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落实核心素养培养物理能力以年高考全国各套试(2)

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由该式可知轨道半径R越小，向心加速度a越大，因此选项A正确，选项B错误；

在金星、地球和火星绕太阳公转的过程中，万有引力提供公转所需的向心力，可得

由该式可知轨道半径R越小，运行速率v越大，因此选项C，D都错误.

【例4】(2019年高考北京卷第18题)2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星(同步卫星).该卫星( )

A.入轨后可以位于北京正上方

B.入轨后的速度大于第一宇宙速度

C.发射速度大于第二宇宙速度

D.若发射到近地圆轨道所需能量较少

解析：本题以我国发射第45颗北斗导航卫星为命题背景，北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施[3,4].本题考查了同步卫星以及第一宇宙速度、第二宇宙速度的相关知识，属于较易题目，具体解法如下：

地球同步卫星的特点：①轨道平面一定，轨道平面和赤道平面重合；②周期一定，与地球自转周期相同，即T=24 h=86 400 s；③角速度一定，与地球自转的角速度相同；④高度一定，卫星离地面高度约为地球半径的5倍；⑤绕行方向一定，与地球自转的方向一致.所以同步卫星在入轨后是不可能位于北京正上方的，因此选项A错误.

关于第一宇宙速度和第二宇宙速度：第一宇宙速度是卫星的最小发射速度、最大运行速度，所以该地球同步卫星在入轨后的速度不可能大于第一宇宙速度，因此选项B错误；第二宇宙速度又被称为“逃逸速度”，卫星脱离地球引力的最小发射速度，即卫星的运行速度达到第二宇宙速度(11.2 km/s)时，卫星会脱离地球的引力，成为围绕太阳运行的卫星.所以该卫星的发射速度一定小于第二宇宙速度，因此选项C错误.

将卫星发射到越高的轨道克服引力所做的功越大，所以发射到近地圆轨道所需能量较小，因此选项D正确.综上所述，本题应选择选项D.

【例5】(2019年高考江苏卷第4题)1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动.如图2所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1和v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G.则( )

图2 例5题图

解析：本题以我国发射的第一颗人造地球卫星——“东方红一号”为命题背景，考查学生综合运用万有引力定律、开普勒第二定律以及卫星变轨运动中的能量关系解题的能力[5].具体解法如下：

开普勒第二定律指出：“对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积”，所以“东方红一号”人造地球卫星在近地点的运行速度比在远地点的运行速度快，即

人造地球卫星在变轨过程中，由“小轨道”变到“大轨道”时必须加速，所以在同一点，椭圆轨道的速度大于圆轨道上的运行速度，即

综上所述，选项B正确.

2 物理学科核心素养评价

2016年9 月13 日，中国学生发展核心素养研究成果正式发布.学生发展核心素养，主要指学生应具备的，能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力.物理学科核心素养是物理学科育人价值的集中体现，是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品质和关键能力，是学生通过物理学习形成的带有物理学科特质的品质.物理学科核心素养，分为物理观念与应用、科学思维与创新、科学探究与交流、科学态度与责任4个方面.具体内容如图3 所示.

图3 物理学科核心素养框架

下面我们以2019年高考全国Ⅰ卷的万有引力试题为例来谈一谈高考试题与核心素养的评价过程.评价过程如表1所示.

科学思维是人们对客观事物进行分析、推理，从而概括、总结出事物的本质及内在规律等科学的思维及方法，是物理教育中特别关注的一个方面.培养学生的科学思维是物理课中非常重要的任务，也是此次课程改革的重点.科学思维的培养是物理教学的核心.在2019年高考全国各套物理“万有引力与航天”试题中，都体现出了科学思维的培养.

题目求解过程素养要素素养类型学业质量选项A 根据a-x图像得出a与x的关系式,根据斜率与截距的含义,对应得出结论能对物理现象进行分析和推理,获得结论科学思维(科学推理)水平2选项B 构建“弹簧”模型,利用胡克定律,得出结论能根据题目给出的条件,利用物理定律进行问题推导,得出结论科学探究(问题)水平2 能将实际问题中的对象转换为物理模型科学思维(模型建构)水平4选项C 综合运用万有引力定律以及能量部分的知识,解决问题,得出结论能从多个视角审视物理问题,解决问题科学思维(科学推理)水平3选项D 运用简谐运动的运动特点,以及运动的对称性思想,解决问题,得出结论能够根据已有的运动规律,根据题目叙述,得出结论科学思维(科学推理)水平2

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