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2023年江苏高考物理试卷评析

2024-09-12陈兰

物理之友 2024年4期
关键词:教学建议

摘 要:本文深入分析了2023年江苏高考物理试卷的题型结构、知识点分布、难度水平以及试题特点,并基于试题与教材内容的关联情况进行分析,结合实际情况对高三学生未来的复习策略提出教学建议。

关键词:江苏高考;试题评析;教学建议

2023年江苏高考是学生从高一开始采用2019年人教版高中物理教材(以下简称“教材”)进行学习的首次高考。整份试卷难度适中,不仅保持了新颖灵活的风格,还充分体现了《中国高考评价体系》中“一核”“四层”“四翼”[1]的总体要求。这对于贯彻新课程理念、培养学生的核心素养起到了积极的引导作用。

1 整体情况

2023年江苏高考物理试卷(以下简称“2023年江苏卷”)共16道小题,其中包括11道单项选择题、1道实验题和4道计算题。整份试卷共6页,包含大约2500字的文字描述和17个图表。2023年江苏卷知识点分布及难度情况如表1所示。

由表1可知,力学部分包括5道选择题和2道计算题,共38分;电磁学部分包括2道选择题、1道实验题和1道计算题,共38分;热学包括2道选择题,共8分;光学包括2道选择题和1道计算题,共16分。试卷未考查机械振动和机械波、动量守恒定律以及原子物理部分内容。由于时间限制,试卷的知识点覆盖率有所下降,但考查的内容都是高中物理的核心知识,并且与大学课程紧密相关,这体现了高考的选拔功能和引导作用。

2 试题特点

2.1 题型结构保持稳定

自2021年以来,物理试卷的题型、题量和分值一直保持稳定。然而,在2023年,试卷中新增加1道单选题,使得题量从原来的15道增至16道。尽管有所调整,但它仍然符合江苏省考试院在2021年公布的选择性考试科目的试题结构要求。整份试卷语言简洁、图文并茂,仅第4题和第14题未包含图片。特别值得一提的是,选择题部分设计得尤为言简意赅,如例1所示。

例1 (2023年江苏卷第3题)如图1所示,密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。该过程中(" )。

A. 气体分子的数密度增大

B. 气体分子的平均动能增大

C. 单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小

D. 单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小

本题题干在试卷中仅有一行文字,结合图像传达了全部必要信息,体现了短小而精炼的特点,这在其他省份的高考试卷中并不常见。

此外,不同题型的考查功能有明确的分工。选择题侧重考查学生对概念规律的正确理解,对变化过程的推理分析,弱化了复杂的数值运算。在选择题中,只有第7题需要较为复杂的定量计算,这也是江苏卷与其他省份高考试卷的显著区别之一。

江苏卷中只出现了1道实验题,相比之下,其他省份的试卷中则出现了2~3道实验题;但江苏卷的实验题包含了5个小问,并附有真实实验照片,1道题目全面考查了电学或力学实验的原理、器材选择、仪表读数、方法步骤、数据处理和误差分析等实验技能,因此具有很高的信度和区分度。尽管对重点实验的考查略有不足,但这一不足之处在选择题中得到了弥补。例如,2023年的第6题考查了双缝干涉实验,第9题考查了探究气体等温变化实验,这些虽然并非重点实验,却增加了实验考查的范围。

江苏卷的计算题在2021年至2023年中保持为4道,主要考查高中阶段的核心知识和科学思维方法以及综合处理问题的能力,每题设置的多个由易到难的小问,使不同层次的学生得到相应的分数。

2.2 紧密结合教材内容

2023年江苏卷特别重视教材中的内容,其中共有8道题目与教材内容紧密相关,具体的关联情况统计如表2所示。

相比之下,高考试题的内容更具有生动的实际意义,如例2所展示题目。

例2 (2023年江苏卷第5题)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大,太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是(" )。

本题以太阳光射向地面的现象为背景,情境鲜活且贴近实际。空气的折射率随高度变化而变化,这一条件增加了问题的复杂性。学生需要根据题目设定的情境,将大气层划分为折射率不同的部分,然后应用折射定律进行求解。

该题目既考查了物理规律,又考查了学生处理原始问题的知识迁移能力。

2.3 注重问题情境创设

《中国高考评价体系》指出,物理试题情境是承载“四层”考查内容、实现“四翼”考查要求的载体[2],是深化新时代物理考试内容改革的重要突破口。2023年江苏卷就十分注重问题情境的创设,全卷除第2题、第3题、第8题外,其他

题目均有真实的情境载体。这些情境提供了正确辨析物理概念的素材,造就了学生科学运用物理规律的机会,促进了物理学习向深层级发展,如例3、例4所示。

例3 (2023年江苏卷第1题)电梯上升过程中,某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系,如图3所示。电梯加速上升的时段是(" )。

