2015年下半年中學(xué)教師資格認(rèn)定考試高級物理學(xué)科知識與教學(xué)能力

2015年下半年中學(xué)教師資格認(rèn)定考試（高級物理學(xué)科知識與教學(xué)能力）真題試題(題后含答案及解析)題型有：1.單項選擇題2.簡答題3.案例分析題4.教學(xué)設(shè)計題單項選擇題1．圖1為高中物理教科書中描述的一個實驗，該實驗可觀察到的物理現(xiàn)象和可用于說明的物理問題分別是()。A．小球D的振幅最大，小球C的振幅最小，擺長與振幅的關(guān)系B．小球D的振幅最小，小球C的振幅最大，擺長與振幅的關(guān)系C．小球B的振幅最大，共振現(xiàn)象D．小球B、D和C的振幅相同，受迫振動規(guī)律正確答案：C解析：A球提供給BCD驅(qū)動力，所以擺長與A球越接近的單擺，振幅越大，當(dāng)與A球擺長相同時，會產(chǎn)生共振現(xiàn)象，達(dá)到最大的振幅。故選C。2．鈾是一種常用的核燃料，其原子核裂變的反應(yīng)方程式為92235U+01n→a+b+201n則方程中的a、b可能是()。A．54140Xe，3693KrB．56141Ba，3692KrC．56141Ba，3893SrD．54140Xe，3894Sr正確答案：D解析：根據(jù)核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)守恒，可得核反應(yīng)方程中a，b質(zhì)量數(shù)為234，核電荷數(shù)為92，可知只有D選項滿足要求，故選D。3．如圖2所示，三個小球a、b、c分別在距離地面不同的高度h1、h2、h3處同時以相同的速度向左水平拋出，不計空氣阻力，三個小球每隔相同的時間間隔依次落到水平地面，小球a落到水平地面D點，DE=EF=FG，則下列說法正確的是()。A．b、c兩球落在D點的左邊B．b球落在D點，c球落在EC．三個小球離地面高度h1：h2：h3=1：3：5D．三個小球離地面高度h1：h2：h3=1：4：9正確答案：D解析：由題意可知三個小球運(yùn)動的時間分別為t、2t、3t，所以水平位移分別是s、2s、3s，由于DE=EF=FG，所以三個小球都會落在D點，故AB錯誤，根據(jù)公式h=gt2，豎直方向的位移比為1：4：9，也就是高度之比，所以選D。4．如圖3所示，粗細(xì)均勻的玻璃細(xì)管上端封閉，下端開口，豎直插在大而深的水銀槽中，管內(nèi)封閉有一定質(zhì)量的空氣(可視為理想氣體)，玻璃細(xì)管足夠長，管內(nèi)氣柱長4．0cm，管內(nèi)外水銀面高度差為10．0cm，大氣壓強(qiáng)為76cmHg?，F(xiàn)將玻璃管沿豎直方向緩慢移動，當(dāng)管內(nèi)外水銀面恰好相平時，管內(nèi)氣柱的長度約為()。A．2．0cmB．3．5cmC．4．0cmD．4．5cm正確答案：B解析：設(shè)玻璃管的橫截面為S，玻璃管向上移動為等溫變化，初態(tài)：p1=66cmHg，V1=l1S，末態(tài)：p2=76cmHg，V2=l2S，由玻意耳定律：p1V1=p2V2，得l2=cm=3．5cm，故選B。5．如圖4所示，在以O(shè)為圓心，半徑為R的虛線框內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化關(guān)系為B=B0+kt(k為常數(shù))。在磁場外有一以O(shè)為圓心，半徑為2R的半圓形導(dǎo)線，則該半圓形導(dǎo)線中的感應(yīng)電動勢大小為()。A．0B．kπR2C．D．2kπR2正確答案：C解析：感應(yīng)電動勢的公式為E=，本題中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化速率為k，所以E=kS，面積要取有磁場的面積，才能正確表示磁通量，所以E=，選C。6．一物體在幾個力同時作用下運(yùn)動，其位移為△r=8i－2j+4k(SI)其中一個分力為F=6i+4j－1k(SI)，則該分力在此過程中作的功為()。