立足经典模型 指向核心素养——山东省2020年高考物理试题第16题评析及备考建议

V 〇1.50 No .5May .2021
教学参考
试题研究
立足经典模型指向核心素养
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山东省2020年高考物理试题第16题评析及备考建议
崔立香
(山东省青岛市西海岸新区实验高级中学山东青岛266400 )
文章编号：l 〇〇2-218X ( 2021)05-0057-02
中图分类号：G 632.479 文献标识码：B
2020年，山东省首次实施“3 + 3”模式的新高 考，理科综合解体，各学科单独命题。

物理试题以 必备知识考查为基础，以学科核心素养考查为导 向，更加凸显了高考的评价和选拔功能。

其中，第 16题属于综合性、应用性、创新性的题目，以单板 滑雪“U ”形比赛池为素材创设生活实践问题情境， 考查理解、模型建构、推理论证等关键能力，考查物 理观念、科学思维、科学态度和责任等核心素养。

一、试题及解析
试题单板滑雪“U ”形池比赛是冬奥会比赛 项目，其场地可以简化为如图1甲所示的模型：“ U ”形滑道由两个半径相同的四分之一圆柱面轨道 和一个中央的平面直轨道连接而成，轨道倾角为 17.2°。

某次练习过程中，运动员以V M = 10 m /s 的 速度从轨道边缘上的M 点沿轨道的竖直切面A B - C D 滑出轨道，速度方向与轨道边缘线A D 的夹角 a = 72.8°，腾空后沿轨道边缘的/V 点进人轨道，如 图1乙为腾空过程左视图。

该运动员可视为质点， 不计空气阻力，取重力加速度的大小g = 10 m /s 2, sin 72. 8。

=0. 96，cos 72. 8。

=0. 30。

求:
(1) 运动员腾空过程中离开A D 的距离的最大
值L
(2) M 、iV 之间的距离L 。

解析（1)在M 点，设运动员在A B C D 面内垂
直A D 方向的分速度为，由运动的合成与分解规 律得
巧=t;M Sin 72.8°
①
设运动员在面内垂直A D 方向的分加 速度为A ，由牛顿第二定律得
mg cos 17. 2° = ?wa 1
②由运动学公式得
d
=
f
③C id \
联立①②③式，代人数据得d =4. 8 m
④
(2)在M 点，设运动员在A B C D 面内平行AD 方向的分速度为，由运动的合成与分解规律得巧=fjwC 〇s 72. 8° ⑤
设运动员在A B C D 面内平行A D 方向的分加 速度为a 2，由牛顿第二定律得
mgsin 17. 2° = ma 2
设腾空时间为t ，由运动学公式得
2vi
t =—
L = v 2t +-^-a 2t 2
联立①②⑤⑥⑦⑧式，代人数据得
L = 12 m
评析本题若将斜抛运动在水平方向和竖直
方向上分解，会增大计算量和计算难度，耗费时间 和精力，求解相对困难。

二、试题评析
1.考查主干知识，指向物理观念
本题是一道力学综合题，考查了力的分解与合 成、运动的分解与合成、牛顿运动定律、抛体运动的 规律等主干知识，符合“物理学科考试内容应聚焦 高中物理学科的必备知识，突出主干内容”的要求， 旨在引导学生从运动与相互作用观念思考问题，用 所学的物理概念和规律解决问题，促进学生物理观
念的形成与发展。

⑥
⑦
⑧
m
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教学参考第50卷第5期2021年5月
试题研究
2.显化问题分析，指向科学思维
科学思维要求我们采用严谨求真、实证性的逻 辑思维方式应对各种问题。

本题要求学生具有较强的思维能力。

将运动员的运动还原成抛体运动模型之后，问题的难点在于：求运动员腾空过程中离开A D距离的最大值和M、N之间的距离L时，应将运动如何分解？如果按常规将斜上抛运动沿水平和竖直两个方向进行分解，只能实现“化曲为 直”，不能实现“化繁为简”。

在一个问题中，运动如 何分解需要根据所求问题灵活选择。

本题最恰当 的方法是在沿边缘线A D方向和垂直于边缘线AD 方向分解，但这并不是斜抛运动的常规处理方法，学生很容易混渚斜面倾角和速度与边缘线夹角等几何关系，导致运算错误。

解决这一问题有一个“诀窍”，就是把试卷逆时针旋转17.2°，相当于求水 平面上的斜抛运动的最大高度和水平位移，问题就 迎刃而解了。

3. 强化实践应用，指向科学态度与责任
本题创设了单板滑雪“U”形池比赛这一与体育运动相联系的物理情境，考查学生运用物理概念、物理规律分析解决实际问题的能力，突出了“应 用性”。

引导学生关心身边的物理现象和物理问题，关注社会的发展和进步，体会物理在生活生产中的应用价值，激发学习物理的兴趣，有利于学生树立将科学知识应用于S T S E的信心，逐渐形成对 科学技术的正确态度和责任。

三、试题溯源
题源1人民教育出版社出版的普通高中教科书《物理》必修第二册第20页第7题
跳台滑雪是一种勇敢者的滑雪运动，运动员 穿专用滑雪板，在滑雪道上获得一定速度后从跳台飞出，在空中飞行一段距离后着陆。

