1、2016 年上半年中小学教师资格考试物理学科知识与教学能力试题（高级中学）注意事项：1考试时间为 120 分钟，满分为 150 分。2请按规定在答题卡上填涂、作答。在试卷上作答无效，不予评分。一、单项选择题（本大题共 8 小题，每小题 5 分，共 40 分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案字母按要求涂黑。错选、多选或未选均无分。1图 1 所示为高中物理某教科书描述的一个测定反应时间的小实验。做一做测定反应时间日常工作中，有时需要人们反应灵敏，对于战士、驾驶员、运动员等更是如此。从发现情况到采取相应行动所经过的时间叫做反应时间。这里介绍
2、一种测定反应时间的简单方法。请一位同学用两个手指捏住直尺的顶端（图 2.5-2） ，你用一只手在直尺下方做捏住直尺的准备，但手不能碰到直尺，记下这时手指在直尺上的位置当看到那位同学放开直尺时，你立即捏住直尺，测出直尺降落的高度，根据自由落体运动的知识，可以算出你的反应时间。图 1若测得直尺下落的高度为 h，重力加速度为 g，则反应时间为（ ） 。A B C Dgh22h2gh22图 2 所示为学校实验室常见的三孔插座和三角插头。按照规范，插孔、和分别连接（ ） 。A地线、零线和火线 B地线、火线和零线C零线、火线和地线 D零线、地线和火线3某单摆做小角度摆动，其振动图像如图 3 所示，则关于摆
3、球的速率 v 和悬线对摆球的拉力 F说法正确的是（ ） 。At 1 时刻 v 最大，F 最小 Bt 2 时刻 v 最大，F 最大Ct 3 时刻 v 为零，F 最大 Dt 4 时刻 v 为零，F 最小4如图 4 所示，半径为 b 的圆环状导线均匀带电，在垂直于环平面的轴线上有两点 P1 和P2，P 1、P 2 到环心的距离分别为 b 和 2b；设无限远处电势为零， P1、P 2 的电势分别为 和 ，则2为（ ） 。2A3 B C2 D25 255某同学做双缝干涉实验，开始两缝宽度相等，出现了清晰的干涉条纹；然后他将其中一缝的宽度略微调窄，且保持两缝的中心位置不变，则（ ） 。A干涉条纹间距变宽B
4、干涉条纹间距变窄C干涉条纹间距不变D不能发生干涉现象6某一密闭容器内装有一定质量的理想气体，起初处于状态甲，现设法降低气体的温度同时增大气体的压强，达到状态乙，则关于该气体，下列判断错误的是（ ） 。A状态甲的密度比状态乙的大B状态甲的内能比状态乙的大C状态甲的分子平均动能比状态乙的大D从状态甲变化到状态乙的过程中，放出的热量多于外界对气体做的功7在极短的距离上，核力将一个质子和一个中子吸引在一起形成一个氘核，下述说法中正确的是（ ） 。A氘核的能量大于一个质子和一个中子能量之和B氘核的能量等于一个质子和一个中子能量之和C氘核的能量小于一个质子和一个中子能量之和D氘核若分裂为一个质子和一个中子
5、，一定要放出能量8 普通高中物理课程标准（实验） 规定，高中物理课程由共同必修模块和选修模块构成。其中，选修模块涉及的内容，学生可根据兴趣和发展需要选择学习。若某同学希望学习“机械振动”和“机械波” ，他应选学的模块是（ ） 。A选修 3-2 B选修 3-3C选修 3-4 D选修 3-5二、计算题（本大题 1 小题，20 分）9一质点沿 x 轴正方向运动，其速度按 v=k 的规律变化，式中 k 是正常数。当 t=0 时，质x点位于原点 O 处。求该质点的速度及加速度随时间 t 的变化规律。三、案例分析题（本大题共 2 小题，第 11 题 20 分，第 12 题 30 分，共 50 分）10案例
6、：下面是某同学对一道作业题的解答过程：题目：图 5 所示电路中，R 1=340，R 2=230，电源内电阻 r=50。当 S 处于 0 状态时，电压表（可视为理想电压表）的示数为 72V；当 S 与 1 接触时，电压表的示数为示数为 U1=63V，电流表的示数为 I1=0.18A。求：当 S 与 2 接触时，电流表的示数 I2 和电压表的示数 U2 各是多少。解：设电源电动势为 E，当 S 处于 0 状态时，电源处于开路状态，电压表的示数就是电源的电动势，所以 E=72V。当 S 与 2 接触时，由闭合电路欧姆定律得：I 2= AVrRE26.052307由欧姆定律得U2=I2R2=0.26A
