2021年上半年中小學教師資格考試物理學科知識與教學能力試題及答案高級中學

年上半年中小學教師資格考試物理學科知識與教學能力試題及答案（高檔中學）注意事項：1．考試時間為120分鐘，滿分為150分。2．請按規(guī)定在答題卡上填涂、作答。在試卷上作答無效，不予評分。一、單項選取題（本大題共8小題，每小題5分，共40分）在每小題列出四個備選項中只有一種是符合題目規(guī)定請用2B鉛筆把答題卡上相應題目答案字母按規(guī)定涂黑。錯選、多選或未選均無分。1．高中物理某教科書中描述一種演示實驗如圖1所示。在振幅較小狀況下，通過該實驗能初步得出結(jié)論是（）。圖1A．周期與擺球質(zhì)量、振幅、擺長均無關(guān)B．周期與擺球質(zhì)量無關(guān)，與振幅和擺長關(guān)于C．周期與擺球質(zhì)量、振幅均無關(guān)，與擺長關(guān)于D．周期與擺球質(zhì)量、振幅均無關(guān)，與擺長一半次方成正比【答案】C。解析：單擺周期T=2πl(wèi)g，因而周期只與擺長關(guān)于，與擺球質(zhì)量、振幅均無關(guān)，A、B兩項錯誤。題目問題是通過該實驗能初步得出結(jié)論，D項是一種定量關(guān)系，通過該實驗無法得出，D項錯誤。故本題選2．如圖2甲所示，在力傳感器下端懸掛一鉤碼。某同窗手持該傳感器，從站立狀態(tài)下蹲，再從下蹲狀態(tài)起立回到站立狀態(tài)，此過程中手和上身保持相對靜止。下蹲過程傳感器受到拉力隨時間變化狀況如圖2乙，則起立過程傳感器受到拉力隨時間變化狀況也許是（）?！敬鸢浮緾。解析：在起立過程中，該同窗先向上加速運動，后向上減速運動。因而加速度先向上，后向下?？梢耘袛嗉铀俣萢向上時，處在超重狀態(tài)，拉力不不大于重力，即拉力不不大于F0；加速度a向下時，處在失重狀態(tài)，拉力不大于重力，即拉力不大于F0。故本題選C。3．登上火星是人類夢想。若將地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運動，忽視行星自轉(zhuǎn)影響。依照表1，火星和地球相比，下列論述對的是（）。表1A．火星公轉(zhuǎn)周期較小B．火星做圓周運動加速度較小C．火星表面重力加速度較大D．火星第一宇宙速度較大【答案】B。解析：依照GMmR2=m4π2T2R，可知T=2πR3GM。故軌道半徑越大，周期越大，即火星公轉(zhuǎn)周期較大，A項錯誤。依照GMmR2=ma，可知a=GMR2。故軌道半徑越大，加速度越小，即火星做圓周運動加速度較小，B項對的。依照GM行mR4．年6月11日“神舟十號”順利升空，標志著國內(nèi)火箭載人太空飛行有了歷史性突破。高空實驗火箭起飛前，儀器艙內(nèi)氣體壓強p0=1atm，溫度t0=27℃。在火箭豎直向上加速飛行過程中，當加速度大小等于重力加速度g時，儀器艙內(nèi)水銀氣壓計示數(shù)p=0.6p0A．360KB．180KC．16.2℃D．32.4℃【答案】A。解析：在火箭豎直向上加速飛行過程中，設水銀氣壓計底面積為S，以水銀柱為研究對象進行受力分析有p1S-mg=ma。由于a=g，因此p1S=2mg。以密封艙內(nèi)氣體為研究對象，起飛前，p0=1atm，T0=273+t0=300K；在加速飛行過程中，p=ρgh=0.6p0，P1=2mgS5．某電阻中通有隨時間變化電流i，按每通過24s減少一半規(guī)律變化，初始時刻電流為I0，如圖3所示。該電流表達式為（【答案】D。解析：電流從初始時刻I0開始變化，每24S減少一半。類比原子衰變規(guī)律公式N=N0e-ln2τt，其中τ為半衰期?？