现有某运动员从跳台a处沿水平方向飞出，在斜坡6处着 陆，如图2所示。

测得a、6间的距离为40 m，斜坡 与水平方向的夹角为30°，试计算运动员在a处的 速度大小和在空中飞行的时间。

不计空气阻力，g 取 10 m/s2。

教师启发有兴趣的学生可以计算一下运动员在空中离坡面的最大距离。

分析本题计算运动员在a处的速度大小和在空中飞行的时间属于基础题目，“计算一下运动员在空中离坡面的最大距离”正是山东高考第16
题逆时针旋转17. 2°之后的原型。

第16题充分体
现了考查基础知识，回归教材的命题思路，而“有兴
趣的同学可以”则启示我们备考过程在回归基础、
深挖教材的同时一定要因材施教，有效推进分层教
学，并注意题目的横向拓展和纵向联通，回归且
创新。

图2
题源2 2019年普通高等学校招生全国统一
考试（全国卷n)理科综合（物理部分）
如图3甲所示，在跳台滑雪比赛中，运动员在
空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑
翔的距离。

某运动员先后两次从同一跳台起跳，每
次都从离开跳台开始计时，用r表示他在竖直方向
的速度，其图像如图3乙所示A和是他落
在倾斜雪道上的时刻。

则 （）
A. 第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小
B. 第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大
C. 第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大
D. 竖直方向速度大小为％时，第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大
答案BD
四、备考建议
1.注重必备知识的夯实，突出学科主干内容
李克强总理在2021年全国两会上对青年学生
说“不管你将来从事什么职业，有什么样的志向，一
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V〇1.50No.5
May.2021糾f教学参考
试题研究拓展试题研究深化深度学习
于勇
(西安交通大学附属中学陕西西安710043)
文章编号：l〇〇2-218X(2021)05-0059-03 中图分类号：G632. 479 文献标识码：B
摘要：以一道试题讲评的课堂教学为例，建构以学生问题为起点、以学科问题为基础、以教师问题为引导的“深度学习”试卷讲评课，实现课堂教学中师生共同的深度学习。

关键词：深度学习；试题讲评；课堂教学
深度学习是建立在理解的基础上，通过解决真 实问题进行的可迁移和应用的学习。

那么，如何建 构深度学习的课堂教学，笔者以为：①应以学生存 在的问题为起点，铺设学生问题与学科问题的路径；②以学科问题为基础，搭建学生对真实问题从物理“观念、思想和方法”理解的阶梯；③在教师的 引导下，建构基于培养学生学科核心素养的高阶思 维，实现在课堂教学中师生的共同深度学习。

下面 以一道试题讲评的课堂教学为例，探索建构“深度 学习”的课堂教学。

例1小车M=l k g静止在光滑水平地面上，其左侧有一颗插人地面的销钉（可确保小车不会向
定要加强基础知识的学习，打牢基本功和培育创新 能力是并行不悖的”。

必备知识的积累是形成关键 能力和学科素养的基础，它是由物理学科的基本概 念、基本定理与基本定律等组成的基本知识体系。

备考过程中，教师一定要引领学生利用各种科学有 效的方法和途径大力夯实必备知识，强化主干内 容，培养关键能力，顺应高考导向，切忌偏离国家课 程实施方向，盲目拔高。

2.注重经典模型的构建和还原，强化问题解决
物理学科中的经典模型，几乎承载了所有的物 理规律。

例如，研究动量守恒用的人船模型，研究 竖直平面内的圆周运动用的绳球模型、杆球模型，研究能量转化和守恒用的子弹打木块模型等；引领 学生体验经典模型的构建过程，强化对经典模型的 深人认识和理解，这是学生能否将新颖多变或者陌 生复杂的物理情境还原成经典模型，进而轻松解决左运动），小车上表面由两段光滑圆弧夹一段粗糙
水平轨道构成，如图1所示。

已知圆弧B C所对应
的圆心角0 =37°、半径亿=2. 75 m，C D的长度L
=1m、动摩擦因数"=0.5,四分之一圆弧D E半
径i?2=〇. 3 m。

一小滑块w=l k g(视为质点）从某
一高度处的A点以大小z;。

= 4 m/s的速度水平抛
出，恰好沿切线方向从B点进入圆弧轨道，重力加
速度取 g=l〇m/s2，sin 37° =0. 6，cos 37。

=0. 8,空
气阻力不计，求：
(1)小滑块刚进人圆轨道B C时的速度
(2)小滑块从£端冲出后，上升到最高点时距 E点的竖直高度
问题的前提。

本题要求学生将滑雪运动还原为斜
面上的斜抛运动，再还原至水平面上的斜抛运动，
这一解题技巧（将图逆时针转动17. 2°)就是基于对
斜抛模型的深刻把握和灵活驾驭，只有这样才能直
面并强化真实问题的解决，完成由“解题”向“问题
解决”的提升。

3.注重思维路径的探析，形成科学方法
思维路径是人脑中的预测能力系统，在大脑中
能产生朝向目标进而实现目标的计划和方法。

例
如，解决本题需要快速阅读;快速融人物理情境；快
速提取有效信息；快速构建并还原模型；快速梳理
相关知识;快速利用规律求解问题。

这就需要在日
常教学中引导学生质疑、探究、推理、论证、归纳、整
合，形成科学方法体系，这是发展科学思维的重要
途径。

(本文编辑：王萍）
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