科學設計試卷藍圖落實考試大綱修訂內(nèi)容
——2017年高考物理試題評析

教育部考試中心

2017年全國高考物理命題堅持立德樹人，突出高考的思想性和育人功能，引導學生科學素質(zhì)的培養(yǎng)?？茖W設計試卷藍圖，落實物理考試大綱修訂的考核要求。試卷在突出基礎性、增強綜合性、加強應用性、體現(xiàn)創(chuàng)新性等方面作出積極的探索，推動物理考試內(nèi)容的改革。采取精準的調(diào)整策略，合理控制試卷難度，適應不同水平考生的實際。

1.堅持立德樹人，展現(xiàn)我國科學技術(shù)的進步

高考物理試題在考查考生科學素養(yǎng)的同時，突出學科的育人功能，發(fā)揮高考的積極導向作用。在試題情境的設計中，注意結(jié)合當代中國的重大科技成果，展示我國科學技術(shù)日新月異的進步。比如，受控熱核聚變裝置旨在為人類提供巨大的清潔能量，是人類解決能源問題的重要途徑；2016年11月，國家重大科學工程“人造太陽”實驗裝置EAST獲得超過60秒的穩(wěn)態(tài)高約束模等離子體放電，成為世界首個實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模運行持續(xù)時間達到分鐘量級的托卡馬克核聚變實驗裝置。全國Ⅰ卷第17題以受控熱核聚變?yōu)楸尘埃疾榭忌鷮﹄司圩兎磻蛺垡蛩固官|(zhì)能方程的理解和運用。試題契合能源問題解決的重大時代命題，展示我國從科技大國邁向科技強國的堅實步伐，增強考生的民族自信心和自豪感，激勵考生勇攀科技高峰。

2017年4月20日，我國成功發(fā)射首艘貨運飛船——天舟一號，它是截至目前我國發(fā)射的體積最大、質(zhì)量最大的航天器；4月22日，天舟一號與天宮二號空間實驗室順利完成首次交會對接，為空間站長期運行打下堅實的基礎。全國Ⅲ卷第14題以此為素材，考查考生對萬有引力定律、勻速圓周運動規(guī)律的理解和運用。試題素材貼近時代，展現(xiàn)我國在航天領域的巨大成就，激發(fā)考生銳意進取、振興祖國的使命感和責任感。

2.創(chuàng)新考查方式，落實高考評價體系要求

2017年高考物理試題突出考查理解能力、推理能力、分析綜合能力、應用數(shù)學處理物理問題的能力、實驗能力等關(guān)鍵能力和學科核心素養(yǎng)。通過創(chuàng)新考查方式，增強考試內(nèi)容的基礎性、綜合性、應用性和創(chuàng)新性，落實高考評價體系要求，提升高考物理的考查效果和選拔功能。

2.1 增強基礎性，考查必備知識和關(guān)鍵能力

高考物理試題加強對基本概念、基本規(guī)律的考查，增強考試內(nèi)容的基礎性，引導學生重視對基本概念、基本規(guī)律的理解和掌握，夯實學科基礎。比如，全國Ⅱ卷第14題通過設計小環(huán)在光滑大圓環(huán)上下落的情境，考查考生對做功概念的理解；全國Ⅲ卷第15題考查考生在具體物理情景中對楞次定律的理解。

高考物理試題注重滲透基本的科學方法，有意識地引導學生運用科學方法分析問題、解決問題，引導學生在學習過程中重視科學方法的理解和運用，并將其內(nèi)化為自身的思維方式，提升學生解決問題的能力。比如，全國Ⅰ卷第 34(2) 題要求考生在對于所學物理知識有深入了解的基礎上，利用對稱性和光路的可逆性確定反射點，這是解決問題的關(guān)鍵所在。全國Ⅱ卷第17題和第18題要求考生運用極值的方法分析問題。

