注重“四性”考查　讓科學(xué)素養(yǎng)落地

石有山

2023年高考全國(guó)課標(biāo)卷物理試題的命題思想從“解題”轉(zhuǎn)向“解決問(wèn)題”，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，貼近高中物理學(xué)習(xí)實(shí)際，符合高中課程改革的目標(biāo)要求和高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，試題注重深化基礎(chǔ)，豐富問(wèn)題情境，增強(qiáng)探究性，突出思維考查，旨在激發(fā)學(xué)生崇尚科學(xué)、探索未知的興趣。

一、2023年高考全國(guó)課標(biāo)卷物理試題注重“四性”考查

2023年高考全國(guó)課標(biāo)卷物理試題全面體現(xiàn)了對(duì)基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性的考查，旨在引導(dǎo)學(xué)生在高中物理的學(xué)習(xí)過(guò)程中夯實(shí)知識(shí)基礎(chǔ)，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

1.深化基礎(chǔ)性，堅(jiān)持正確的育人方向。

例1 （第15題）無(wú)風(fēng)時(shí)，雨滴受空氣阻力的作用在地面附近會(huì)以恒定的速率豎直下落。一質(zhì)量為m 的雨滴在地面附近以速率v 下落高度h 的過(guò)程中，克服空氣阻力做的功為（重力加速度大小為g）（ ）。

A.0 B.mgh

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

解析：雨滴在地面附近做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理得mgh-W 阻=0，故雨滴克服空氣阻力做的功W 阻=mgh。

答案：B

點(diǎn)評(píng)：本題考查雨滴在空氣中勻速下落時(shí)所受阻力做的功的求解方法。本模型見(jiàn)于教材必修第一冊(cè)第四章復(fù)習(xí)與提高A 組第8題。應(yīng)對(duì)策略：注重課后習(xí)題的變式，把握考題的題源。

2.加強(qiáng)綜合性，更加注重人才的選拔。

例2 （第20題）一質(zhì)量為1 kg的物體在水平拉力的作用下，由靜止開(kāi)始在水平地面上沿x 軸運(yùn)動(dòng)，出發(fā)點(diǎn)為x 軸零點(diǎn)，拉力做的功W 與物體坐標(biāo)x 的關(guān)系如圖1 所示。物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，取重力加速度大小g =10 m/s2。下列說(shuō)法中正確的是（ ）。

A.在x=1 m 時(shí)，拉力的功率為6 W

B.在x=4 m 時(shí)，物體的動(dòng)能為2 J

C.從x=0運(yùn)動(dòng)到x=2 m，物體克服摩擦力做的功為8 J

D.從x=0運(yùn)動(dòng)到x=4 m 的過(guò)程中，物體的動(dòng)量最大為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 圖像的斜率表示拉力F。在物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理得W -μmgx=1/2mv2，在x =1 m 時(shí)，拉力做的功W1=6 J，物體的速度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時(shí)，拉力做的功W4=18 J，物體的動(dòng)能Ek=2 J，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。從x=0運(yùn)動(dòng)到x=2 m，物體克服摩擦力做的功W 摩=μmgx=8 J，選項(xiàng)C正確。根據(jù)W-x 圖像可知，從x=0運(yùn)動(dòng)到x=2 m 的過(guò)程中F1=6 N，從x=2 m 運(yùn)動(dòng)到x=4 m 的過(guò)程中F2=3 N，因?yàn)槲矬w受到的摩擦力恒為f=4 N，所以物體在x=2 m 處的速度最大，且此時(shí)物體的速度v2=2 2 m/s，物體的最大動(dòng)量pmax=mv2=2 2 kg·m/s，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

答案：BC

點(diǎn)評(píng)：本題借助W-x 圖像考查利用力的觀點(diǎn)和能的觀點(diǎn)、動(dòng)量的觀點(diǎn)解決物理問(wèn)題，抓住拉力做的功W 與物體坐標(biāo)x 的關(guān)系圖像的斜率表示拉力是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。應(yīng)對(duì)策略：重視力學(xué)知識(shí)系統(tǒng)的構(gòu)建，反復(fù)滲透解決力學(xué)問(wèn)題的三個(gè)觀點(diǎn)。