A. 从20.0s到30.0s

B. 从30.0s到40.0s

C. 从40.0s到50.0s

D. 从50.0s到60.0s

本题以生活中的电梯为载体,结合日常使用的智能手机,记录了连续变化的速度—时间图像,呈现出原汁原味的实际问题。这属于生活实践类的情境问题,具有很强的鲜活性和时代感。

例4 (2023年江苏卷第11题)滑块以一定的初速度沿粗糙斜面从底端上滑,到达最高点B后返回到底端。利用频闪仪分别对上滑和下滑过程进行拍摄,频闪照片示意图如图4所示。与图4乙中相比,图4甲中滑块(" )。

A. 受到的合力较小

B. 经过A点的动能较小

C. 在A、B之间的运动时间较短

D. 在A、B之间克服摩擦力做的功较小

本题利用频闪仪研究滑块在斜面上的运动,巧妙地将理想化的斜面问题与实验探究相结合,多维度地考查了学生的演绎推理能力和综合分析能力,潜移默化地做到了理论联系实际,全面考查了学生的知识和技能。该题属于科学探索类的情境问题。

在2023年江苏卷中,第13题引入了传统的杂技项目“转碟”,其中碟子边缘形成的光环增加了情境的趣味性;第15题则以滑雪道为背景,考查了学生对运动员在斜面、水平面上的匀变速运动,以及对抛体运动的处理,这突出了物理基础知识与体育运动之间的紧密联系。

当然,物理情境必须真实可靠。以2023年江苏卷的第1题为例,从速度—时间图像中可以轻易得出电梯加速上升的加速度约为0.1m/s2。然而,根据国家相关规范,电梯启动的加速度范围应该在0.3m/s2到1.0m/s2之间,这是为了在确保乘客的舒适度与安全性的前提下,使电梯能平稳运行。因此,原题中的速度曲线若能够根据这一规范进行适当的修改,将会更加完善。

2.4 甄别科学思维能力

科学思维能力是物理学科能力的基石,也是核心素养的关键部分。2023年江苏卷特别注重对学生科学思维能力的评估,如例5所示。

例5 (2023年江苏卷第10题)达·芬奇的手稿中描述了这样一个实验:一个罐子在空中沿水平直线向右做匀加速运动,沿途连续漏出沙子。若不计空气阻力,则图5中能反映空中沙子排列的几何图形是(" )。

本题将教材中的飞机匀速运动情境[3]创新性地改编为罐子的匀加速运动情境,给学生带来了既熟悉又新颖的挑战。虽然学生理解题意不难,但解决问题本身却颇具挑战性。不同思维能力的学生可能会采用不同的解决方法,如分析沙子间位置关系、研究沙子与罐子的位置关系,或者通过推导轨迹方程、求解夹角,甚至利用相对运动作速度矢量图等方法来求解。这些方法均能求解问题,但耗时不同。思维能力较强的学生可能会选择以罐子为非惯性参考系,发现沙子实际上在做类似自由落体运动,从而迅速解决问题。本题在模型建构、推理论证和创新思维方面的考查十分深入,有效区分了不同学生的思维能力水平。

2.5 实验比重首次提高

在2021年与2022年江苏卷中,实验题的分值定为19分(其中选择题4分,实验题15分);而到了2023年,实验题的分值增加到23分(选择题8分,实验题15分)。这是实验题分值最高的一年,并且第11题涉及“频闪照片”,与实验也有紧密联系。误差分析作为每年必考的内容,在2023年的试卷中更是成为全卷的难点。学生需要考虑电压表的内阻,并灵活运用串、并联关系和欧姆定律进行较为复杂的推理,才能得出最终结果,这一设计有效地考查了学生的实验素养和综合能力。虽然第12题考查的不是教材中的分组实验,但它是根据教材实验改编的,涉及电路接线、量程选择和仪表读数等内容,这些内容虽然难度不大,但对于缺乏实际操作经验的学生来说,并不容易正确回答。这一题目无疑了给“仅重讲解而轻实际操作”的教学现象敲响了警钟。

2.6 试题难度有所降低

根据表1中各题的难易程度分析,容易题占40分,中等题占39分,较难题占21分。与公认的易中难3∶5∶2的比例相比,2023年的试卷较为亲和。

选题题中的情境大多为学生较为熟悉的情境。以下是2021年至2023年高考对安培力考查的选择题示例。

例6 (2021年江苏卷第5题)在光滑桌面上将长为πL的软导线两端固定,固定点的距离为2L,导线通有电流I,处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导线中的张力为(" )。

A. BIL

B. 2BIL

C. πBIL

D. 2πBIL

例7 (2023年江苏卷第2题)如图6所示,匀强磁场的磁感应强度为B。L形导线通以恒定电流I,放置在磁场中。已知ab边长为2l,与磁场方向垂直,bc边长为l,与磁场方向平行。该导线受到的安培力为(" )。

A. 0

B. BIl

C. 2BIl

D. 5BIl

2021年的试题没有附图,需要考生正确审题,判断出软导线受安培力而弯成弧形,并正确求解软导线中的张力,难度较大;而2023年试题直接求导线的安培力,虽要避开bc部分不受安培力的陷阱,但难度显然降低了不少。

