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高中教学即将大变脸! 速看高中物理核心素养一览表及考法汇总

教育部考试中心在2018年高考考试大纲中,着重明确了高考“考什么”,即:必备知识、关键能力、学科素养、核心价值。

今年1月,教育部发布《普通高中课程方案和各科课程标准(2017年版)》,此次课程标准的修订力度较大,并首次提出凝练“学科核心素养”。

物理核心素养是什么?

物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面的要素构成。

一、物理观念

包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念等。能用其解释自然现象和解决实际问题;了解相对论和量子力学等现代物理的概念和规律,并能用这些观念描述自然界的图景。

二、科学思维

物理学科核心素养中的“科学思维”包括——

模型建构,即能够分析模型所涉及的各个要素及其结构,使用模型解释物理现象和过程,阐明物理概念和原理,在真实情景中构建模型。

科学推理,即能够正确理解和应用科学思维方法,从定性和定量两个方面进行科学推理、找出规律、形成结论,并能解释自然现象和解决实际问题。

科学论证,即使用科学证据的意识和能力,能运用证据对研究的问题进行描述、解释和预测。

质疑创新的核心是科学创造力。高中物理的科学创造力主要表现在观察与实验、物理知识的学习、物理问题的提出、物理问题的解决、物理创造活动等方面。

三、科学探究

高中生的科学探究能力表现在:

(1)问题:具有科学探究意识,能在学习和日常生活中发现问题、提出合理猜测与假设。如提出或识别可以通过科学探究解决的问题;判断一项探究活动围绕什么问题展开;根据已有研究,提出可以进一步探究的科学问题;针对问题进行合理的猜想与假设。

(2)证据:具有设计探究方案和获取证据的能力,能正确实施探究方案,使用各种科技手段和方法收集信息。如能通过观察、调查和实验等方式获取证据,掌握课程标准要求的实验器材的使用、实验方案的设计和数据的收集方法;以图或表等多种方式呈现收集到的数据。

(3)解释:具有分析论证的能力,会使用各种方法和手段分析、处理信息,描述、解释探究结果和变化趋势,基于证据得出合理的结论。如基于证据,分析相关现象或原因;使用课程标准要求的方法和技术分析数据;对收集到的证据的可靠性进行评估;评价证据是否支持所得出的结论。

(4)交流:具有交流与合作的意愿与能力,能准确表述、评估和反思探究过程与结果。如准确表达自己的探究问题、过程和结果;选择和运用适宜的媒体与他人进行有效交流;对他人的探究过程和结果能提出建设性的意见。

四、科学态度与责任

是指在认识科学本质,理解科学·技术·社会·环境的关系基础上,逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度及责任感,主要包括科学本质、科学态度、社会责任等要素。

物理核心素养怎么考?

一、考查物理观念

例1:一质点做匀速直线运动,现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则( )

A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同

B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直

C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同

D.质点单位时间内速率的变化量总是不变

答案:B、C。

本题考查对物理基本概念、规律的理解,涉及到物理中的核心内容“力与运动关系”。力是改变物体运动状态的原因,物体的运动状态是由力和初速度共同决定的,考查了学生的运动观。

二、考查科学思维

高考题注重考查学生的科学思维方法,主要包括:建模、推理、论证、类比、等效替代、对称、整体、隔离、逆向思维、控制变量、数学归纳等。

例2:利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯,目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍,假设地球的自转周期变小,若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的,则地球自转周期的最小值约为( )

A.1 h B.4 h C.8 h D.16 h

解答本题需要真正理解同步卫星的模型与含义,考查万有引力定律在实际科技中的应用且同空间位置的关系,对学生物理空间建模能力要求较高,建模结果如图1所示。

例3:如图2所示,一带负电荷的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直平面(纸面)内,且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称,忽略空气阻力。由此可知( )

A.Q点的电势比P点高

B.油滴在Q点的动能比它在P点的大

C.油滴在Q点的电势能比它在P点的大

D.油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小

本题考查内容与解题关键包括:(1)充分运用复合场中的等效重力思想, 可类比于倒转过来的抛体运动,根据轨迹对称性可确定电场方向是竖直向下的;(2)考查电场空间模型的构建、等效类比方法;(3)综合考查“力与运动关系”“功能关系”。

三、考查科学探究能力

众所周知,物理学是一门以实验为基础的学科,物理实验题一直是高考的重要考查部分。《考试说明》中明确提出了对实验能力的考查要求:

能独立地完成说明中所列的实验;能明确实验目的;

能理解实验原理和方法;能控制实验条件;

会使用仪器;会观察、分析实验现象;

会记录、处理实验数据,得出结论,并对结论进行分析和评价;

能发现问题、提出问题,并制定解决方案;

能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计性实验。

例4:(10分)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,当要求热敏电阻的温度达到或超过60 °C时,系统报警。提供的器材有:热敏电阻,报警器(內阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9 Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω),单刀双掷开关一个,导线若干。[4]

在室温下对系统进行调节,已知U约为18 V,Ic约为10 mA;流过报警器的电流超过20 mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,在60 °C时阻值为650.0 Ω。

(1)在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线,如图3所示。

(2)在电路中应选用滑动变阻器_____(填“R1”或“R2”)。

(3)按照下列步骤调节此报警系统:

①电路接通前,需将电阻箱调到一定的阻值,根据实验要求,这一阻值为 Ω;滑动变阻器的滑片应置于 (填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是 。

②将开关向 (填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至 。

(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。

本实验题注重对实验操作、基本仪器的使用的考查。命题者试图创设一种真实的实验情景,致力于通过纸笔型的考试考查学生真实的实验能力,从而考查学生对实验原理、方法、实物连接、器材的应用的理解和掌握,达到考查探究能力的目的。

四、通过情景化试题考查科学态度与责任感

例5:现代质谱仪可用来分析比质子重很多的离子,其示意图如图4所示,其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为( )

A.11 B.12 C.121 D.144

本题背景联系现代科技。这类试题可以引导学生关注自然、关注社会、关注人类的共同命运,增强学生将科学服务于人类的社会责任感和使命感,引导学生理论联系实际。

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