2017年高考物理試題加強對基本實驗技能的考查，引導學生重視基本實驗的學習，激發(fā)學習實驗的興趣，提升實驗技能。比如，全國Ⅱ卷第22題研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度的關(guān)系，考查考生對實驗原理的理解、實驗數(shù)據(jù)的處理等基本實驗技能；全國Ⅲ卷第22題以學生實驗“驗證力的平行四邊形定則”為背景，考查基本儀器的測量、實驗數(shù)據(jù)的處理以及實驗結(jié)果的分析等實驗技能；全國Ⅲ卷第23題考查電學實驗的基本實驗儀器——多用電表，要求考生掌握多用電表的結(jié)構(gòu)和工作原理。通過基本實驗能力的考查，引導中學教學注重實驗教學，加強對學生基本實驗能力的培養(yǎng)。

2.2 增強綜合性，考查綜合能力

2017年物理試題立足物理學科各部分內(nèi)容之間的聯(lián)系，考查考生綜合運用物理學科的概念、規(guī)律分析問題和解決問題的能力，促進考生形成更加全面、完整的認知結(jié)構(gòu)，鼓勵考生從整體上分析各種現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。增強考試內(nèi)容的綜合性，不僅是知識內(nèi)容的綜合，也是各種物理能力的綜合體現(xiàn)。

例1(2017年高考理科綜合全國Ⅱ卷第25題)

如圖1所示，兩水平面(虛線)之間的距離為H，其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強電場。自該區(qū)域上方的A點將質(zhì)量均為m、電荷量分別為q和-q(q>0)的帶電小球M、N先后以相同的初速度沿平行于電場的方向射出。小球在重力作用下進入電場區(qū)域，并從該區(qū)域的下邊界離開。已知N離開電場時的速度方向豎直向下；M在電場中做直線運動，剛離開電場時的動能為N剛離開電場時動能的 1.5倍。不計空氣阻力，重力加速度大小為g。求:

圖1

(1)M與N在電場中沿水平方向的位移之比；

(2)A點距電場上邊界的高度；

(3)該電場的電場強度大小。

本題以兩個質(zhì)量相同、帶有等量異號電荷的小球在重力和電場力作用下沿不同軌跡運動為情境，考查的內(nèi)容涉及運動學、牛頓運動定律、帶電粒子在電場中的運動以及能量守恒等規(guī)律，考查考生的推理能力、分析綜合能力及運用數(shù)學知識解決物理問題的能力，對考生的綜合能力要求較高。

高考物理進一步豐富試題的呈現(xiàn)方式，采用文字、數(shù)據(jù)、圖表等多種方式的融合，增加試題信息的廣度，考查考生從不同的呈現(xiàn)方式和復雜的情境中提取、加工關(guān)鍵信息的能力。比如，全國Ⅱ卷第20題，通過呈現(xiàn)導線框在運動過程中感應電動勢隨時間變化的圖線，考查考生從圖象中獲取信息，并運用電磁感應定律、安培力、運動學公式等進行分析推理的能力。

2.3 增強應用性，注重理論聯(lián)系實際

2017年高考物理試題注重將物理學的基本概念、基本規(guī)律與科研進展、生產(chǎn)實踐、生活實際緊密聯(lián)系起來，通過設置新穎的問題情境，考查考生靈活運用物理知識和方法解決實際問題的能力，引導考生關(guān)心身邊的物理問題，關(guān)注科學的發(fā)展和社會的進步，培養(yǎng)學生學以致用的意識和躬身實踐的能力。

一是聯(lián)系體育運動設計試題。比如，全國Ⅱ卷第24題聯(lián)系2022年北京冬奧會設計冰球運動員進行冰上訓練的情境；全國Ⅰ卷第15題以乒乓球運動中發(fā)球機發(fā)球為背景，要求考生分析不同速度的乒乓球過網(wǎng)和不過網(wǎng)的原因，考查對基本物理概念和規(guī)律的運用。

