2018年上半年中小學(xué)教師資格考試物理學(xué)科知識(shí)與教學(xué)能力試題及答案(高級(jí)中學(xué))

2018年上半年中小學(xué)教師資格考試物理學(xué)科知識(shí)與教學(xué)能力試題及答案（高級(jí)中學(xué)）注意事項(xiàng)：1．考試時(shí)間為120分鐘，滿分為150分。2．請(qǐng)按規(guī)定在答題卡上填涂、作答。在試卷上作答無(wú)效，不予評(píng)分。一、單項(xiàng)選擇題（本大題共8小題，每小題5分，共40分）在每小題列出的四個(gè)備選項(xiàng)中只有一個(gè)是符合題目要求的請(qǐng)用2B鉛筆把答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案字母按要求涂黑。錯(cuò)選、多選或未選均無(wú)分。1．高中物理某教科書中描述的一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)如圖1所示。在振幅較小的情況下，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)?zāi)艹醪降贸龅慕Y(jié)論是A、BA、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤。題f1111'y■■■■■■11■A．周期與擺球的質(zhì)量、振幅、擺長(zhǎng)均無(wú)關(guān)B．周期與擺球的質(zhì)量無(wú)關(guān)，與振幅和擺長(zhǎng)有關(guān)c?周期與擺球的質(zhì)量、振幅均無(wú)關(guān)，與擺長(zhǎng)有關(guān)D項(xiàng)是一個(gè)定量關(guān)系，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)無(wú)法得出，項(xiàng)錯(cuò)誤。故本題選C2．如圖2D項(xiàng)是一個(gè)定量關(guān)系，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)無(wú)法得出，到的拉力隨時(shí)間變化情況可能是（）?！敬鸢浮緾。解析：在起立過(guò)程中，該同學(xué)先向上加速運(yùn)動(dòng)，后向上減速運(yùn)動(dòng)。因此加速度先向上，后向下。可以判斷加速度a向上時(shí)，處于超重狀態(tài)，拉力大于重力，即拉力大于F0；加速度a向下時(shí)，處于失重狀態(tài)，拉力小于重力,即拉力小于F0。故本題選C。

3.登上火星是人類的夢(mèng)想。）若將地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓1表3.登上火星是人類的夢(mèng)想。）若將地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓1表1C火星表面的重力加速度較大D?火星的第一宇宙速度較大B。解析：根據(jù)，可知T=2。故軌道半徑越大，周期越大，即火星的公轉(zhuǎn)周期較大，AB。解析：根據(jù)錯(cuò)誤。根據(jù)，可知a=。故軌道半徑越大，加速度越小，即火星做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度較小，B項(xiàng)正確。根據(jù)行行，可知行行。代入地球和火星各自的質(zhì)量和半徑，可得地球的重力加速度的大小約為9.77m/，行行而火星的重力加速度的大小約為3.69m/，因此地球的重力加速度較大，C項(xiàng)錯(cuò)誤。第一宇宙速度行，代入地行球和火星各自的質(zhì)量和半徑，可得地球的第一宇宙速度的大小約為7.91x103m/s,火星的第一宇宙速度大小約為3.54x103m/s，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.2013年6月11日“神舟十號(hào)”順利升空，標(biāo)志著我國(guó)火箭載人太空飛行有了歷史性的突破。高空實(shí)驗(yàn)火箭起飛前，儀器艙內(nèi)氣體的壓強(qiáng)=1atm，溫度=27^。在火箭豎直向上加速飛行的過(guò)程中，當(dāng)加速度的大小等于重力加速度g時(shí)，儀器艙內(nèi)水銀氣壓計(jì)示數(shù)P=0?6，已知儀器艙是密封的，則此時(shí)艙內(nèi)溫度為（）。A.360KB.180KC.16.2^D.32.4^【答案】A。解析：在火箭豎直向上加速飛行的過(guò)程中，設(shè)水銀氣壓計(jì)的底面積為S,以水銀柱為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析有S-mg=ma。因?yàn)閍=g，所以S=2mg。以密封艙內(nèi)氣體為研究對(duì)象，起飛前，=1atm,=273+=300K；在加速飛行的過(guò)程中，P=gh=0.6，，所以=1.2=1.2atm。因?yàn)閮x器艙是密封的，所以，T1=360K。5?某電阻中通有隨時(shí)間變化的電流i,按每經(jīng)過(guò)24s3所示。該電流的減少一半的規(guī)律變化，初始時(shí)刻電流為72i-IDri-Khi—2472i-IDri-Khi—EFEF,方向水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)：在距離【答案】D。解析：電流從初始時(shí)刻的開(kāi)始變化，每24S減少一半。類比原子的衰變規(guī)律公式，其中t為半衰期。可知，電流的表達(dá)公式為i=，即i=。A6.如圖4所示，空間存在具有水平邊界