芍?，電流表達公式為i6．如圖4所示，空間存在具備水平邊界EF，方向水平向里勻強磁場：在距離EF下方H處有一正方形線框MNPO，線框平面法線方向與磁場方向平行。將線框以初速度v0豎直向上拋出。若運動過程中MN始終與EF平行，MN在磁場中達到最高點時，OP未進入磁場。則線框從開始運動至最高點過程中，v-t圖像是（圖4【答案】C。解析：豎直向上拋出線框進入磁場前，做豎直上拋運動，其速度減小，v-t圖2像應為傾斜直線，排除A、B。線框進入磁場時，MN切割磁感線，產(chǎn)生感應電動勢，MN內(nèi)產(chǎn)生指向M電流。設線框電阻為R，邊長為l，依照左手定則可知線框受到豎直向下安培力，大小為B2l2vR。故線框加速度為a=-(g+B2l2vmR)。在上升過程中，速度7．某光柵每厘米有3150條刻線，用該光柵做衍射實驗，則在第五級衍射光譜中可觀測到最大可見光波長為（）。A．3150?B．3174?C．7875?D．6349?【答案】D。解析：由光柵公式a+bsinθ=kλ，可知λ=（a+b）sinθK。當在第五級衍射光譜中可觀測到可見光波長取最大時，sinθ=1。光柵常數(shù)a+b8．某放射性元素通過11.4天有34原子核發(fā)生了衰變，該元素半衰期為（A．3.8天B．5.7天C．8.6天D．11.4天【答案】B。解析：由衰變規(guī)律公式N=N0e-ln2τt，其中N=14二、計算題（本大題共1小題，20分）9、球形電容器由兩個同心球殼導體，A、B構(gòu)成，如圖5所示。導體A、B半徑分別為和RARA和RB，且RA<RB，導體A、B在真空中分別帶有電荷+q和-q，求：(1)導體A、B之間電場強度;(10分)(2)三、案例分析題（本大題共2小題，第10題20分，第11題30分，共50分）閱讀案例，并回答問題。10．案例：下面為一道物理習題和某同窗解答過程。問題：（1）簡述該習題旨在協(xié)助學生掌握知識；（4分）（2）給出該習題對的解答；（6分）（3）針對該同窗作業(yè)，設計教學片段協(xié)助她解決該問題。（10分）【參照答案】（1）該習題旨在協(xié)助學生掌握知識是開普勒第二定律。（2）解：衛(wèi)星做橢圓運動，由開普勒第二定律知，同一衛(wèi)星在相等時間內(nèi)掃過相等面積。在時間極短時，面積為S=12R?v?t，因此1（3）教學片段：師：由于衛(wèi)星做橢圓運動，因此萬有引力作用是什么？生：萬有引力提供衛(wèi)星做橢圓運動向心加速度和切向加速度。師：因此不能用萬有引力等于向心力進行求解。那么橢圓運動遵循哪個規(guī)律呢？生：開普勒第二定律，是指同一衛(wèi)星在相似時間掃過面積相等。師：那么如何求在極短Δt時間內(nèi)衛(wèi)星掃過面積呢？生：S=1師：人們懂得怎么求vb與va之比了嗎？生：懂得了。由于12av師：非常好！看來人們都掌握了。11．案例：下面是李教師講授高中物理“靜電現(xiàn)象應用”一課教學片段。李教師：同窗們，前面咱們已經(jīng)學習過電荷在電場中會受到力作用。由于金屬導體中也有電荷，如果把一塊金屬導體放在電場中，導體中電荷會如何呢？人們先看大屏幕（圖6），閱讀課本中相應內(nèi)容，待會兒咱們共同來討論。（師生閱讀、討論）李教師：同窗們，有誰想刊登自己觀點？甲同窗：金屬中有自由電子，在電場力作用下向左邊運動，直至到達金屬板左邊為止。乙同窗：金屬中正電荷在電場力，作用下向右運動，直至到達金屬板右側(cè)為止。李教師：同窗們都說得非常好！正是由于受到外電場力作用，正負電荷分開，從而在左右兩邊就浮現(xiàn)了正負電荷，咱們把這些電荷叫作感應電荷。