A．36JB．48JC．56JD．60J正確答案：A解析：力做的功就是力的方向上移動的距離乘以力的大小，力點乘位移，功W=8×6－4×2－4×1=36J，故選A。7．桌面上有一倒立的玻璃圓錐，其頂點恰好與桌面接觸，圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直，過軸線的截面為等邊三角形，如圖5所示，有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率為1．5，則光束在桌面上形成的光斑半徑為()。A．rB．1．5rC．2rD．2．5r正確答案：C解析：玻璃的折射率為1．5，可得臨界角小于45°。經(jīng)過第一次折射時，由于入射角等于零，所以折射角也是零，因此折射光線不發(fā)生偏折。當(dāng)?shù)诙握凵鋾r，由于入射角等于60°。所以光會發(fā)生全反射。反射光線恰好垂直射出。因為ON等于r，則OA等于2r，由于∠MOA=∠AMO=30°，所以AM等于2r。故選C。8．“經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題驗證物理規(guī)律”是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》提出的一項具體課程目標(biāo)，它屬于三維目標(biāo)中的哪個維度?()A．知識與技能B．過程與方法C．情感、態(tài)度與價值觀D．科學(xué)探究正確答案：B解析：根據(jù)這句話的含義，可知是在強(qiáng)調(diào)課堂中學(xué)生經(jīng)歷的探究過程和使用的探究方法，因此，這是在描述過程與方法目標(biāo)這一維度，故選B。簡答題9．質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動員從10m高臺跳下，設(shè)他離開跳臺初速度為0，在水中所受浮力與其自身所受重力正好抵消，所受阻力大小為βv2，β為比例系數(shù)，不考慮身高，忽略空氣阻力。取重力加速度g=10m／s2。(1)求跳水運(yùn)動員入水時的速率v1。(2)若其入水后豎直下沉，以入水點為坐標(biāo)原點，豎直向下建立x軸，求下沉速率v與下降深度x的關(guān)系。正確答案：(1)跳水運(yùn)動員從跳臺到水面的過程中做自由落體運(yùn)動。由公式v12=2gh得v1=m／s。作不定積分并化簡得v=Ce－kx，C為積分常數(shù)。引入初始條件x=0時v=v1得v=v1e－kx，其中k=。案例分析題某教師為檢測學(xué)生對電場力做功、電勢差知識的掌握情況，布置了若干練習(xí)題，下面是某同學(xué)的做題步驟。題：如圖所示，能量為1000eV的電子流從面積足夠大的兩極板中央斜向上進(jìn)入勻強(qiáng)電場，其初速度v0與水平方向夾角為30°，電場方向豎直向上，為了使電子不打到上面的金屬板上，則應(yīng)該在兩金屬板間至少加多大的電壓U？解：電子流進(jìn)入勻強(qiáng)電場后，電場力對電子做負(fù)功，電子動能減少，設(shè)電子質(zhì)量為m，進(jìn)入電場的初速度為v0，則：欲使電子剛好打不到金屬板上，則電子到達(dá)板上的速度恰好為0，由動能定理得由①式和②式聯(lián)合解得U=2000V答：至少應(yīng)加2000V電壓，電子才打不到上面的金屬板上。問題：10．指出該同學(xué)作業(yè)中的錯誤和可能的出錯原因，并給出正確解答。正確答案：錯誤之處在于：該學(xué)生誤認(rèn)為“欲使粒子剛好打不到金屬板，粒子達(dá)到上極板的速度為零”。出錯原因：該同學(xué)沒有分析好物體的運(yùn)動狀態(tài)，對速度的分解掌握不夠透徹。正解：設(shè)豎直分速度為v1，根據(jù)速度的合成與分解法則，可以求得：v1=v0sin30°=由動能定理得：求得U=500V。