从习题视角看物理学科的核心素养

由天下分享时间：2025/1/24 2:36:02 加入收藏我要投稿点赞

从习题视角看物理学科的核心素养的提升

李辉

物理学科的核心素养的提出旨在让学生通过物理课程的系统学习过程，逐步获得适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，然而学生对物理学科的学习是通过理性的物理概念和规律的逻辑推理演绎，并辅助于感性的生活经验和实验现象不断积累的认知过程。其学习的最终目的是衍生出带有物理学科特性的品质，这是学生科学素养的关键成分。

学习过程中，学生广泛接触的是物理习题，所以课堂教学中善于引导学生对习题中的核心素养的提炼与分析则是物理课堂教学的关键。本文将从习题角度分析物理核心素养的落实。

物理学科的核心素养包括：物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任四个方面，下面逐一阐述。一、物理观念

需要学生通过对物理概念或规律感性认识最终能在头脑中进校提炼和升华。能用这些观念描述自然界的图景。该方面的优秀习题定会在深层次的理解上进行设置.

【案例1】（课标全国卷2012，14）

伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础。早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是（）。 A: 物体抵抗运动状态变化的性质是惯性 B: 没有力作用，物体只能处于静止状态

C: 行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性

D: 运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动

【答案】AD

惯性概念是学生对物体间的相互作用及物质运动把握的关键。学生学习过程中容易混淆力与惯性的区别，把握不准影响运动的核心因素。保持原有运动状态（反抗运动状态的改变）的属性属于物体本身的属性，而改变物体的运动状态则是力的作用效果。本题的AC选项的设置可以帮助学生较好的理解运动状态保持与改变的内涵。

【案例2】（课标全国卷2015，19）

1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在

磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是 A.圆盘上产生了感应电动势

B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动

C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动

【答案】AB

本题以阿拉果圆盘为载体，考察学生对电磁感应现象的理解。阿拉果圆盘实验是人类第一次观察到的电磁感应现象，在物理文化中有着举足轻重的作用，对实验现象的合理解释需要学生综合理解“感生感应电动势”与“动生感应电动势”的感念及产生条件。这是学生在该部分学习

过程中较难理解的物理概念的比较与辨析。学生对圆盘内涡电流的分布情况更是迷惑不解，很难达到学科素养中提到的对核心物理概念的内化与升华。

在对物理概念内涵和外延的理解上是一道不错的考题。学生容易受法拉第圆盘（图2）的影响，学生普遍认为圆盘中无感应电动势的产生，而漏选A选项。究其原因是对闭合回路的理解有偏差。圆盘上产生感应电流，使得其周围产生磁场，则磁针在磁场力的作用下开始转动，故B正确，D错误；在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量为0，理解需要抓住关键词“整个磁场”故C错误； 2、科学思维

从物理学的学科视角出发来认识客观事物的本质属性、内在规律及相互关系，需要学生在物理学习过程中不断地从经验事实建构理起理想模型。是分析综合、推理论证等科学思维方法的内化；是基于事实证据和科学推理对不同观点和

结论提出质疑、批判，进而提出创造性见解的能力与品质。“科学思维”主要包括模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等要素。【案例3】（课标全国卷2016，19）

（多选)如图所示，一光滑的轻滑轮用细绳OO′悬挂于O点；另一细绳跨过滑轮，其一端悬挂物块a，另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b。外力F向右上方拉b，整个系统处于静止状态。若F方向不变，大小在一定范围内变化，物块b仍始终保持静止，则( ) A．绳OO′的张力也在一定范围内变化 B．物块b所受到的支持力也在一定范围内变化 C．连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化 D．物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化【答案】BD

本题以力学平衡问题为载体，考查考生利用平衡条件通过推理解决问题的

能力，

借助“整体法”、“隔离法”等物理方法的运用，考查考生的基本科学素养。由于物体a、b均保持静止，各绳间角度保持不变，对a受力分析得，绳的拉力T＝mag，所以物体a受到绳的拉力保持不变。由滑轮性质，滑轮两侧绳的拉力相等，所以连接a和b绳的张力大小、方向均保持不变，C选项错误；a、b受到绳的拉力大小、方向均不变，所以OO′的张力不变，A选项错误；对b进行受力分析，如图所示。由平衡条件得：Tcos β

＋f＝Fcos α，

Fsin α＋FN＋Tsin β＝mbg。其中T和mbg始终不

变，当F大小在一定范围内变化时，支持力在一定范围内变化，B选项正确；摩擦力也在一定范围内发生变化，D选项正确。

通过高中阶段的学习，学生应具有建构理想模型的意识和能力；能正确运用科学思维方法，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；具有使用科学证据的意识和评估科学证据的

能力，能运用证据对研究的问题进行描述、解释和预测；具有批判性思维的意识，能基于证据大胆质疑，从不同角度思考问题，追求科技创新。

3、实验探究

提出物理问题，形成猜想和假设，获取和处理信息，基于证据得出结论并做

出解释，以及对实验探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。通过高中阶段的学习，学生应具有实验以问题为导向，敏锐地抓住条件信息进行问题探究的意识，能用科学理论思考和解决日常生活中发现问题；在不断的实验探究中，积累并形成属于学生自己的正确探究方案，包括：使用各种科技手段和方法收集信息；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、解释实验

探究结果和变化趋势；具有合作与交流的意愿与能力，能准确表述、评估和反思实验探究过程与结果。

【案例4】（2017课标全国卷Ⅰ,23）

某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：

小灯泡L（额定电压3.8V，额定电流0.32A）电压表V（量程3V，内阻3kΩ）电流表A（量程0.5A，内阻0.5Ω）固定电阻R0（阻值1000Ω）滑动变阻器R（阻值0～9.0Ω）电源E（电动势5V，内阻不计）开关S；导线若干．（1）实验要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图．

（2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所示．

由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻（填“增大”“不变”或“减小”），灯丝的电阻率（填“增大”“不变”或“减小”）．

（3）用另一电源E0（电动势4V，内阻1.00Ω）和题给器材连接成图（b）所示的电路图，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为 W，最大功率为 W．（结果均保留2位小数）

本题以学生最为熟悉的研究小灯泡的伏安特性的实验为载体，考查学生对基

本的电路设计、数据利用和分析、系统误差的分析处理等科学品质。

【解析】对于第一问，从0V开始测量，使用分压接法。电压表量程3V不足，必须对电表进行改装，串联1000?的定值电阻

R0，改装成4V的电压表。

RL?3.8?11.875??RA.RV?0.5?40000.32，属于小电阻，使用外接法。

高考的实验题目，有较大的区分度，这一点对于所有学生来说属于物理学科在这一知识点上的基本要求，但需要考生在审题的基础上抓住“实验要求能够实现在0～3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量”的要求特点。

对于第二问，是对学生看图、识图、分析图像信息能力的简单考查，属于数据分析能力的要求，从图可得，小灯泡电阻增大，

RL??LS，可得电阻率增大。

对于第三问，对于绝大多数学生而言，难度较大，考题的本身是对学生数据分析综合能力的考查，包括会从理论上分析基于物理原理（闭合电路欧姆定律）的变量之间的解析式和图像的对于分析；利用结论构造图像辅助问题的解决能力；图像交点的信息分析和处理能力等等。作答本题，需要在图像中描绘出如下图所示的辅助线。