EF下方H處有一正方形線框MNPO，MN在線框平面的法線方向與磁場(chǎng)方向平行。將線框以初速度豎直向上拋出。若運(yùn)動(dòng)過(guò)程中MN始終與EF平行磁場(chǎng)中達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)，OP未進(jìn)入磁場(chǎng)。則線框從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)的過(guò)程中，v-tMN在Cv-t圖2像應(yīng)為傾斜的直線，排除A、B。線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，MN切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，MN內(nèi)產(chǎn)生指向M的電流。設(shè)線框的電阻為R邊長(zhǎng)為I，根據(jù)左手定則可知線框受到豎直向下的安培力，大小為。故線框的加速度為a二-（g+）。在上升的過(guò)程中，速度v減小，所以加速度a的大小逐漸減小v-t圖像中的斜率表示加速度，C項(xiàng)正確，D頂錯(cuò)誤。7．某光柵每厘米有3150條刻線，用該光柵做衍射實(shí)驗(yàn)，則在第五級(jí)衍射光譜中可觀察到的最大可見(jiàn)光波長(zhǎng)為（A．3150?B．3174?C．7875?D．6349?【答案】D。解析：由光柵公式入，可知入=（）。當(dāng)在第五級(jí)衍射光譜中可觀察到的可見(jiàn)光波長(zhǎng)取最大時(shí)，=1。光柵常數(shù)a+b=m,代入公式解得入=6349?。8．某放射性元素經(jīng)過(guò)11.4天有的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為（），其中N=，其中N=，t=11．4天，代入公式可求得t=5.7天。CA．3.8天B．5.7天B。解析：由衰變規(guī)律公式C．8.6天D．11.4天AA、B組成,如圖（1）導(dǎo)體A、B之間的電場(chǎng)強(qiáng)度二、計(jì)算題（本大題共1小題，20分）9、球形電容器由兩個(gè)同心的球殼導(dǎo)體，5所示。導(dǎo)體A、B的半徑分別為和RA和，且＜導(dǎo)體A、B在真空中分別帶有電荷+q和-q,求：（10分）（2）該電容器的電容。（10分）2小題,第10題20分,第11題30分,共50分）10．案例：下面為一道物理習(xí)題和某同學(xué)的解答過(guò)程。1）簡(jiǎn)述該習(xí)題旨在幫助學(xué)生掌握的知識(shí)；（4分）2）給出該習(xí)題的正確解答；（6分）3）針對(duì)該同學(xué)的作業(yè)，設(shè)計(jì)教學(xué)片段幫助他解決該問(wèn)題。（10分）（1）該習(xí)題旨在幫助學(xué)生掌握的知識(shí)是開(kāi)普勒第二定律。在時(shí)間極短時(shí)，面積為S=，所以（3）教學(xué)片段：師：因?yàn)樾l(wèi)星做橢圓運(yùn)動(dòng)，所以萬(wàn)有引力的作用是什么？生：萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星做橢圓運(yùn)動(dòng)的向心加速度和切向加速度。師：所以不能用萬(wàn)有引力等于向心力進(jìn)行求解。那么橢圓運(yùn)動(dòng)遵循哪個(gè)規(guī)律呢？生：開(kāi)普勒第二定律，是指同生：知道了。因?yàn)閹煟悍浅：?！看?lái)大家都掌握了。11．案例：下面是李老師講授高中物理“靜電現(xiàn)象的應(yīng)用”一課的教學(xué)片段。李老師：同學(xué)們，前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)電荷在電場(chǎng)中會(huì)受到力的作用。由于金屬導(dǎo)體中也有電荷，如果把一塊金屬導(dǎo)李老師：同學(xué)們，有誰(shuí)想發(fā)表自己的觀點(diǎn)？甲同學(xué)：金屬中有自由電子，在電場(chǎng)力的作用下向左邊運(yùn)動(dòng)，直至到達(dá)金屬板的左邊為止。乙同學(xué)：金屬中的正電荷在電場(chǎng)力，的作用下向右運(yùn)動(dòng)，直至到達(dá)金屬板的右側(cè)為止。