7、230=59.8V答：当 S 与 2 接触时，电流表示数是 0.26A，电压表的示数是 59.8V。问题：（1）指出学生解题中的错误，分析错误产生的可能原因并给出正确解法。 （10 分）（2）给出一个教学思路，帮助学生正确解答此类问题。 （10 分）11案例：下面是某老师和学生在课堂上讨论摩擦力问题的教学片段。老师：同学们，大家先看屏幕（图 6） ，谁能说说 A、B 间的摩擦力有多大？图 6学生甲：不知道力 F 有没有把 A 和 B 拉动。学生乙：对！如果 A、 B 间没有相对滑动，A 、 B 之间的摩擦力就是静摩擦力，摩擦力的大小就是 10 牛。如果 A、 B 之间有相对滑动，那摩擦力就是滑
8、动摩擦力，大小为 6 牛。学生丙：没这么简单吧，老师给的好些数据都没用到。老师：对啦！解物理题首先要认真读题，题中给出的数据都是有用的，哪个数据没用到，解答一定有问题，这是大家要掌握的。下面看老师怎样解答这个问题。问题：（1）上述片段中教师的教学有什么不妥之处？（5 分）（2）学生甲、乙、丙的发言反映其物理学习分别存在什么问题？（15 分）（3）设计一个教学片段，帮助学生理解相关问题。 （10 分）四、教学设计题（本大题共 2 小题，第 12 题 12 分，第 13 题 28 分，共 40 分）12阅读材料，根据要求完成教学设计。材料：图 7 所示为高中物理某教科书“自感现象的应用”一节介绍的
9、日光灯电路图。任务：设计一个教学片段，向学生介绍日光灯的工作原理。13阅读材料，根据要求完成教学设计。材料一 普通高中物理课程标准（实验） 关于“抛体运动”的内容要求为：“会用运动合成与分解的方法分析拋体运动。 ”材料二 高中物理某教科书“实验：研究平抛运动”一节的部分内容。材料三 教学对象为高中一年级学生，已学过匀加速直线运动、运动合成等知识。任务：（1）简述什么是物体的平抛运动。 （4 分）（2）根据上述材料，完成“探究物体平抛运动轨迹”的教学设计。教学设计要求包括：教学目标、教学重点、教学过程（要求含有教学环节、教学活动、设计意图等） 。 （24 分）2016 年上半年中小学教师资格考试
10、物理学科知识与教学能力试题（高级中学）参考答案及解析一、单项选择题1 【答案】A。解析：直尺在下落过程中可近似看成是自由落体运动，其初速度为零，加速度为重力加速度 g，根据运动学公式 h= 可知 ，则 A 正确。21gtgh22 【答案】B。解析：三孔插座三个孔的接线特点是左零右火上接地，即左零线（N）右火线（L ）上接地。3 【答案】B。解析：由图可知 t1 时刻、t 3 时刻位移最大，说明摆球在最大位移处，线速度为零，悬线拉力最小，选项 A、C 错误。在 t2 时刻、t 4 时刻位移为零，说明摆球处于平衡位置，摆球速度最大，悬线对它的拉力最大，选项 B 正确，D 错误。故本题选 B。4 【
11、答案】D。解析：建立如图坐标系，电荷元 dQ 在 x 处产生的电势为，则整个圆环在 x 处的电势2xbkdQrdU1222, ,PkQUbb12 225,()PPkQUb。5 【答案】C。解析：双缝干涉的条纹间距由波长、双缝的间距以及双缝到屏的距离决定，本题只改变其中一个缝的宽度，并且双缝中心距离不变，则干涉条纹间距不变。6 【答案】A。解析：由 得 ，温度降低，压强增大，则体积一定减少，气体CTpVpT密度变大，选项 A 错误；理想气体的内能只和温度有关，温度越高，则内能变大，选项 B 正确；理想气体的温度降低则平均动能变小，选项 C 正确；由热力学第一定律U=Q+W ，气体内能减少，则放出
12、的热量一定多于外界对气体做的功，选项 D 正确。7 【答案】C。解析：一个质子和一个中子发生核反应变成一个氘核时，要释放出核能，故选项C 正确。8 【答案】C。解析：选修 3-2 划分为三个二级主题：电磁感应，交变电流，传感器。选修 3-3划分为四个二级主题：分子动理论与统计思想，固体、液体与气体，热力学定律与能量守恒，能源与可持续发展。选修 3-4 划分为四个二级主题：机械振动与机械波，电磁振荡与电磁波，光，相对论。选修 3-5 划分为四个二级主题：碰撞与动量守恒，原子结构，原子核，波粒二象性。二、计算题9 【参考答案】由 v=k ， 可知：xdtv，kdt=kdt 对该式进行积分x初始位移
