2021年高考物理試題中傳統(tǒng)文化試題賞析

李曉青

2014年，教育部印發(fā)的《完善中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育指導(dǎo)綱要》中提出：要“將中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育作為教育現(xiàn)代化監(jiān)測評價指標(biāo)體系的重要內(nèi)容，增加中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化內(nèi)容在中考、高考升學(xué)考試中的比重”.2019年，教育部考試中心制定的《中國高考評價體系》中進(jìn)一步明確，考試命題工作應(yīng)“弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、革命文化和社會主義先進(jìn)文化，樹立正確的歷史觀、民族觀、國家觀、文化觀”.由此可以看出，以中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化作為命制試題情境的試題將逐漸成為高考試題的重要呈現(xiàn)內(nèi)容.本文以2021年高考物理中的15份（除重慶試卷）試卷為分析對象，觸摸中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化情境試題為考查和落實(shí)高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)四個維度而提供的肥沃土壤.

一、試題基本情況統(tǒng)計分析

中華傳統(tǒng)文化源遠(yuǎn)流長、博大精深，以傳統(tǒng)文化作為情境命制試題的具體背景，挖掘其教育內(nèi)容，是引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、增強(qiáng)學(xué)生文化自信的基礎(chǔ)，是全面彰顯高考的育人功能、實(shí)現(xiàn)命題立意、發(fā)揮高考評價功能的重要材料.2021年高考物理試卷共16份，有9份試卷12道試題涉及中華傳統(tǒng)文化內(nèi)容.表l給出了涉及中華傳統(tǒng)文化內(nèi)容的題型及題號，背景材料，材料類型，分值，及所占總分的比例，

由表1 可以看出，高考物理試卷在不同程度上關(guān)注以中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化為情境命制試題，且命制試題類型主要分布在選擇題和計算題;涉及內(nèi)容主要有科技成就、文化遺址、科學(xué)典籍、傳統(tǒng)技藝.依托中華傳統(tǒng)文化為載體，挖掘他們背后的物理知識、物理原理、物理規(guī)律，考查學(xué)生解決問題的能力，考查高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)四個維度的落實(shí)，實(shí)現(xiàn)“以考促教、以考促學(xué)”的目的，進(jìn)而促進(jìn)立德樹人根本任務(wù)的落實(shí).

二、試題賞析

1.以科學(xué)典籍、傳統(tǒng)技藝為素材，考查物理觀念

科學(xué)典籍、傳統(tǒng)技藝中蘊(yùn)含了豐富的科學(xué)原理，以其為載體的試題，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識解釋原理、解決問題，可引導(dǎo)學(xué)生深度領(lǐng)悟中華民族先輩們的智慧，

例l （2021年全國甲卷15）“旋轉(zhuǎn)紐扣”是一種傳統(tǒng)游戲.如圖l所示，先將紐扣繞幾圈，使穿過紐扣的兩股細(xì)繩擰在一起，然后用力反復(fù)拉繩的兩端，紐扣正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)會交替出現(xiàn).拉動多次后.紐扣繞其中心的轉(zhuǎn)速可達(dá)50r/s，此時紐扣上距離中心1 cm處的點(diǎn)向心加速度大小約為（

）.

例2（2021年湖南卷16（2））我國古代著作《墨經(jīng)》中記載了小孔成倒像的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識到光沿直線傳播.身高1.6 m的人站在水平地面上，其正前方0.6 m處的豎直木板墻上有一個圓柱形孔洞，直徑為1.0 cm、深度為1.4 cm，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半.此時，由于孔洞深度過大，使得成像不完整，如圖2（a）所示.現(xiàn)在孔洞中填充厚度等于洞深的某種均勻透明介質(zhì)，不考慮光在透明介質(zhì)中的反射.

（1）若該人通過小孔能成完整的像，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？

（2）若讓掠射進(jìn)入孔洞的光能成功出射，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？

解析（1）根據(jù)題意做出光路如圖2（b）所示.當(dāng)小孔距水平地面的高度在人身高一半時，

賞析試題以《墨經(jīng)》中對力的描述、小孔成像，傳統(tǒng)游戲?yàn)楸尘安牧希煤啙嵜髁说奈淖?，?zhǔn)確無誤描述了考查內(nèi)容：力的概念、牛頓第二定律及單位制、向心加速度大小計算，引導(dǎo)學(xué)生找出科學(xué)典籍、傳統(tǒng)技藝中的現(xiàn)象與所學(xué)知識的關(guān)聯(lián)，并能用所學(xué)知識解決蘊(yùn)含其中的物理原理及本質(zhì)，達(dá)到學(xué)以致用，領(lǐng)悟古人智慧的目的.