李老師：同學(xué)們都說(shuō)得非常好！正是因?yàn)槭艿酵怆妶?chǎng)力的作用，正負(fù)電荷分開(kāi)，從而在左右兩邊就出現(xiàn)了正負(fù)電荷，我們把這些電荷叫作感應(yīng)電荷。我們知道只要有電荷就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，那么感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)就叫感應(yīng)電場(chǎng)。感應(yīng)電荷的電場(chǎng)方向與外電場(chǎng)方向相反，所以最終合場(chǎng)強(qiáng)為零，這時(shí)我們就說(shuō)靜電平衡了。同學(xué)們理解這個(gè)過(guò)程了嗎？同學(xué)：理解了。李老師：接下來(lái)我們學(xué)習(xí)等勢(shì)面，同學(xué)們先閱讀課本。（同學(xué)閱讀，老師巡視）李老師：有誰(shuí)能說(shuō)說(shuō)什么是等勢(shì)面嗎？丙同學(xué)：等勢(shì)面是電勢(shì)相等的面。處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，它的表面是個(gè)等勢(shì)面。丁同學(xué)：老師，靜電平衡的導(dǎo)體，它的內(nèi)部還有電荷嗎？戊同學(xué)：老師我知道，在電場(chǎng)力的作用下，金屬中的電荷被分開(kāi)了，負(fù)電荷只能停留在左邊，正電荷只能停留在右邊，所以中間就沒(méi)有電荷了。李老師：回答得非常好！靜電平衡后，導(dǎo)體內(nèi)部就沒(méi)有凈電荷了。我們繼續(xù)討論等勢(shì)面。問(wèn)題：（1）請(qǐng)對(duì)李老師教學(xué)過(guò)程中的不足進(jìn)行評(píng)述；（10分）（2）指出戊同學(xué)回答中存在的問(wèn)題；（5分）（3）針對(duì)丁、戊同學(xué)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一個(gè)教學(xué)片段或教學(xué)思路，幫助學(xué)生正確理解靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部電荷的分布問(wèn)題?！緟⒖即鸢浮浚?）教師的教學(xué)方式單一。李老師僅僅是讓學(xué)生自由閱讀課本，沒(méi)有采用更多有效的教學(xué)方式促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師的評(píng)價(jià)方式及評(píng)價(jià)內(nèi)容存在問(wèn)題。對(duì)于學(xué)生的回答，李老師只回答好或非常好，沒(méi)有針對(duì)學(xué)生的回答做出指導(dǎo)性評(píng)價(jià)。同時(shí)，在學(xué)生回答或理解錯(cuò)誤時(shí)，也沒(méi)有及時(shí)指出。戊同學(xué)對(duì)靜電平衡的過(guò)程理解錯(cuò)誤時(shí)，老師反而評(píng)價(jià)學(xué)生“回答得非常好”。教師與學(xué)生的互動(dòng)存在問(wèn)題。在學(xué)生交流討論或自由看書時(shí)，教師僅僅是巡視，沒(méi)有給予學(xué)生一定的指導(dǎo)，缺乏交流。（2）靜電平衡時(shí)不是負(fù)電荷全在左邊，正電荷全在右邊，中間沒(méi)有電荷。實(shí)際上，在電場(chǎng)力作用下，金屬中可以移動(dòng)的負(fù)電荷向左移動(dòng)，最后呈現(xiàn)的結(jié)果是金屬左端顯負(fù)電，同理金屬右端顯正電。感應(yīng)電場(chǎng)與在金屬內(nèi)部的外電場(chǎng)大小相等，方向相反。（3）教學(xué)片段：師：從微觀上來(lái)說(shuō)，金屬一般由金屬原子組成，在原子核外是繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的電子。金屬導(dǎo)電時(shí)，是哪一種電荷在移動(dòng)？生：因此金屬導(dǎo)電時(shí)，是核外電子在移動(dòng)，帶正電的原子核不能移動(dòng)。定向移動(dòng)的電子形成電流。師：這位同學(xué)理解得很透徹！金屬中只有原子的核外電子可以移動(dòng)。那么，一塊金屬在外電場(chǎng)的作用下，內(nèi)部是哪種電荷在移動(dòng)？生：負(fù)電荷。師：結(jié)合圖6，大家繼續(xù)想一下，在外電場(chǎng)力作用下，金屬為什么左端顯負(fù)電，右端顯正電？生：右端的負(fù)電荷移動(dòng)到左端，所以右端顯正電，而不是左端的正電荷移動(dòng)到右端。師：那大家想想，什么時(shí)候電荷不移動(dòng)？生：金屬內(nèi)部的感應(yīng)電場(chǎng)與外電場(chǎng)抵消時(shí)，金屬內(nèi)部電荷不移動(dòng)，但中間也是存在電荷的。