11．針對出錯的原因提出教學(xué)思路，幫助學(xué)生掌握相關(guān)知識并正確分析此題。正確答案：首先引導(dǎo)學(xué)生思考電場力的方向和速度方向的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)并不在一條直線上，可知速度不能減小到0。再請學(xué)生思考應(yīng)該是哪一部分的速度減小到0了，學(xué)生會想到速度的合成分解知識，得出結(jié)論，應(yīng)該是豎直速度減小到0。最后，引導(dǎo)學(xué)生求出初速度，再根據(jù)動能定理求解。下面是某老師講授“向心力”一課的教學(xué)片段實錄：老師：同學(xué)們，上次課學(xué)習(xí)了向心加速度，我們知道做圓周運(yùn)動的物體具有向心加速度。這節(jié)課我們學(xué)習(xí)向心力，大家翻看教科書第20頁，將屏幕上展示的這幾頁課文讀一遍(同時老師在屏幕展示課文的相關(guān)內(nèi)容如下)。向心力做圓周運(yùn)動的物體為什么不沿直線飛去而沿著一個圓周運(yùn)動?那是因為它受到了力的作用。用手掄一個被繩系著的物體，它能做圓周運(yùn)動，是因為繩子的力在拉著它。月球繞地球轉(zhuǎn)動，是地球?qū)υ虑虻囊υ凇袄敝?。做勻速圓周運(yùn)動的物體具有向心加速度，根據(jù)牛頓第二定律，產(chǎn)生向心加速度的原因一定是物體受到了指向圓心的合力。這個合力叫做向心力。(同學(xué)們大聲地朗讀著課文……)老師：好了．同學(xué)們知道向心力了吧?同學(xué)們：(大聲地回答)知道了！老師：下面我們來分析書上的實驗，大家先看老師的演示。(老師拿出一根一端拴著小球的細(xì)繩，用手抓著繩的另一端，使小球做圓周運(yùn)動)老師：同學(xué)們都看見了吧，這就是書上所說的圓錐擺。現(xiàn)在大家看屏幕(圖7所示)誰能說說圖中小球的圓周運(yùn)動所受到的向心力。甲同學(xué)：向心力是繩子拉著小球的力。老師：不對．有誰知道?(沒有同學(xué)回答)老師：大家仔細(xì)看看書上是怎么說的。乙同學(xué)：書上說了，向心力是小球受到的重力和繩子拉力的合力。老師：對了，大家要認(rèn)真看書，還有不懂的嗎?甲同學(xué)：書上說的，我們剛讀過，“用手掄一個被繩系著的物體，它能做圓周運(yùn)動，是因為繩子的力在拉著它?！彼韵蛐牧κ抢K子拉著小球的力。老師：說的不是一回事，你怎么不動腦筋呢?大家看書上的圖。(老師將書上的圖投影在屏幕上)老師：跟著我讀書上的這句話。老師和學(xué)生：(一起朗讀)“鋼球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動時，受到重力mg和細(xì)線拉力FT的作用，它們的合力為F?！崩蠋煟哼@個合力就是向心力，懂了嗎?同學(xué)們……問題：12．簡述向心力特點，及其大小的表達(dá)式。正確答案：向心力的特點是：總是指向圓心，產(chǎn)生向心加速度，向心力只改變線速度的方向，不改變速度的大小。向心力的大小是：F向=13．指出上述教學(xué)片段中老師教學(xué)行為的不當(dāng)之處。正確答案：在上述教學(xué)片段中，教師的教學(xué)依然是灌輸式教學(xué)，沒有起到一個好的引導(dǎo)者的作用，在教學(xué)行為上的不當(dāng)之處如下：①提問行為：教師在教學(xué)過程中，并沒有設(shè)置任何具有啟發(fā)意義的問題，而是直接將知識內(nèi)容展示給學(xué)生，違背了提問的啟發(fā)性原則。②評價行為：在學(xué)生產(chǎn)生錯誤理解的時候，該教師直接打擊學(xué)生，違背了評價的激勵性原則。導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動性和積極性；另外，當(dāng)面對學(xué)生的回答，該教師只說“對”“錯”而不講清原因，違背了評價中的反饋性原則，學(xué)生不能根據(jù)教師的反饋信息進(jìn)行新的思考，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不好。