3.突出應(yīng)用性，發(fā)展學(xué)生問(wèn)題解決能力。

例3 （第24題）將扁平的石子向水面快速拋出，石子可能會(huì)在水面上一跳一跳地飛向遠(yuǎn)方，俗稱“打水漂”。要使石子從水面跳起產(chǎn)生“水漂”效果，石子接觸水面時(shí)的速度方向與水面間的夾角不能大于θ。為了觀察到“水漂”，一同學(xué)將一石子從距水面高度為h 處水平拋出，拋出速度的最小值為多少？（不計(jì)石子在空中飛行時(shí)受到的空氣阻力，重力加速度大小為g）

點(diǎn)評(píng)：本題以“打水漂”運(yùn)動(dòng)為背景考查平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，試題聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際的真實(shí)情境，體現(xiàn)了“無(wú)情境不命題”的思想。應(yīng)對(duì)策略：把實(shí)際問(wèn)題去情境化，“將扁平的石子向水面快速拋出，石子接觸水面時(shí)的速度方向與水面間的夾角不能大于θ”可以轉(zhuǎn)化為已知平拋的高度，利用速度偏向角求初速度的問(wèn)題。

4.展現(xiàn)創(chuàng)新性，發(fā)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力。

例4 （第22題）在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中，所用器材如下：電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開(kāi)關(guān)，以及導(dǎo)線若干。

（1）用多用電表的電壓擋檢測(cè)電池的電壓。檢測(cè)時(shí)，紅表筆應(yīng)該與電池的_____（填“正極”或“負(fù)極”）接觸。

（2）某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖2甲所示。先將電阻箱的阻值調(diào)為R1，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與“1”端相接，記錄電流隨時(shí)間的變化。電容器充電完成后，再將開(kāi)關(guān)S與“2”端相接，相接后小燈泡的亮度變化情況可能是_____。

A.迅速變亮，然后亮度趨于穩(wěn)定

B.亮度逐漸增大，然后趨于穩(wěn)定

C.迅速變亮，然后亮度逐漸減小至熄滅

（3）將電阻箱的阻值調(diào)為R2（R2>R1），再次將開(kāi)關(guān)S與“1”端相接，記錄電流隨時(shí)間的變化情況。兩次得到的電流I 隨時(shí)間t 的變化如圖2乙中曲線所示，其中實(shí)線是電阻箱阻值為_(kāi)____（填“R1”或“R2”）時(shí)的結(jié)果，曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的_____（填“電壓”或“電荷量”）。

解析：（1）用多用電表的電壓擋檢測(cè)電池的電壓時(shí)，電流從紅表筆流入，從黑表筆流出，因此紅表筆應(yīng)該與電池的正極接觸。

（2）電容器充電完成后，開(kāi)始時(shí)兩極板儲(chǔ)存的電荷量較多，電勢(shì)差較大，將開(kāi)關(guān)S 與“2”端相接，回路中立即形成電流，小燈泡迅速變亮，隨著時(shí)間的積累，兩極板儲(chǔ)存的電荷量變少，電勢(shì)差變小，流過(guò)小燈泡的電流減小，直至兩極板儲(chǔ)存的電荷量為零，無(wú)電流流過(guò)小燈泡，即小燈泡熄滅。

（3）開(kāi)始充電時(shí)兩極板不帶電，兩極板間的電勢(shì)差為零，設(shè)電池內(nèi)阻為r，則開(kāi)始充電時(shí)有E=I（R +r），開(kāi)始充電時(shí)實(shí)線表示的電流較小，故電路中的電阻較大，因此電阻箱接入電路的阻值為R2;根據(jù)充電過(guò)程中電流隨時(shí)間的變化圖線的物理意義可知，曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器儲(chǔ)存的電荷量。

答案：（1）正極 （2）C （3）R2 電荷量

點(diǎn)評(píng)：本題考查了多用電表的電流流向，電容器的充、放電問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑。2023年高考全國(guó)課標(biāo)卷的兩道實(shí)驗(yàn)題以兩個(gè)新教材中增加的實(shí)驗(yàn)為背景，考查考生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)儀器的選擇、基本儀器的使用、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等。應(yīng)對(duì)策略：注重新舊教材的變化，注重實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)，注重對(duì)不變裝置變目的、不變目的變裝置的深層次思考。

二、以四個(gè)備考依據(jù)為藍(lán)本進(jìn)行2024年復(fù)習(xí)備考

1.最基本的備考依據(jù)：物理課本。課本是綱，課本中的每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都不能放過(guò)。

如2023年高考全國(guó)課標(biāo)卷第16題考查的知識(shí)點(diǎn)，在課本選擇性必修第三冊(cè)第四章第一節(jié)中就有詳細(xì)的介紹。同學(xué)們?cè)趶?fù)習(xí)備考時(shí)，既要注重主干知識(shí)的理解，也不能放過(guò)課本上出現(xiàn)的每一個(gè)細(xì)小知識(shí)點(diǎn)。