二是聯(lián)系生活實際設計試題。比如，全國Ⅳ卷第3題利用剎車線的長度來判斷汽車剎車前的速度；全國Ⅱ卷第33(2)題要求考生計算熱氣球的最大載重，引導考生利用所學知識分析生活中的實際問題；全國Ⅱ卷第19題以海王星繞日運行為背景，考查考生對萬有引力定律、機械能等規(guī)律的理解和運用；全國Ⅰ卷第14題以模型火箭升空為素材，考查考生對于動量的基本概念和動量守恒定律的理解能力。

例2(2017年高考理科綜合全國Ⅱ卷第21題)

某同學自制的簡易電動機示意圖如圖2所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來，該同學應將 ( )

圖2

A.左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉

B.左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉

C.左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉

D.左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉

本題以某同學自制的簡易電動機為情境，要求線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來。試題與教材中電動機模型的最大區(qū)別是，題干所給出的模型無法調(diào)整電流的方向，要求考生在所學知識的基礎上，深入理解電動機的工作原理。

三是以科學研究為背景設計試題。比如，全國Ⅲ卷第24題是實際等離子體研究非均勻磁場中的粒子漂移問題的簡化，考查考生對帶電粒子在磁場中運動規(guī)律的理解和運用；全國Ⅲ卷第33(2)題是以實際應用中的麥克勞德真空計為背景，考查考生對氣體定律的理解和掌握。

例3(2017年高考理科綜合全國Ⅰ卷第18題)

掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖3所示。無擾動時，按下列4種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是 ( )

圖3

A B

C D

本題將基礎理論與現(xiàn)代測量技術(shù)相結(jié)合，要求考生通過試題了解掃描隧道顯微鏡需要減弱外界擾動，能夠判斷出有效的磁性渦流阻尼的方法。

2.4 增強探究性和開放性，考查創(chuàng)新意識

探究能力是中學物理教學和高考物理考查的重點。通過設計新穎的實驗情境，以問題為導向，要求考生將物理實驗知識、方法和技能與新的情境相結(jié)合完成實驗，在較高的層次上考查考生的實驗探究能力。

例4(2017年高考理科綜合全國Ⅰ卷第22題)

某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動，用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖4所示。實驗時，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖5記錄了桌面上連續(xù)的6個水滴的位置。(已知滴水計時器每30 s內(nèi)共滴下46個小水滴)

圖4

圖5

(1)由圖5可知，小車在桌面上是________(填“從右向左”或“從左向右”)運動的。

(2)該小組同學根據(jù)圖5的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運動。小車運動到圖5中A點位置時的速度大小為________m/s，加速度大小為________m/s2。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

本題用自制“滴水計時器”計量時間，研究小車在桌面上的直線運動。利用“滴水計時器”研究物體運動與利用“打點計時器”研究物體運動，在實驗方法上具有相似性，因此本題考查考生對實驗方法的遷移能力。試題貼近生活和學生的探究創(chuàng)新實踐活動，激發(fā)學生進行物理實踐探究的興趣，鼓勵學生利用生活中的材料設計器材，提高動手操作能力。試題通過呈現(xiàn)新的情境和新的信息，要求考生利用新信息和所學知識分析、解決問題，這是體現(xiàn)考生探究能力的重要方面。

例5(2017年高考理科綜合全國Ⅰ卷第20題)

在一靜止點電荷的電場中，任一點的電勢φ與該點到點電荷的距離r的關(guān)系如圖6所示。電場中四個點a、b、c和d的電場強度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed。點a到點電荷的距離ra與點a的電勢φa已在圖6中用坐標(ra,φa)標出，其余類推?，F(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點依次經(jīng)b、c點移動到d點，在相鄰兩點間移動的過程中，電場力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd。下列選項正確的是 ( )

