高考物理試題中圖表語言考查方式的初步解析

摘 要：圖表語言是物理學(xué)科的三大語言之一，也是高考物理試題靈活度體現(xiàn)的重要指標(biāo)，近年來在高考中扮演著越來越重要的角色.本文以2021年全國乙卷高考試題為例，分別從圖表應(yīng)用層次、各類型圖表語言解析技巧等方面，初步解析高考物理圖表語言的考查方式，以期對廣大考生及物理教師以啟迪.

關(guān)鍵詞：高考物理;圖表語言;解析;圖表演繹;圖型

中圖分類號：G633.7???? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）19-0057-03

作者簡介：王長才（1984-），男，甘肅靜寧人，本科，中學(xué)高級教師，研究方向：物理實驗教學(xué)及高考試題評析.

2021年高考全國乙卷16道物理試題中14道題中有圖表，占總題量的87.5%;有2道題中無圖但需要繪制“草圖”、圖像輔助求解，占總題量的12.5%，一共占總題量的100%.下面從兩個方面解析圖表語言在此卷中的考查方式及解析技巧[1].

1 圖表語言的考查層次

圖表語言的考查層次是不一樣的，根據(jù)考查深度，由易到難，可將圖表題分為三個層次.

1.1 第Ⅰ層次：淺層

此層次考查圖表語言的基本讀圖能力，常見“圖型”為僅需考生簡單推演，便可輔助考生理解題意的物理情境“草圖”、圖像，或不進(jìn)行復(fù)雜的分析及計算，即可從中獲取所需數(shù)據(jù)的圖表等，此層次只需獲得圖表中的表層信息.

1.2 第Ⅱ?qū)哟危褐袑?/p>

此層次考查圖表語言的綜合分析能力，常見“圖型”需要考生比對不同圖片，尋找其間聯(lián)系，或需要考生添加輔助線豐富圖表信息再進(jìn)行分析，或根據(jù)圖像坐標(biāo)軸物理量寫出圖像表達(dá)式輔助分析等[2-3]，進(jìn)而得出圖表中蘊含的較深層次信息.

1.3 第Ⅲ層次：深層

此層次考查圖表語言的遷移應(yīng)用和圖表演繹能力，常見“圖型”為“無圖圖表”題，需要考生根據(jù)題中給出的文字語言自己繪制出情境“草圖”及物理圖像，或根據(jù)題中給出的基本情境圖和文字?jǐn)⑹?，分析演繹出之后的演化過程，并繪制出相應(yīng)的情境“草圖”及物理圖像，這是圖表語言的更深層次應(yīng)用.

按照以上各層次的劃分，可將2021年全國乙卷高考物理試題歸類，見表1.

2 各層次、各類圖表語言題的解析技巧

2.1 第Ⅰ層次

此類圖型題通常會直觀地給出某一過程，或直觀地在圖中顯示出所需數(shù)據(jù)，需要考生宏觀地掌握全圖，由圖解題，是“多疑者”的失分題.

2.1.1 物理情境類

以33（2）題為例，如圖1所示，此題只需根據(jù)題意和原圖簡單推演，便可得到氣體的初始狀態(tài)圖（右圖），進(jìn)而得到A、B氣體的初始狀態(tài)參量，為整個題目的求解打開局面.分析要點在于由已知狀態(tài)推理得到之前狀態(tài).

2.1.2 直觀數(shù)據(jù)類

以17題為例，如圖2所示，此題需要考生宏觀觀圖，敏銳地從1.0、2/3、1/3這三個數(shù)據(jù)中，篩選出2/3和1/3，明確由2/3到1/3經(jīng)歷了一個半衰期，進(jìn)而由橫軸數(shù)據(jù)求解出半衰期為182.4-67.3=115.1d.此題如果沒有找到數(shù)據(jù)規(guī)律，只憑借坐標(biāo)數(shù)據(jù)用公式求解，就會深陷泥潭，與讀圖求解這一考查方向背道而馳.分析要點在于遇到曲線圖像計算題時，不要盲目分析曲線走勢的含義，應(yīng)以圖中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)為突破口.

2.2 第Ⅱ?qū)哟?/p>

此類圖型題需先按照圖表類型將圖分類，再根據(jù)各類型圖的特點分析.

2.2.1 多圖綜合類

以15題為例，如圖3所示，此題需考生把原來兩圖（1）綜合起來，繪制出圖（2），并畫出電場線，就可以輕易分析出M、N兩點電場場強強弱及電勢高低關(guān)系，進(jìn)而分析出電場力與電勢能的大小關(guān)系.分析要點在于將有聯(lián)系的兩圖中的信息結(jié)合到同一圖中，并以此作為邏輯思維發(fā)散的憑據(jù).

2.2.2 輔助線+圖類

以16題為例，如圖4所示，此題需考生在原圖（1）上畫出輔助線，得到分析圖（2），確定圓心位置，再由幾何關(guān)系，確定圓心角大小，得到前后兩次粒子運動的半徑之比，進(jìn)而得到速度之比.分析要點在于合理利用空間幾何關(guān)系，采集相關(guān)數(shù)據(jù)解題.