2.以傳統(tǒng)技藝為素材，考查科學(xué)思維

傳統(tǒng)技藝是古代勞動人民智慧的結(jié)晶.試題以相關(guān)傳統(tǒng)技藝為背景，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識傳統(tǒng)技藝背后強(qiáng)大的文化根基，潛移默化地使學(xué)生關(guān)注民族傳統(tǒng)文化的傳承與創(chuàng)新，

例3 （2021年山東卷1）在測定年代較近的湖泊沉積物形成年份時，常利用沉積物中半衰期較短的210Pb.其衰變方程為210Pb→30 Bi+x.以下說法正確的是（

）.

A.衰變方程中的X是電子

B.升高溫度可以加快210 Pb的衰變

c.210Pb與210Bi的質(zhì)量差等于衰變的質(zhì)量虧損

D.方程中的x來自于210Pb內(nèi)質(zhì)子向中子的轉(zhuǎn)化

解析 由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知.X是電子，故A正確;放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間叫做這種元素的半衰期，放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系，故B錯誤;22'OPb與210Bi和電子x的質(zhì)量差等于衰變的質(zhì)量虧損，故C錯誤;方程中的x來自于210 Pb內(nèi)中子向質(zhì)子的轉(zhuǎn)化，D錯誤.

例4（2021年廣東卷8）賽龍舟是端午節(jié)的傳統(tǒng)活動.圖3的v-t和s-t圖像描述了五條相同的龍舟從同一起點(diǎn)線同時出發(fā)、沿長直河道劃向同一終點(diǎn)線的運(yùn)動全過程，其中能反映龍舟甲與其它龍舟在途中出現(xiàn)船頭并齊的有（

）.

解析A項(xiàng)的圖是速度一時間圖像，由圖可知，甲的速度一直大于乙的速度，所以中途不可能出現(xiàn)甲、乙船頭并齊，故A錯誤：B項(xiàng)的圖是速度一時間圖像，由圖可知，開始時丙的速度大于甲的速度，過一段時間后，甲的速度大于丙的速度.速度一時間圖像中圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移的大小，因此可以判斷在中途甲、丙位移會相同，所以在中途甲、丙船頭會并齊，故B正確;C項(xiàng)的圖是位移一時間圖像，由圖可知，丁一直運(yùn)動在甲的前面，所以中途不可能出現(xiàn)甲、丁船頭并齊，故C錯誤;D項(xiàng)的圖是位移一時間圖像，交點(diǎn)表示相遇，所以甲、戊在中途船頭會齊，故D正確，故選BD.

例5（2021年北京卷20）秋千由踏板和繩構(gòu)成，人在秋千上的擺動過程可以簡化為單擺的擺動，等效“擺球”的質(zhì)量為m，人蹲在踏板上時擺長為Z.，人站立時擺長為l2，不計空氣阻力，重力加速度大小為昏665CD520-8B1B-412D-A5D0-69BF71543DA4

（l）如果擺長為l1，“擺球”通過最低點(diǎn)時的速度為v，求此時“擺球”受到拉力T的大小.

（2）在沒有別人幫助的情況下，人可以通過在低處站起、在高處蹲下的方式使“擺球”擺得越來越高.

a.人蹲在踏板上從最大擺角θ.開始運(yùn)動，到最低點(diǎn)時突然站起，此后保持站立姿勢擺到另一邊的最大擺角為θ2，假定人在最低點(diǎn)站起前后“擺球”擺動速度大小不變，通過計算證明θ2>θ1.

b.實(shí)際上人在最低點(diǎn)快速站起后“擺球”擺動速度的大小會增大.隨著擺動越來越高，達(dá)到某個最大擺角θ后，如果再次經(jīng)過最低點(diǎn)時，通過一次站起并保持站立姿勢就能實(shí)現(xiàn)在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動，求在最低點(diǎn)“擺球”增加的動能△Ek應(yīng)滿足的條件.