例5 （第16題）銫原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷發(fā)射的光子具有穩(wěn)定的頻率，銫原子鐘利用的兩能級(jí)的能量差量級(jí)為10-5 eV，躍遷發(fā)射的光子的頻率量級(jí)為（普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，元電荷e=1.60×10-19 C）（ ）。

A.103 Hz B.106 Hz

C.109 Hz D.1012 Hz

解析：銫原子鐘利用的兩能級(jí)的能量差量級(jí)對(duì)應(yīng)的能量ε=10-5 eV=10-5×1.60×10-19 J=1.60×10-24 J，根據(jù)光子能量的表達(dá)式ε=hν 可得，躍遷發(fā)射的光子的頻率ν=εh =1.60×10-24/6.63×10-34Hz=2.41×109 Hz，則躍遷發(fā)射的光子的頻率量級(jí)為109 Hz。

答案：C

2.最高備考依據(jù)：中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系。

2023年高考全國(guó)課標(biāo)卷依據(jù)《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》的總要求，充分發(fā)揮高考試題的育人功能和積極導(dǎo)向作用，落實(shí)了“立德樹(shù)人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”的核心功能。試題命制突出了對(duì)必備知識(shí)和關(guān)鍵能力的考查，注重體現(xiàn)物理學(xué)科特色，注重問(wèn)題情境設(shè)置，注重思維方法和學(xué)科素養(yǎng)的滲透。同學(xué)們?cè)趶?fù)習(xí)備考時(shí)，不僅要知其然，而且要知其所以然。

例6 （第21題）如圖3所示，一封閉著理想氣體的絕熱汽缸置于水平地面上，用輕彈簧連接的兩絕熱活塞將汽缸分為f、g、h 三部分，活塞與汽缸壁間沒(méi)有摩擦。初始時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)，三部分中氣體的溫度、體積、壓強(qiáng)均相等。現(xiàn)通過(guò)電阻絲對(duì)f 中的氣體緩慢加熱，停止加熱并達(dá)到穩(wěn)定后（ ）。

A.h 中的氣體內(nèi)能增加

B.f 與g 中的氣體溫度相等

C.f 與h 中的氣體溫度相等

D.f 與h 中的氣體壓強(qiáng)相等

解析：當(dāng)電阻絲對(duì)f 中的氣體緩慢加熱時(shí)，f 中的氣體內(nèi)能增大，溫度升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知，f 中的氣體壓強(qiáng)增大，會(huì)緩慢推動(dòng)左邊活塞，則h 中的氣體體積也被壓縮，h 中的氣體壓強(qiáng)變大。彈簧被壓縮，彈簧對(duì)右邊活塞有彈力作用，緩慢向右推動(dòng)右邊活塞，故活塞對(duì)h 中的氣體做正功，且是絕熱過(guò)程。根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，h 中的氣體內(nèi)能增加，選項(xiàng)A 正確。未加熱前，三部分中氣體的溫度、體積、壓強(qiáng)均相等，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，活塞受力平衡，彈簧處于壓縮狀態(tài)，對(duì)左邊活塞進(jìn)行受力分析得pfS=F彈+pgS，則pf >pg ，分別對(duì)f、g 中的氣體應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程得p0V0/T0 =pfVf/Tf ，p0V0/T0 =pgVg/Tg ，又因彈簧被壓縮，故Vf >Vg ，可得Tf>Tg ，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。穩(wěn)定時(shí)彈簧保持平衡狀態(tài)，選彈簧、兩活塞及g 中的氣體組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件可知，f 與h 中的氣體壓強(qiáng)相等，選項(xiàng)D 正確。在達(dá)到穩(wěn)定的過(guò)程中，h 中的氣體體積變小，壓強(qiáng)變大，f中的氣體體積變大。對(duì)h 中的氣體應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程得p0V0/T0 =phVh/Th ，又有pf =ph ，Vf >Vh ，可得Tf >Th ，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。

答案：AD

點(diǎn)評(píng)：本題涉及三部分氣體的關(guān)聯(lián)，要在分析每一部分氣體狀態(tài)參量變化的前提下，考慮三部分氣體的關(guān)聯(lián)性。合理應(yīng)用整體法和隔離法，找到三部分氣體壓強(qiáng)的關(guān)系是解決問(wèn)題的突破口。