13、和时间都为 0tkd001x2x=x（t ）24ktv=v（t ）dxv2a=a（t ）2kta三、案例分析题10 【参考答案】（1）学生错误之处在于计算 I2 时没有考虑电流表的内阻；错误原因是学生在分析电路时存在惯性思维，想当然地认为电流表的内阻忽略不计，对电路图、题干的已知条件缺乏正确的分析，对闭合电路欧姆定律的分析不严谨。正确的解法：设电源电动势为 E，电流表内阻为 r，当 S 在 0 处时，电路处于断路状态，此时 E=72V。根据闭合电路欧姆定律得： ，带入数据，r=10 。1RUI所以， 2 720.2530VI ARr。根据欧姆定律得：U 2=I2（R 2+r）=0.25A240
14、 =60 V。所以，I 2=0.25 A，U 2=60 V。（2）教学思路教师：同学们，在大家做题的过程中我看了几位同学的解题过程，发现绝大多数同学都犯了一个错误。接下来我们一起来分析下这道题，这道题是典型的闭合电路欧姆定律的应用。当我们在研究这类题型的时候，大多数同学都会把电流表和电压表当做理想电表，但是大家再看一下这道题的题干，能不能把题中的电表当做理想电表呢？为什么？学生：（思考后）老师，这道题没有说电流表是理想电表，只说了电压表可视为理想电表。教师：嗯，这就是为什么好多人都犯了一个相同错误的原因，好多同学都把电压表和电流表当做理想电表，认为题干没有说明就默认为理想电表。这个观点是不正确
15、的，我们要具体问题具体分析，要时刻有“需不需要考虑电表内阻”的意识。其实这道题是要考虑电流表的内阻的，大家分析下是为什么？学生：老师，我发现了，因为 大于 340 ，所以电流表35018.6321实 AVUR的内阻是需要考虑的，其数值为 10 。我们刚才都忽略了这点，所以我也感觉很奇怪为什么题干还有已知条件没用上。教师：嗯，分析得很对，通过对已知条件的分析我们可以知道电流表是需要考虑内阻的。学生：好的，老师，我们明白了！教师：现在我们把题中电流表内阻这个陷阱解决后，后面就不难解决了。接下来大家继续求解这道题，要细心。11 【参考答案】（1）在上述教学片段中，教师的整个教学过程并没有设置任何教学
16、策略帮助学生达到成功学习的目的，不妥之处主要体现在以下几个方面：提问的引导启发方面：教师对于这个问题，没有帮助学生分析题目信息，而是直接将问题抛给学生回答，没有起到一个良好的引导者的角色，导致学生的学习效果不好。评价反馈方面：教师针对学生的错误答案，没有细致分析其出错原因，学生也不能通过教师的反馈信息获得新的思考，导致学生学水平不高。（2）在新课改的教育背景下，学会学习是每一位学生生存和发展的重要条件，提升自身的学习水平， “以发展为本”是课堂的根本任务，每一位学生都要学会理解和思考，学会掌握和运用，学会分析和归纳，学会探索和发现，学会质疑和批判，学会合作和分享。三位同学在学习物理过程中存在以
17、下问题：甲同学缺乏学习的自主性，是一种机械学习的表现。甲同学在题目出现之后，根据自身以往经验，依靠单纯模仿和记忆，不经过思考，直接得出结论“不知道拉力有没有拉动” ，对于物理学习中的困难没有正确认识，缺乏克服困难的信心。乙同学没有理解静摩擦力的大小，在思考问题时存在思维定势，认为静摩擦力一定等于外力，并没有对于物体的运动状态进行细致的分析，缺乏对于运动过程的感性认识，对于知识应用不灵活。丙同学缺乏学习的自觉性，并没有深入思考，仅仅依靠老师的权威去判断学习的对错，仅仅从“好多数据都没用到”而判断出其他两位同学做法错误，缺乏学习的自觉性。（3）教学片段如下：师：刚才同学们都是针对 A 物体进行受力
18、分析，并分析出 A 物体会受到摩擦力，只是静摩擦力和滑动摩擦力的区別。师：哪位同学能够将受力分析画在黑板上？生 1： BAf F 师：接下来哪位同学能对 B 物体进行受力分析？生 2： Af 师：两位同学的受力分析都很准确，并且力的符号表示也很标准。师：大家思考一下这里的两个摩擦力有什么关系呢？生 3：这里的两个摩擦力是相互作用力，大小相等方向相反。师：A 与 B 之间会不会发生相对滑动呢？生 1：假设 A 与 B 之间发生相对滑动，那么 A、B 间的摩擦力为滑动摩擦力 f= mAg=6 N，经过计算得 aA=2 m/s2，a B=6 m/s2。得出 aAaB，与事实不符，因此 A、B 间不会