賞析試題以湖泊沉積物、端午節(jié)的傳統(tǒng)活動——賽龍舟、秋千游戲等非物質(zhì)文化遺產(chǎn)為素材，考查學(xué)生模型建構(gòu)能力，能夠利用所學(xué)的物理知識、規(guī)律、原理對問題進(jìn)行邏輯推理和論證，并能夠?qū)栴}結(jié)論進(jìn)行正確描述和解釋.并以此為載體引導(dǎo)學(xué)生從不同角度思考問題，幫助學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)思維;并使學(xué)生感受傳統(tǒng)技藝背后的文化因素，認(rèn)識它們在豐富中華文化中的重要價值，激發(fā)學(xué)生對傳統(tǒng)文化的熱愛，增強(qiáng)學(xué)生傳承和弘揚(yáng)民族文化的責(zé)任感和使命感.

3.以科技成就為素材，考查科學(xué)探究

科技成就最重要的教育價值在于它承載了先輩進(jìn)行科學(xué)探究的歷程，試題以科技成就為背景素材，引領(lǐng)學(xué)生重溫古人探究歷程、深刻理解科學(xué)原理，實(shí)現(xiàn)思維構(gòu)建，同時讓學(xué)生頓悟先輩們的探究精神.

例6（2021年廣東卷3）唐代《耒耜經(jīng)》記載了曲轅犁相對直轅犁的優(yōu)勢之一是起土省力，設(shè)牛用大小相等的拉力F通過耕索分別拉兩種犁，，與豎直方向的夾角分別為α和β，α<β，如圖4所示，忽略耕索質(zhì)量，耕地過程中，下列說法正確的是（

）.

A.耕索對曲轅犁拉力的水平分力比對直轅犁的大

B.耕索對曲轅犁拉力的豎直分力比對直轅犁的大

C.曲轅犁勻速前進(jìn)時，耕索對犁的拉力小于犁對耕索的拉力

D.直轅犁加速前進(jìn)時，耕索對犁的拉力大于犁對耕索的拉力

解析 將拉力F進(jìn)行正交分解，如圖5所示

賞析 以唐代《耒耜經(jīng)》中曲轅犁、直轅犁等傳統(tǒng)農(nóng)耕工具為素材，考查力的合成與分解、牛頓運(yùn)動定理等相關(guān)知識.試題主要以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力為核心，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識開展科學(xué)探究活動，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)現(xiàn)象背后蘊(yùn)含的科學(xué)原理、思想和思維過程.既能起到“知其然，知其所以然”的目的，又能引導(dǎo)學(xué)生重走先輩們的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之路，體會他們的智慧和進(jìn)行探究活動的艱辛，培養(yǎng)學(xué)生勇于探究的科學(xué)精神.

4.以民族文化為素材，考查科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

一個民族的民族文化（禮儀文化、精神文化遺產(chǎn)、文物遺址等）承載了一個民族的“根”和“魂”，以民族文化為背景的試題材料，讓學(xué)生了解古人在改造自然、創(chuàng)造美好生活過程中取得的偉大成就，形成對中華民族優(yōu)秀文化的認(rèn)同感和自豪感，厚植愛國情懷、堅定守護(hù)民族文化的信念.

例7 （2021年遼寧卷1）1935年5月，紅軍為突破“圍剿”決定強(qiáng)渡大渡河.首支共產(chǎn)黨員突擊隊冒著槍林彈雨依托僅有的一條小木船堅決強(qiáng)突.若河面寬300m，水流速度3m/s，木船相對靜水速度1 m/s.則突擊隊渡河所需的最短時間為（

）.

A. 75 s

B.95 s

C.100 s

D.300 s

解析 當(dāng)小木船船頭垂直河岸時突擊隊渡河所需的時間最短，最短時間為t=d/v船，則t=

300s/1=

300 s.故A、B、C錯誤.D正確.

例8 （2021年江蘇卷3）我國航天人發(fā)揚(yáng)“兩彈一星”精神砥礪前行，從“東方紅一號”到“北斗”不斷創(chuàng)造奇跡.“北斗”第49顆衛(wèi)星的發(fā)射邁出組網(wǎng)的關(guān)鍵一步.該衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動，運(yùn)動周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，軌道平面與地球赤道平面成一定夾角.該衛(wèi)星（

）.