2.2.3 規(guī)律分布類

以20題為例，經(jīng)過電場方向可能性、帶電粒子受力方向可能性分析，利用牛頓第二定律有

a=Eqm

可發(fā)現(xiàn)比荷相同、電性相同的粒子軌跡相同，粒子可分為三束;發(fā)現(xiàn)比荷相同，電性相反的粒子軌跡關(guān)于x軸對稱;發(fā)現(xiàn)比荷越大，a越大，彎曲程度越大.對應(yīng)到圖5中，用刻度尺量一下，可發(fā)現(xiàn)A、D圖像具有所需的對稱性和彎曲程度分布規(guī)律，符合題意.分析要點在于手、眼、心高度配合，用刻度尺量，用眼觀察，用心印證.

2.2.4 受力分析+單一過程類

以14題為例，如圖6所示，此題需考生先采用整體法受力分析，當(dāng)撤去推力后，原圖（1）變?yōu)閳D（2），整個系統(tǒng)所受合力為0，滿足動量守恒的條件;再用隔離法受力分析，發(fā)現(xiàn)滑塊與小車間存在滑動摩擦力，得到機械能不守恒的結(jié)論.分析要點在于排除原圖（1）的干擾，得到無外力圖，再受力分析.

2.2.5 表達(dá)式+圖像類

以23題為例，如圖7所示，此題需考生先觀察坐標(biāo)系，根據(jù)原圖中橫縱坐標(biāo)軸對應(yīng)的物理量U（或1U）和R，再根據(jù)題意分析出這兩個物理量間的原始表達(dá)式：

E=U+URVR0RV+R0（R+r）

推導(dǎo)出吻合圖像物理量關(guān)系的表達(dá)式：

1U=1E+RV+R0ERVR0r+RV+R0ERVR0R

得出圖像斜率k=RV+R0ERVR0 和縱軸截距1U0=1E+RV+R0ERVR0r，進(jìn)而根據(jù)圖像的斜率和截距的數(shù)據(jù)，求解出E和r的大小.在求解時，一定要注意原點的坐標(biāo)是否為（0，0），如果不是，需將圖像做出如分析圖（2）所示的改變，以正確得到斜率與截距的大小.分析要點在于找到直線圖像的函數(shù)表達(dá)式，再根據(jù)表達(dá)式中的常數(shù)與圖像中的斜率、截距之間的聯(lián)系解題.

2.3 第Ⅲ層次

此類圖型題通常具有較復(fù)雜的過程，需要根據(jù)研究對象的受力和運動特點，將復(fù)雜過程拆分成規(guī)律單一的子過程，厘清每一個子過程和子過程間的臨界狀態(tài)，通常需要借助于“情境草圖”、受力分析圖、運動圖像求解.

2.3.1 無圖—有圖類

以19題為例，如圖8所示，此題需要考生根據(jù)題中的文字語言，繪制出物體運動過程中的“情境草圖”、受力分析圖和v-t圖像，用這些直觀的圖表語言，來幫助厘清兩運動過程及其臨界點，避免出現(xiàn)思維盲點，從而正確解題.分析要點在于動手制圖，以圖為憑，保證思維邏輯的正確性.

2.3.2 圖表演繹類

以25題為例，此題需要考生耐心分析導(dǎo)體棒CD和導(dǎo)體框EF經(jīng)歷的四個運動子過程，如圖9所示，并對每一個子過程及其之間的臨界點受力分析，如圖10所示.由圖9及圖10中導(dǎo)體框勻速運動過程及其與加速運動過程之間的臨界狀態(tài)，再推演、分析運動過程，繪制出CD、EF的v-t圖像，如圖11所示，則此題已無障礙.分析要點在于克服畏難情緒，以圖為基，化繁為簡，逐點突破，點點結(jié)合，演繹出最終圖像，則難題解矣.

3 結(jié)束語

從以上分析不難發(fā)現(xiàn)，圖表語言在高考試題中的地位已不亞于文字語言，圖表語言解題的便利性和直觀性更優(yōu)于文字語言和符號語言，這應(yīng)引起廣大考生和物理老師的高度重視，在整個高中階段，應(yīng)該有針對性地學(xué)習(xí)和研究圖表語言.高中物理圖表語言雖然五花八門，但其考查深度層次明晰，每個層次中又有各具風(fēng)格的圖表類型，每種圖型又有相應(yīng)的應(yīng)用規(guī)律及解析技巧，其沒有獨立于文字語言和符號語言，與各版塊內(nèi)容息息相關(guān).相信在師生的共同努力下，圖表語言不僅不再是我們解題的障礙，還將是我們應(yīng)對靈活度日漸增高的物理高考試題的又一強力支撐.

參考文獻(xiàn)：

[1]張茂昌.走出高中物理教學(xué)難的誤區(qū)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2016.

[2]魏嵋.關(guān)于物理學(xué)科語言與學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)問題的探究[J].物理通報，2007（11）：23-24.

[3]高彤彤，任新成.關(guān)注中學(xué)生物理語言的“語感”培養(yǎng)[J].物理通報，2014（09）：41-43.

（收稿日期：2021-07-19）