3.最重要的依據(jù)：普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)。從2020年起，現(xiàn)有高考體系的考試大綱和說(shuō)明不再修訂，參考2019年版考試大綱和說(shuō)明。從2023年的高考試題來(lái)看，考試的范圍在擴(kuò)大，課程標(biāo)準(zhǔn)要求的知識(shí)點(diǎn)都是同學(xué)們復(fù)習(xí)備考的范圍。

例7 （第23題）一學(xué)生小組做“用單擺測(cè)量重力加速度的大小”實(shí)驗(yàn)。

（1）用實(shí)驗(yàn)室提供的螺旋測(cè)微器測(cè)量擺球直徑。首先，調(diào)節(jié)螺旋測(cè)微器，擰動(dòng)微調(diào)旋鈕使測(cè)微螺桿和測(cè)砧相觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)固定刻度的橫線與可動(dòng)刻度上的零刻度線未對(duì)齊，如圖4甲所示，該示數(shù)為_(kāi)____mm;螺旋測(cè)微器在夾有擺球時(shí)的示數(shù)如圖4乙所示，該示數(shù)為_(kāi)____mm，則擺球的直徑為_(kāi)____mm。

（2）單擺實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖如圖5 所示，其中角度盤(pán)需要固定在桿上的確定點(diǎn)O 處，擺線在角度盤(pán)上所指的示數(shù)為擺角的大小。若將角度盤(pán)固定在O 點(diǎn)上方，則擺線在角度盤(pán)上所指的示數(shù)為5°時(shí)，實(shí)際擺角_____5°（填“大于”或“小于”）。

（3）某次實(shí)驗(yàn)所用單擺的擺線長(zhǎng)度為81.50 cm，則擺長(zhǎng)為_(kāi)____cm。實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到從擺球第1次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)到第61次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的時(shí)間間隔為54.60 s，則此單擺的周期為_(kāi)____s，該小組測(cè)得的重力加速度大小為_(kāi)____m/s2。（結(jié)果均保留3 位有效數(shù)字，π2取9.870）

解析：（1）讀數(shù)x1 =0.005 mm，讀數(shù)x2=20.035 mm，擺球的直徑x=x2-x1=20.030 mm。

（2）若將角度盤(pán)固定在O 點(diǎn)上方，則擺線和刻度盤(pán)的交點(diǎn)靠向內(nèi)側(cè)，實(shí)際擺角將大于5°。

（3）擺長(zhǎng)L =l + x/2=81.50 cm +1.001 5 cm=82.5 cm。擺球第1次至第61次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)為30 次全振動(dòng)，單擺的周期T=54.60/30s=1.82 s，根據(jù)T =2π根號(hào)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

點(diǎn)評(píng)：本實(shí)驗(yàn)在舊教材中是選修實(shí)驗(yàn)，并不是重點(diǎn)，但是在新教材中是選擇性必修第一冊(cè)中的第二個(gè)必做實(shí)驗(yàn)。

4.最直接的依據(jù)：近幾年課改省份的高考試題。從近幾年高考試題來(lái)看，考試內(nèi)容和試卷結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，對(duì)主干知識(shí)的考查方式基本保持不變。同學(xué)們要把近幾年課改省份的高考試題，分類整理，熟練掌握試題涉及的物理模型，并對(duì)其進(jìn)行拓展和延伸，使得復(fù)習(xí)備考有的放矢。

例8 （第25題）密立根油滴實(shí)驗(yàn)的示意圖如圖6所示。兩水平金屬平板上下放置，間距固定，可從上板中央的小孔向兩板間噴入大小不同、帶電荷量不同、密度相同的小油滴。兩板間不加電壓時(shí)，油滴a、b 在重力和空氣阻力的作用下豎直向下勻速運(yùn)動(dòng)，速率分別為v0、v0/4;兩板間加上電壓后（上板為正極），這兩個(gè)油滴很快達(dá)到相同的速率v0/2，均豎直向下做勻速運(yùn)動(dòng)。油滴可視為球形，所受空氣阻力大小與油滴半徑、運(yùn)動(dòng)速率成正比，比例系數(shù)視為常數(shù)。不計(jì)空氣浮力和油滴間的相互作用。

（1）求油滴a 和b 的質(zhì)量之比。

（2）判斷油滴a 和b 所帶電荷的正負(fù)，并求油滴a 和b 所帶電荷量的絕對(duì)值之比。

解析：（1）設(shè)油滴的半徑為r，密度為ρ，