A.運(yùn)動速度大于第一宇宙速度

B.運(yùn)動速度小于第一宇宙速度

C.軌道半徑大于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星

D.軌道半徑小于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星

解析 由第一宇宙速度的意義及GMm/r2=mv2/r，

v=√GM/r可知，任何圍繞地球且在距離地球表面一定高度軌道上運(yùn)動的衛(wèi)星，其運(yùn)動速度都小于第一宇宙速度，A錯誤，B正確;任何運(yùn)動周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同的衛(wèi)星，其繞地球做圓周運(yùn)動的軌道半徑等于靜止在赤道上空的同步衛(wèi)星的軌道半徑，C、D錯誤.

例9（2021年浙江卷19）機(jī)動車禮讓行人是一種文明行為.質(zhì)量1.0×10 3kg的汽車以v1=36 km/h的速度在水平路面上勻速行駛，在距離斑馬線s=20 m處，駕駛員發(fā)現(xiàn)小朋友排著長l=6 m的隊伍從斑馬線一端開始通過，立即剎車，最終恰好停在斑馬線前，假設(shè)汽車在剎車過程中所受阻力不變，且忽略駕駛員反應(yīng)時間.

（1）求開始剎車到汽車停止所用的時間和所受阻力的大?。?/p>

（2）若路面寬L=6 m，小朋友行走的速度v0=0.5 m/s，求汽車在斑馬線前等待小朋友全部通過所需的時間：

（3）假設(shè)駕駛員以V2= 54 km/h超速行駛，在距離斑馬線s=20 m處立即剎車，求汽車到斑馬線時的速度.

例10（2021年廣東卷13）算盤是我國古老的計算工具，中心帶孔的相同算珠可在算盤的固定導(dǎo)桿上滑動，使用前算珠需要?dú)w零，如圖6所示，水平放置的算盤中有甲、乙兩顆算珠未在歸零位置，甲靠邊框6，甲、乙相隔s1=3.5×10 -2m，乙與邊框a相隔s2=2.0×10 -2m，算珠與導(dǎo)桿間的動摩擦因數(shù)μ=0.1.現(xiàn)用手指將甲以0.4 m/s的初速度撥出，甲、乙碰撞后甲的速度大小為0.1 m/s，方向不變，碰撞時間極短且不計，重力加速度g取10 m/s2.

（1）通過計算，判斷乙算珠能否滑動到邊框a;

（2）求甲算珠從撥出到停下所需的時間.

賞析 試題以紅軍突破圍剿強(qiáng)渡大渡河的革命精神、“兩彈一星”精神、禮讓行人的文明、素養(yǎng)、我國古老的計算工具——算盤為素材，主要考查運(yùn)動的合成與分解、宇宙航行、力與運(yùn)動等相關(guān)知識點(diǎn)，旨在考查學(xué)生必備知識和關(guān)鍵能力，同時體現(xiàn)了傳統(tǒng)文化精神與物理知識的內(nèi)在聯(lián)系，幫助學(xué)生建構(gòu)起用物理知識解決復(fù)雜科學(xué)問題的思維框架.同時，學(xué)生關(guān)鍵能力的考查是高考的高頻考點(diǎn)，借助民族文化對物理學(xué)科核心素養(yǎng)進(jìn)行全方位考查，不僅讓學(xué)生感受源遠(yuǎn)流長、博大精深的傳統(tǒng)文化，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神、社會責(zé)任以及民族文化認(rèn)同感，同時使學(xué)生堅定中國特色社會主義道路自信、理論自信、制度自信和文化自信，激發(fā)民族自豪感.

三、總結(jié)

總之，中國傳統(tǒng)技藝、科學(xué)典籍、科技成就等中華傳統(tǒng)文化中蘊(yùn)含豐富的物理元素，以中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化為情境命制的試題展示了古代勞動人民的勤勞智慧，增強(qiáng)了試題的思想性、內(nèi)涵性，落實(shí)了學(xué)科的育人功能和立德樹人的導(dǎo)向作用.真正做到了用科學(xué)知識豐盈學(xué)生的頭腦，用科技發(fā)展堅定學(xué)生的信念，用榜樣力量厚植學(xué)生的愛國情懷，用科學(xué)家的精神培養(yǎng)學(xué)生堅韌品質(zhì)，努力培養(yǎng)具有科學(xué)探究精神和終身學(xué)習(xí)能力的社會主義接班人，

基金項(xiàng)目：本文為河北省省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃一般資助課題“中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化在中小學(xué)教材中創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化的路徑探索”（ 2003028）的研究成果.665CD520-8B1B-412D-A5D0-69BF71543DA4