问题情景 实验本源 多元表征 学科素养——2015年福建高考理科综合物理试题评析

曹义才 柯晓露

（1.长乐第二中学，福建 长乐 350211;2.福建教育学院基础教育考试研究中心，福建 福州 350025）

2015年福建高考理科综合物理试题继续遵循全国《考试大纲》和福建省《考试说明》的要求，《考试说明》列出的108个考点（不含实验）考查了51个，占47.2%，31个Ⅱ级要求的考点考查了28个，占90.3%，试卷突出主干知识的同时兼顾知识面的覆盖;试卷以基础常规题为主，以能力立意为主导，注重对考生学科素养的考查，要求考生具有一定的物理思维和知识迁移能力，总体难度较去年有所下降。文章试图从试卷结构、试题概况、试题评析角度来探寻2015年福建理综卷物理试题特点，为今后备考提供相关启示。

一、试卷结构

2015年福建理综高考试卷物理部分延续了往年的试卷结构，共13题，总分120分，分必考题和选考题两部分。必考部分:6道选择题，每题6分，共计36分;非选择题题，其中实验题2道，一小一大，18分，计算题3道，54分，共计72分。选考部分有两个模块（从两个模块中只能任选一个模块进行解答，每一个模块都是两道单项选择题，共12分。）试题类型层次分明，题型模式基本没变。

二、试题分析

2015年福建理综高考试卷物理部分，必考部分各题目所涉及的考点如表1所示。

表1

从知识分布上来看，试题着重考查物理学的基础性知识和重点内容，考查的知识内容分布均衡，核心主干知识内容力学和电磁学含实验96分，力学62分占64.6%，电学34分占35.4%，力学比重较大。

1.创设问题情境，注重思维过程

试题力求创设多角度、多层次的问题情境，全卷试题涉及的情景示意图有一维线、二维面、三维立体空间，旨在摆脱单一思维模式，引导考生积极思考。通过情境创设和方法迁移，注重思维过程，考查考生科学思维的深度、广度和缜密度。

图1

例1（2015福建卷第17题）如图1，在竖直平面内，滑道ABC关于B点对称，且A、B、C三点在同一水平线上。若小滑块第一次由A滑到C，所用时间为t1，第二次由C滑到A，所用时间为t2，小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行，小滑块与滑道的动摩擦因数恒定，则

A.t1＜t2B.t1=t2

C.t1＞t2D.无法比较t1、t2的大小

评析:这是一道以小滑块在粗糙的滑道上运动为问题情景，考查曲面上的摩擦力做功问题，是一个难点问题。对于这个问题情境，利用微元思维，我们先考察AB曲线上的某点P，若该点的曲率半径为ρ，切线与水平方向成θ角，小滑块滑行的速率为vP，曲面对小滑块的支持力为N，假设小滑块与滑道的动摩擦因数为μ，则摩擦力f=μN，方向沿切线方向;根据牛顿运动定律，在P点的径向方向可列出方程:N－mgcosθ=mv2P/ρ，则在AB段，速度越大，滑块受支持力越小，摩擦力就越小。同理，考察BC曲线上某点P，径向方向可列出方程:N′－ mgcosθ=mvP′2/ρ，速度越大，滑块受支持力越大，摩擦力就越大，由题意知从A运动到C相比从C运动到A，在AB段速度较大，在BC段速度较小，所以可以判断从A到C运动过程受摩擦力较小，用时短，选项A正确。

本题根据给定的物理条件创设问题情境，通过半定量和定性分析，利用学科思维方法进行分析、判断、推理。在平常的教学中，教师除了要把知识讲解透彻，更要关注物理学的科学思想方法和思维过程。

2.回归实验本源，注重科学探究

物理学是以实验为基础的科学，实验方法是研究自然科学的最基本的方法之一。实验题加强了对实验基本技能、探究思想和运用已掌握的实验技能解决问题能力的考查要求，通过“探究弹力和弹簧伸长量的关系”和“探究一小电珠在不同电压下的电功率大小”，考查基本仪器的正确使用、实验操作步骤、基本实验原理和方法、数据处理和误差分析等实验探究能力方面进行了较全面的考查。

例2（2015福建卷第19题）（1）某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。

③图2是该同学所描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是____________。

图2

评析:本题是考试大纲规定的分组实验，第3问主要考查实验误差分析和实验评价，考生的答案五花八门，例如:弹簧出了问题，挂的钩码质量不一样，没有考虑弹簧的质量，弹簧伸长量接近上限等答案，甚至还有“没有平衡摩擦力”，“没有考虑空气的阻力”等匪夷所思的错误答案。

实验过程中出现的不完美和误差是科学探究的重要环节。教学中要培养学生误差分析的意识，通过对实验原理、实验条件、实验装置、实验方案、实验仪器、实验操作等方面进行分析，完善实验设计思路，弄清减小实验误差的途径，努力提高实验结果的精准度，最大限度地减少实验误差。

（2015福建卷第19题）（2）某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图2所示，现已完成部分导线的连接。

①实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图2实物接线图中完成余下导线的连接;

图2

图3

②某次测量，电流表指针偏转如图3所示，则电流表的示数为_______A;