③教學(xué)內(nèi)容的處理：對于學(xué)生較生疏難懂的教學(xué)內(nèi)容，教師應(yīng)該設(shè)置一系列的教學(xué)策略來引導(dǎo)學(xué)生掌握知識，而不是單純的記憶理論知識，該教師沒有設(shè)置任何教學(xué)策略幫助學(xué)生掌握知識。是在教學(xué)內(nèi)容處理上的失誤。14．設(shè)計一個教學(xué)思路，幫助學(xué)生認(rèn)識做“圓錐擺”運(yùn)動的小球所受的向心力。正確答案：師：同學(xué)們，物理概念是建立物理學(xué)這座大廈的磚瓦，因此在解決物理問題的時候。我們需要解決兩個概念。師：我們來回顧一下上節(jié)課學(xué)習(xí)的向心加速度。生1：向心加速度時刻指向圓心，大小是a=師：正確，上節(jié)課的內(nèi)容掌握得很好，繼續(xù)保持；那么，牛頓第二定律告訴我們力和加速度方向相同。根據(jù)這個，誰能告我，物體受到的向心力的方向和大小呢?生2：向心力時刻指向圓心，大小是F向=師：OK，非常好。那你能在黑板上畫出圓錐擺受到的向心力的方向嗎?生2：(畫圖)師：物體受到的這個向心力是哪來的呢?誰提供的呢?生3：是繩的拉力提供的。師：為什么呢，給大家解釋一下。生3：從受力分析上來看，物體受到重力和沿繩方向的拉力，重力沒有水平方向的分力，這個向心力一定是繩的拉力的分力。師：正確，分析得很到位，其他同學(xué)有不同觀點嗎?生：沒有，我們理解了。教學(xué)設(shè)計題15．閱讀材料，根據(jù)要求完成教學(xué)設(shè)計任務(wù)。材料：某高中物理教科書“光的衍射”一節(jié)中介紹的單縫衍射示意圖。問題：設(shè)計教學(xué)片段，在教學(xué)活動中幫助學(xué)生分析實驗裝置和實驗現(xiàn)象。正確答案：老師：同學(xué)們，下面我們一起來做個神奇的小實驗，下面請一位同學(xué)介紹你看到的實驗裝置。學(xué)生：有一個光源，一個有縫隙的擋板，后面還有一個光屏。老師：好的，觀察很仔細(xì)，下面老師要做實驗了(打開光源，發(fā)現(xiàn)光屏上出現(xiàn)了條紋)。誰來說一下你看到了什么?學(xué)生：我發(fā)現(xiàn)光屏上出現(xiàn)了亮暗相問的條紋，中間最亮，兩側(cè)較暗，間距也變小。老師：非常好，這位同學(xué)結(jié)合了之前的光的干涉的知識來進(jìn)行描述。下面繼續(xù)看我做實驗(調(diào)整縫隙寬度)，你們看到現(xiàn)象有什么變化嗎?學(xué)生：我發(fā)現(xiàn)條紋逐漸消失了。老師：很好，這是為什么呢?其實啊，這就是光的衍射現(xiàn)象，剛才衍射條紋的消失是和縫隙寬度有關(guān)的。下面，我們就來深入了解一下光的衍射現(xiàn)象。閱讀材料，根據(jù)要求完成教學(xué)設(shè)計任務(wù)。材料一《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》關(guān)于“自感”的內(nèi)容要求為：“通過實驗，了解自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象。舉例說明自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用?！辈牧隙咧形锢砟嘲姹窘炭茣白愿小币还?jié)中關(guān)于“實驗與探究：觀察開關(guān)斷開時小燈泡亮度的變化”內(nèi)容如下：實驗與探究：觀察開關(guān)斷開時小燈泡亮度的變化取2只相同的小燈泡，1個帶鐵芯的線圈，1個滑動變阻器，1組電池，1個開關(guān)和若干導(dǎo)線。(1)按圖連接器材。(2)合上開關(guān)，連通電路，調(diào)節(jié)R，使小燈泡1和小燈泡2正常發(fā)光時