19、发生相对滑动，只能把 A、B 两个物体看成一个整体来考虑。师：回答正确，那么这个整体的合外力、加速度各是多少呢？生 2：整体的合外力是 F，加速度是 m/s2。310师：两个物体都是以这个加速度运动，对于 A、B 间的摩擦力，应如何求得呢？生 3：通过牛顿第二定律，f AB=mBa= N。310师：通过这道题同学们要知道，分析物体的运动状态的时候，首先要分析物体的受力情况，并且根据情况适当选取受力对象，特殊情况下我们可以将多个物体看成一个整体来考虑。四、教学设计题12 【参考答案】师：同学们，上节课我们学习了自感现象，自感现象在生活中有很多应用，例如：日光灯，在学习之前，同学们先回顾下什么是自
20、感现象？生：由于线圈本身电流发生变化而产生的电磁感应现象。师：本节课大家一起探讨日光灯是如何利用自感现象来工作的，哪位同学能结合自己的生活经验说一下日光灯的主要部件有什么？生：灯管、镇流器、启动器。师：非常好，说明上节课的知识点掌握得很牢固，并且留心观察日常生活。下面我们就通过多媒体来学习日光灯的主要部件以及各部件的功能特点。（1）灯管：日光灯管是一根玻璃管，内壁涂有一层荧光粉，不同的荧光粉可以看到不同颜色的灯光。灯管内充有稀薄的惰性气体（氩气） ，灯管两端有由钨丝制成的灯丝。（2）镇流器：镇流器是一个带铁芯的线圈，自感系数很大。镇流器的主要作用有：限制灯管的电流，产生足够的自感电动势，使灯管
21、容易放电起燃。（3）启动器：启动器主要是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装有两个电极，一个是静触片，一个是由两个膨胀系数不同的金属制成的 U 型动触片，平常静触片与动触片不接触，有小缝隙，双金属片受热时两金属片膨胀程度不同，下层会膨胀大一些，使 U 型动触片伸展一点与静触片接触。 （在多媒体中播放动画使学生有更加清晰的认识）师：观看完视频和图片，请一位同学在黑板上将日光灯的工作原理图画出来。师：这位同学画得日光灯的工作原理图非常标准，那么请同学们思考一下，当开关 S 闭合，根据之前多媒体中的展示，哪位学生回答一下启动器会如何工作呢？生甲：S 闭合时，电源将电压加在启动器的两电极之间，氖气会放电发出
22、辉光，辉光会产生热量使 U 型触动片膨胀伸长与静触片接触。师：甲同学说得非常细致，S 接通后会使两个触片接通，那么触片接通后会有发生什么呢？生乙：动静触片接通后，灯管两端的灯丝和镇流器的线圈中会有电流流过，有电流通过后启动器的氖气会停止放电，动触片就会冷却恢复原状，两触片会分离，电路就会断开。师：两名学生将电路中的电流是怎么产生的已经说得非常详细了，并且非常准确，之前我们说过日光灯中有一个部件叫镇流器，镇流器的特点是里面有带铁芯的线圈，并且自感系数很大，那么请同桌两人为一个小组讨论一下，日光灯是如何利用自感现象来发光的呢？时间为 5 分钟。师：（5 分钟后）请 1 号小组来说下。小组 1：启动
23、器动、静触片分离的瞬间，镇流器由于自感会产生一个瞬时高压并与电源电压一起加在灯管的灯丝间，使灯管中的氩气导电，气体导电会产生紫外线，就会使涂在灯管上的荧光粉发光。师：1 号小组的讨论很好，已经说出了可见光是如何产生的。那么接下来老师还有一点补充：日光灯点燃后，只允许通过不大的电流。由于灯管正常工作时是气体导电，电阻很小，所以加在灯管两端的电压不能过大（低于 220V） ，日光灯用交变电源供电，正常工作时在镇流器中产生的感应电动势会阻碍电流的变化，此时镇流器就等效于一个大电阻并与灯管串联在电源电压两端，使灯管两端的电压较小也能正常工作。师：结合我们上面所介绍的内容，哪位同学能总结一下镇流器的作用