圖6

A.Ea∶Eb=4∶1

B.Ec∶Ed=2∶1

C.Wab∶Wbc=3∶1

D.Wbc∶Wcd=1∶3

本題給出靜止的點電荷任一點的電勢和該點距點電荷距離的關(guān)系圖，要求考生從圖象中提取有用的信息，結(jié)合所學的電場強度公式和動能定理求解問題。

增加試題的開放性，對問題進行多角度的討論，是思維開放性、全面性和嚴密性的體現(xiàn)。比如，全國Ⅱ卷第23題利用等電勢的方法測量微安表內(nèi)阻，要求考生提出一條提高測量精度的建議，考查考生的發(fā)散思維。全國Ⅳ卷第12題要求考生分析電路故障，說明產(chǎn)生故障的原因，考查考生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力以及表達交流能力。全國Ⅰ卷第25題要求考生分析不同情形下的物理過程，對考生思維的全面性、嚴密性要求較高。

3.科學設計試卷藍圖，落實考試大綱修訂內(nèi)容

2017年高考物理考試大綱完善考核目標和考查內(nèi)容，將動量、近代物理等知識列為必考內(nèi)容。2017年高考物理試題的設計堅持考試大綱修訂的初衷，通過科學設計試卷藍圖，落實考試大綱調(diào)整內(nèi)容。

3.1 為學生進入高校學習打好基礎

動量和近代物理內(nèi)容有利于完善學生的知識結(jié)構(gòu)，有利于學生理解更深層次的問題，為學生解決問題提供了強有力的工具和方法，是學生進入高校學習的重要基礎。比如，全國Ⅲ卷第20題，引導學生從更高的層面認識牛頓第二定律、動量等相關(guān)力學知識。

3.2 有利于學生認識自然和生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象

動量和近代物理的內(nèi)容與生產(chǎn)實踐、生活實際聯(lián)系密切，學生對于此類現(xiàn)象的分析，有利于豐富和提高學生認識自然、創(chuàng)新實踐的能力。比如，對反沖現(xiàn)象的認識，只有從動量的角度去解釋才能更清晰，2017年全國Ⅰ卷第14題以模型火箭點火升空為背景，全國Ⅱ卷第15題以原子核衰變反應為背景，引導學生運用動量的觀點解釋此類現(xiàn)象。

3.3 從多角度考查修訂的內(nèi)容，引導學生夯實基礎，完善認知結(jié)構(gòu)

2017年高考物理試題從多個角度考查動量的相關(guān)內(nèi)容。比如，全國Ⅰ卷第14題考查動量的基本定義，全國Ⅱ卷第15題和全國Ⅳ卷第1題考查動量守恒定律，全國Ⅲ卷第20題考查動量定理。對原子物理的內(nèi)容也有所考查，如全國Ⅱ卷第15題涉及原子核衰變，全國Ⅲ卷第19題和全國Ⅳ卷第7題考查光電效應的基本規(guī)律。

3.4 合理調(diào)控試題難度

考慮到動量、近代物理的內(nèi)容首次納入到必考范疇，學生復習備考存在一定的困難。在2017年高考物理試題中，適度控制新增內(nèi)容的綜合度和難度，確?？荚嚧缶V修訂平穩(wěn)落地。采取的措施有：一是，4套試卷中新修訂內(nèi)容的考查全部采用選擇題的形式，降低物理過程和數(shù)學運算的復雜性；二是，注重基礎性，重點考查考生對基本概念和規(guī)律的理解，定性判斷的試題較多；三是，提供支撐平臺。比如，動量定理是學生學習的一大難點，在涉及動量定理的考查時，試題也提供了另外的求解途徑。

例6(2017年高考理科綜合全國Ⅲ卷第20題)

一質(zhì)量為2 kg的物塊在合外力F的作用下從靜止開始沿直線運動。F隨時間t變化的圖線如圖7所示，則

圖7

A.t=1 s時物塊的速率為1 m/s

B.t=2 s時物塊的動量大小為4 kg·m/s

C.t=3 s時物塊的動量大小為5 kg·m/s

D.t=4 s時物塊的速度為零

本題要求考生分析在隨時間變化的合外力的作用下，物體速度、動量大小的變化情況，主要考查考生的理解能力和推理能力，涉及動量、沖量和動量定理等相關(guān)知識。考生既可以利用動量定理快速求解，也可以運用牛頓第二定律、運動學公式求解。

4.結(jié)語