30s=1.82 s，根据T =2π根号下（L/g）得g=4π2L/T2 ，解得g=9.83 m/s2。

答案：（1）0.005 20.035 20.030 （2）大于 （3）82.5 1.82 9.83

点评：本实验在旧教材中是选修实验，并不是重点，但是在新教材中是选择性必修第一册中的第二个必做实验。

4.最直接的依据：近几年课改省份的高考试题。从近几年高考试题来看，考试内容和试卷结构保持稳定，对主干知识的考查方式基本保持不变。同学们要把近几年课改省份的高考试题，分类整理，熟练掌握试题涉及的物理模型，并对其进行拓展和延伸，使得复习备考有的放矢。

例8 （第25题）密立根油滴实验的示意图如图6所示。两水平金属平板上下放置，间距固定，可从上板中央的小孔向两板间喷入大小不同、带电荷量不同、密度相同的小油滴。两板间不加电压时，油滴a、b 在重力和空气阻力的作用下竖直向下匀速运动，速率分别为v0、v0/4;两板间加上电压后（上板为正极），这两个油滴很快达到相同的速率v0/2，均竖直向下做匀速运动。油滴可视为球形，所受空气阻力大小与油滴半径、运动速率成正比，比例系数视为常数。不计空气浮力和油滴间的相互作用。

（1）求油滴a 和b 的质量之比。

（2）判断油滴a 和b 所带电荷的正负，并求油滴a 和b 所带电荷量的绝对值之比。

解析：（1）设油滴的半径为r，密度为ρ，