计算题的难度也有所降低。以压轴题为例,2021年考查“回旋加速器”与“静电偏转器”组合的问题,情境复杂,审题困难,3个小问均有难度;2022年考查粒子在空间呈周期性分布的匀强电场中的加速和偏转问题,第(1)问稍简单,第(2)(3)问较难,运算也较复杂。[4]2023年压轴题如例8所示。

例8 (2023年江苏卷第16题)霍尔推进器某局部区域可抽象成如图7所示的模型。Oxy平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。质量为m、电荷量为e的电子从O点沿x轴正方向水平入射。入射速度为v0时,电子沿x轴做直线运动;入射速度小于v0时,电子的运动轨迹如图中的虚线所示,且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。不计重力及电子间相互作用。

(1)求电场强度的大小E。

(2)若电子入射速度为v04,求运动到速度为v02时位置的纵坐标y1。

(3)若电子入射速度在0lt;vlt;v0范围内均匀分布,求能到达纵坐标y2=mv05eB位置的电子数N占总电子数N0的百分比。

第(1)问与教材中的速度选择器[5]类似,属容易题;第(2)问需要知晓洛伦兹力不做功以及电场力做功只与y方向距离有关,再结合动能定理方可解答,属中等偏难题;第(3)问既要运用动能定理,还要结合题目所述的特定信息,得到最高点坐标y与电子初速度v的函数关系,才能得到最终结果,属于较难题。本题表面上是研究电子在叠加场中的运动,实际上考查的是力、运动与动能定理等核心知识点,以及抽象概括、分析综合、推理论证等思维能力。三个小问难度递增,能够有效区分不同水平的学生,具有很好的区分度。关于题目中“且在最高点与在最低点所受的合力大小相等”这一条件,有人认为对于采用“配速法”解题是多余的。然而,命题人可能已经考虑到这一点。因为“配速法”是基于一阶常微分非齐次方程的解法,需要学生深入理解“力的独立作用原理”和“运动叠加原理”。高中学生即使使用了“配速法”,往往也只是了解其应用方法而不理解其背后的原理。高考的命题意图是鼓励学生基于教材和《普通高中物理课程标准(2017年版2022年修订)》进行学习,而不是盲目追求高难度的拓展。

3 教学建议

3.1 切实用好教科书,融合改编教材习题

在高三复习阶段,学生不应仅依赖教辅资料,而应更多地回归教材,对教材内容进行系统地梳理和整合,用好其中的素材。例如,教材中的飞机匀速运动问题[6],可以变化为飞机加速、减速、沿倾斜方向运动等多种情况,教师可以利用这些情况引导学生从不同角度进行分析,从而培养学生更加开阔和深入的思维方式。

3.2 关注核心知识点,培养科学思维方法

整张试卷涉及运动、相互作用、能量变化等核心知识的题目占比80 %左右。这些内容虽然在教材中占比在40 %左右,却是每年的重点和必考内容,所以强化核心知识点的复习是考取高分的关键。另外,高考并非单纯考查死记硬背,而是侧重于考查学生的思维能力,包括假设、归纳、比较、概括、分析、综合等思维方法的灵活运用。教师应通过真实的问题解决情境或实验探究活动,为学生提供研究素材,让学生在情境探索或实验操作中学会思考,领会方法。只有在深刻理解概念和规律的基础上,学生才能真正提升解决问题的能力。

3.3 研究高考新变化,避免盲目题海战术

在高三复习阶段,很多学生都会采用刷题的方法,其目的是巩固知识、培养能力。但复习更应该重视质量而非数量。新高考以来,江苏卷的考查有重情境、强思维、轻运算的显著特点,因此教师在教学中应避免选择过分强调数学运算能力的题目,多选包含推理、分析和综合类型的题目。[7] 此外,频繁地刷题可能会消耗学生的精力,导致情绪上的抵触和思维上的懒惰。教师应当更加侧重于对学生进行思维训练和方法指导,鼓励学生多思考、多归纳,从而培养学生的知识迁移能力和灵活应变能力。

参考文献

[1][2]教育部考试中心. 中国高考评价体系[M]. 北京:人民教育出版社,2019:6-8,7.

[3][6]人民教育出版社 课程教材研究所 物理课程教材研究开发中心.普通高中教科书 物理 必修 第二册[M].北京:人民教育出版社,2019:19-20,19.

[4]马克,徐晨曦. 2021年与2022年江苏新高考物理卷的量化对比分析与教学启示[J]. 物理教师,2023,44(7):87-90.

[5]人民教育出版社 课程教材研究所 物理课程教材研究开发中心.普通高中教科书 物理 选择性必修 第二册[M].北京:人民教育出版社,2020:12.

[7]于正荣,李俊成. 2013年江苏高考物理试题评析与启示[J]. 物理教师,2013,34(11):73-76.

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