③该小组描绘出的伏安特性曲线如图4所示，根据图线判断，将_______只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3V、内阻为1Ω 的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为_______W（保留两位小数）。

图4

评析:本实验是描绘小电珠的伏安特性曲线的实验迁移，实验原理是一致的，第一问是实验仪器的导线连接问题，通常情况下，这类问题答案较多，但本题增加了“要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大”这一条件，使得连接方式就变得单一，避免了盲目地连接线路，使得答案指令性更明确。第二问时电流表的读数问题，比较常规。第三问数据处理和有效数字的表达，电动势为3V、内阻为1Ω的电源组成闭合回路，当外电阻和内电阻相等时，可使小电珠的总功率最大。

探究实验题着重考查数据处理的探究能力，数据处理部分往往是考生实验题失分的主要部分，本部分着重考查学生应用数学处理物理问题的能力，是实验题中的计算问题。因此回归真实数据，体验探究，实事求是，重视数据处理和结果、误差分析，是实验教学的生长点。

3.问题多元表征，凸显能力立意

高考物理试题问题情境的呈现和表述，趋向于问题表征的多元化，凸显能力立意。多元表征包括文字表征、图像表征、函数表征和数学公式表征等，其中图像表征包含图、图片、示意图等，数学公式表征包括符号、方程、表达式等，越来越多的高考试题运用到多种外部表征形式。

图5

例3（2015福建卷第15题）图5为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器T的原、副线圈匝数分别为 n1、n2，在T的原线圈两端接入一电压 u=Umsinωt的交流电源，若输送电功率为P，输电线的总电阻为2r，不考虑其它因素的影响，则输电线上的损失电功率为

评析:本题以远距离输电为问题情境，呈现和表述的表征形式有:文字表征，符合表征（T、n1、n2、P、2r），函数表征（u=Umsinωt），示意图表征（远距离输电示意图）等。高考试题几乎都有两种及两种以上的表征形式。由题意得:原线圈电压的有效值为，理想变压器不能改变功率，所以输送电功率为P，则输电线的电流为I=

高考试题越来越多的呈现多元表征趋势，需要教师在日常教学中加强多元表征教学，对于同一概念或规律的学习，通过采用文字表征定义、函数表征内涵、图像形象示意、数学简练归纳等多种表征形式，培养学生的多元表征能力。

4.重视科学建模，考查学科素养

科学建模就是利用实体模型或过程模型或状态模型等物理模型来帮助解决物理问题的过程，即通过形象思维上升到理性思维的过程。全卷实体模型设置有光滑轨道、粗糙轨道、有轨运动、无轨运动等，涉及到物理模型有:光的色散模型、天体圆周运动模型、理想变压器、导体切割模型、滑块滑板（小车）模型、类平抛运动模型等。

图6

例4（2015福建卷第22题）如图6，绝缘粗糙的竖直平面MN左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，电场强度大小为E，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的小滑块从A点由静止开始沿MN下滑，到达C点时离开MN做曲线运动。A、C两点间距离为h，重力加速度为g。

（1）求小滑块运动到C点时的速度大小vC;

（2）求小滑块从A点运动到C点过程中克服摩擦力做的功Wf;

（3）若D点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置，当小滑块运动到D点时撤去磁场，此后小滑块继续运动到水平地面上的P点。已知小滑块在D点时的速度大小为vD，从D点运动到P点的时间为t，求小滑块运动到P点时速度的大小vP。

评析:带正电的小滑块从A点运动到C点的过程模型是匀变速直线运动，可以用匀变速直线运动规律和动能定理分析，解答题目第二问从A点运动到C点过程中克服摩擦力做的功Wf;小滑块运动到C点时状态模型恰好离开竖直平面MN，即水平方向合外力为零（Bqv=qE），可以分析得出C点时的速度大小vC。紧接着小滑块C点时离开MN做曲线运动，到D点速度最大且同时撤去磁场，从D点运动到P点的过程模型是类平抛运动，根据动能定理和类平抛运动规律联立求解。

科学建模是将复杂问题简单化、形象化、模型化，是揭示原型特征和本质的一种科学思想方法，其主要特点:对实际问题简化为物理原型，再现原型的规律本质。在实际教学过程中要加强科学建模能力的培养，有效提升学生的物理学科素养。

总体来说，2015年福建高考理综试卷的物理试题命题指导思想符合选拔性考试的规律和考试大纲的要求;体现了普通高中物理新课程理念，反映课程标准的整体要求;注重基础知识和基本能力的考查，着重考查考生的科学素养、实验能力、建模能力以及运用所学知识分析和解决实际问题的能力;体现了试卷的选拔功能，同时对中学物理教学具有良好的导向作用。

[1]教育部.普通高中物理课程标准（实验）[S].北京:人民教育出版社，2003.

[2]2015年福建省普通高等学校招生全国统一考试福建省理科综合考试说明[S].福州:福建教育出版社，2015.

[3]罗翀.2012年福建高考物理试题评析与探讨[J].物理教学探讨，2012（11）.

[4]陈成波.2014年福建高考理科综合物理试题评析[J].中学物理教学参考，2014（9）.