四、教學(xué)設(shè)計(jì)題（本題共2小題，第12題12分，第13題28分，共40分）12．閱讀材料，根據(jù)要求完成教學(xué)設(shè)計(jì)。材料圖7所示為高中物理某教科書“科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性”一節(jié)中的一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)任務(wù)：（1）這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)可用于什么物理知識(shí)的教學(xué)？（4分）（2）用此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一個(gè)教學(xué)片斷，幫助學(xué)生理解與該現(xiàn)象相關(guān)的物理知識(shí)。（8分）【參考答案】（1）這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)可用于光電效應(yīng)及其影響因素的教學(xué)。光電效應(yīng)是照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象。這種電子稱為光電子。光電效應(yīng)中產(chǎn)生的光電子的初速度與光強(qiáng)無(wú)關(guān)。入射光的強(qiáng)度影響光電流的強(qiáng)度，影響單位時(shí)間單位面積內(nèi)逸出的光電子數(shù)目。入射光越強(qiáng)，飽和電流越大。（2）教學(xué)片段：師：同學(xué)們，我們已經(jīng)知道光具有粒子性，有哪些現(xiàn)象可以體現(xiàn)光的粒子性呢？生：光電效應(yīng)。師：光電效應(yīng)，是照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象。這種電子稱為光電子。那么光電效應(yīng)與哪些因素有關(guān)呢？生1：可能與光的強(qiáng)度有關(guān)。照射光的強(qiáng)度越大，電流越大。生2：可能與光的種類有關(guān)。生3：可能與金屬的種類有關(guān)。師：很好，大家都有自己的想法，我們先用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一下第一個(gè)猜想，剩下的兩種猜想同學(xué)們自行驗(yàn)證，好不好？生：好的。師：現(xiàn)在老師有驗(yàn)電器、鋅板、紫外線燈和導(dǎo)線若干。大家以小組為單位思考、討論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)驗(yàn)證光的強(qiáng)度對(duì)光電效應(yīng)的影響。生：將驗(yàn)電器與鋅板串聯(lián)，用不同強(qiáng)度的紫外線光進(jìn)行照射。師：很好，這種實(shí)驗(yàn)方法是我們常用的哪一種方法？生：控制變量法。師：老師已經(jīng)按照大家說(shuō)的將驗(yàn)電器和鋅板連入了電路，下面來(lái)驗(yàn)證大家的想法是否正確。教師操作：打開(kāi)紫外線燈把亮度調(diào)到最低，驗(yàn)電器出現(xiàn)了偏轉(zhuǎn)。師：這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明了什么？生：紫外線照射鋅板可以產(chǎn)生光電效應(yīng)。教師操作：一點(diǎn)點(diǎn)地調(diào)高紫外線燈的亮度，此時(shí)驗(yàn)電器的偏轉(zhuǎn)角變大。師：這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明了什么？生：隨著入射光的強(qiáng)度增大，電流變大，即單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的電荷變多。師：大家回答得很對(duì)！因?yàn)槿肷涔獾膹?qiáng)度影響單位時(shí)間、單位面積內(nèi)逸出的光電子數(shù)目，所以光強(qiáng)越大，電流越大。下面大家小組思考、討論、設(shè)計(jì)其余兩個(gè)猜想的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。生：好。（學(xué)生思考討論，教師巡回指導(dǎo)）13．閱讀材料，根據(jù)要求完成教學(xué)設(shè)計(jì)。材料一：《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》關(guān)于“電容、電感與交流電”的內(nèi)容的要求為：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解電容器和電感器對(duì)交變電流的導(dǎo)通和阻礙作用。