24、？生丙：（1）启动时，产生瞬间高压；（2）正常工作时，降压限流。师：以上就是本节课所学习的内容，自感现象的应用日光灯的工作原理。13 【参考答案】（1）物体以一定的初速度沿水平方向抛出，如果物体仅受重力作用，这样的运动叫做平抛运动。（2）教学设计如下：实验：研究平抛运动一、教学目标1知识与技能知道平抛运动可以分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。能够设计实验得到物体做平抛运动的轨迹，能够对平抛运动轨迹进行研究得到结论。2过程与方法通过对实验过程的探究，掌握研究平抛运动规律的方法。通过自行设计实验验证平抛运动的规律，体验实验探究的过程。3情感态度与价值观通过实验探究教学，并进行有
25、效的理论联系实际，激发学习兴趣和求知的欲望。以此渗透刻苦学习、勤奋工作的美德教育。通过自己的设计和操作得出结论，学生增强了自信心和成就感，从而更好的学习。二、教学重难点重点：如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线；如何设计实验并操作实验得到平抛运动的抛物线轨迹。难点：如何设计实验并操作实验得到平抛运动的抛物线轨迹。三、教学方法启发式教学法、探究式教学法、图解法。四、教学用具斜槽轨道、小球、木板、白纸、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等。五、教学过程教学环节 教师活动 学生活动 设计意图导入新课复习提问：什么是平抛运动，平抛运动的规律是什么？进而提问平抛运动的轨迹有什么特点，如何判断平抛运动的轨迹是
26、一条抛物线？平抛运动可以分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。进一步思考如何利用数学知识来证明平抛运动的轨迹曲线是否是一条抛物线？既能温故上一节课平抛运动水平方向和竖直方向上的特点，又能思考老师所提问的问题，激发了学生学习探究思考的兴趣。新课教学利用上节课的平抛运动的知识：x=v0t，y= gt2，启发学12生探讨 x、y 之间有什么样的关系？之后展示一张平抛运动的真实运动轨迹曲线图，让同学们选取其中几点并测量相关数据验证该曲线是否是抛物线？1通过代换 t 学生能够得到 y 与 x2 成正比，即 y=ax2，即平抛运动的轨迹一定是一条抛物线。接着学生分组讨论选取其中任意一点坐标
27、进而算出 a 的值，之后再多取几点计算验证得出老师所展示的抛物线轨迹是一条抛物线。2制定计划与设鼓励学生多动脑，将数学与物理巧妙的结合，能提高学生的分析计算能力。通过分组探究实验提高动手操作能力，能科学的描绘出平抛运动物体的轨迹曲线分组实验，按照书本中的参考案例指导组织学生自主探究实验，描绘出一个平抛运动物体的运动轨迹。计实验问题 1：如何确保初速度水平问题 2：实验中需要多次描点，如何保证轨迹的一致性？问题 3：在实验中需要测哪些物理量？需要用到什么器材？小组讨论、阅读教材、交流，汇总设计的方案。方案（1）：利用斜面小槽等器材，让钢球从斜槽上滚下，冲过水平槽飞出后做平抛运动。方案（2）：用数
28、码相机记录平抛运动的轨迹。方案（3）：将装满水的饮料瓶倒置，在瓶塞内插入两根细管，其中一根弯成水平向外喷水。由于器材有限，以方案（1）来做探究实验，方案（2） （3）有条件的同学可以课后进行。以小钢球为实验对象，使其从确定位置滑下获得初速度（思考斜槽的摩擦力对平拋运图。动有无影响） ，建立水平、竖直的直角坐标系，通过描绘平抛运动的轨迹研究水平和竖直两个方向的位移时间关系，获得各分运动的确切情况。巩固提高提问：在大家所得到的物体平抛运动的轨迹中如何计算出该物体水平速度 v0？学生思考得出可以选取一点坐标，利用y= gt2 算得 t 再利用12x=v0t 算出 v0。能进一步巩固学生对平抛运动轨迹的认识，加深他们的理解，并方便以后解题应用。小结作业总结本课所学，让同学们利用前面所提出的方案 2、方案 3 回家实验描绘平抛运动的轨迹。对本节知识进行回顾，思考回答。及时掌握课堂所学，并回家独立实验进一步开拓学生的思维能力和探究能力。六、板书设计实验：研究平抛运动一、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线二、实验描绘平抛运动的轨迹七、教学反思（略）