材料二：高中物理某教科書“電感和電容對(duì)交變電流的影響”一節(jié)的部分內(nèi)容。材料三：教學(xué)對(duì)象為高中二年級(jí)學(xué)生，已學(xué)過(guò)交流電、電感、電容概念。任務(wù)：（1）簡(jiǎn)述什么是交變電流。（4分）（2）根據(jù)上述材料，完成“實(shí)驗(yàn)：電容對(duì)交變電流的影響”的教學(xué)設(shè)計(jì)。教學(xué)設(shè)計(jì)要求包括：教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)過(guò)程（要求含有教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)活動(dòng)、設(shè)計(jì)意圖等）。（24分）答案:（1）交變電流指電流的方向隨時(shí)間成周期性變化的電流。交變電流在生活和生產(chǎn)中都有廣泛的應(yīng)用，一般家庭電路和工業(yè)用電都是交流電。（2）教學(xué)設(shè)計(jì)如下：電容對(duì)交變電流的影響一、教學(xué)目標(biāo)【知識(shí)與技能】理解交流電能夠能夠通過(guò)電容的原理，知道容抗的概念及其影響因素。【過(guò)程與方法】通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和已學(xué)習(xí)知識(shí)去分析物理問(wèn)題的意識(shí)?！厩楦袘B(tài)度價(jià)值觀】在用科學(xué)知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生提出科學(xué)猜想，逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)l．知識(shí)與技能：（1）了解交變電流能通過(guò)電器的原理，知道電容器對(duì)交變電流產(chǎn)生阻礙作用的原因。（2）知道用容抗來(lái)表示電容對(duì)交變電流的阻礙作用的大小，知道容抗與哪些因素有關(guān)。2．過(guò)程與方法：通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)，具有根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和已學(xué)習(xí)知識(shí)去分析物理問(wèn)題的意識(shí)。3．情感態(tài)度與價(jià)值觀：在用科學(xué)知識(shí)理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的過(guò)程中，體會(huì)科學(xué)地提出猜想的過(guò)程，逐步具有創(chuàng)新意識(shí)與實(shí)踐能力。二、教學(xué)重難點(diǎn)【教學(xué)重點(diǎn)】交變電流能夠通過(guò)電容器的原理；容抗的概念和影響因素?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】電容器“通交流”的實(shí)質(zhì)。三、教學(xué)過(guò)程教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課導(dǎo)入提問(wèn)引入：l■首先，我們來(lái)回顧一下什是電容器？2.如果將電容器接入直流電路中，電路中有沒(méi)有電流？電容器：任何兩個(gè)彼此絕緣且相隔很近的導(dǎo)體（包括導(dǎo)線）都能構(gòu)成一個(gè)電容器沒(méi)有，因?yàn)殡娙萜髦虚g是絕緣通過(guò)學(xué)生熟悉的知識(shí)進(jìn)行引入，讓學(xué)生感受到物理就在身邊，激起學(xué)生求知的欲望新課講授新課講授：實(shí)驗(yàn)：連接串聯(lián)電路。將燈泡、電容器、開(kāi)關(guān)連在一起。兩個(gè)電路中的電源一個(gè)是直流電源，一個(gè)是交流電源。問(wèn)學(xué)生：如果閉合開(kāi)關(guān)，燈泡會(huì)怎樣？指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)帶領(lǐng)學(xué)生分析現(xiàn)象閉合開(kāi)關(guān)，電源對(duì)電容器充電。若電路中有持續(xù)的電流，則要求電容器不斷地充、放電。交流電源由于電流的方向在不斷改變，因此相當(dāng)于電路中會(huì)有持續(xù)電流；直流電源則不能1ij■刃、學(xué)生猜想：一個(gè)亮；一個(gè)不亮學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：一部分學(xué)生做直流電源的實(shí)驗(yàn)；另一部分學(xué)生做交流電源的實(shí)驗(yàn)學(xué)生討論探究實(shí)驗(yàn)需要讓學(xué)生經(jīng)歷提出問(wèn)題、猜