咱們懂得只要有電荷就會產(chǎn)生電場，那么感應電荷產(chǎn)生場就叫感應電場。感應電荷電場方向與外電場方向相反，因此最后合場強為零，這時咱們就說靜電平衡了。同窗們理解這個過程了嗎？同窗：理解了。李教師：接下來咱們學習等勢面，同窗們先閱讀課本。（同窗閱讀，教師巡視）李教師：有誰能說說什么是等勢面嗎？丙同窗：等勢面是電勢相等面。處在靜電平衡狀態(tài)整個導體是個等勢體，它表面是個等勢面。丁同窗：教師，靜電平衡導體，它內(nèi)部尚有電荷嗎？戊同窗：教師我懂得，在電場力作用下，金屬中電荷被分開了，負電荷只能停留在左邊，正電荷只能停留在右邊，因此中間就沒有電荷了。李教師：回答得非常好！靜電平衡后，導體內(nèi)部就沒有凈電荷了。咱們繼續(xù)討論等勢面。問題：（1）請對李教師教學過程中局限性進行評述；（10分）（2）指出戊同窗回答中存在問題；（5分）（3）針對丁、戊同窗問題，設計一種教學片段或教學思路，協(xié)助學生對的理解靜電平衡時導體內(nèi)部電荷分布問題?！緟⒄沾鸢浮浚?）教師教學方式單一。李教師僅僅是讓學生自由閱讀課本，沒有采用更多有效教學方式增進學生學習，無法激發(fā)學生學習興趣。教師評價方式及評價內(nèi)容存在問題。對于學生回答，李教師只回答好或非常好，沒有針對學生回答做出指引性評價。同步，在學生回答或理解錯誤時，也沒有及時指出。戊同窗對靜電平衡過程理解錯誤時，教師反而評價學生“回答得非常好”。教師與學生互動存在問題。在學生交流討論或自由看書時，教師僅僅是巡視，沒有予以學生一定指引，缺少交流。（2）靜電平衡時不是負電荷全在左邊，正電荷全在右邊，中間沒有電荷。事實上，在電場力作用下，金屬中可以移動負電荷向左移動，最后呈現(xiàn)成果是金屬左端顯負電，同理金屬右端顯正電。感應電場與在金屬內(nèi)部外電場大小相等，方向相反。（3）教學片段：師：從微觀上來說，金屬普通由金屬原子構(gòu)成，在原子核外是繞核轉(zhuǎn)動電子。金屬導電時，是哪一種電荷在移動？生：因而金屬導電時，是核外電子在移動，帶正電原子核不能移動。定向移動電子形成電流。師：這位同窗理解得很透徹！金屬中只有原子核外電子可以移動。那么，一塊金屬在外電場作用下，內(nèi)部是哪種電荷在移動？生：負電荷。師：結(jié)合圖6，人們繼續(xù)想一下，在外電場力作用下，金屬為什么左端顯負電，右端顯正電？生：右端負電荷移動到左端，因此右端顯正電，而不是左端正電荷移動到右端。師：那人們想想，什么時候電荷不移動？生：金屬內(nèi)部感應電場與外電場抵消時，金屬內(nèi)部電荷不移動，但中間也是存在電荷。四、教學設計題（本題共2小題，第12題12分，第13題28分，共40分）12．閱讀材料，依照規(guī)定完畢教學設計。材料圖7所示為高中物理某教科書“科學轉(zhuǎn)折：光粒子性”一節(jié)中一種演示實驗。任務：（1）這個演示實驗可用于什么物理知識教學？（4分）（2）用此實驗設計一種教學片斷，協(xié)助學生理解與該現(xiàn)象有關(guān)物理知識。（8分）【參照答案】（1）這個演示實驗可用于光電效應及其影響因素教學。光電效應是照射到金屬表面光，能使金屬中電子從表面逸浮現(xiàn)象。這種電子稱為光電子。光電效應中產(chǎn)生光電子初速度與光強無關(guān)。入射光強度影響光電流強度，影響單位時間單位面積內(nèi)逸出光電子數(shù)目。入射光越強，飽和電流越大。（2）教學片段：師：同窗們，咱們已經(jīng)懂得光具備粒子性，有哪些現(xiàn)象可以體現(xiàn)光粒子性呢？生：光電效應。師：光電效應，是照射到金屬表面光，能使金屬中電子從表面逸浮現(xiàn)象。這種電子稱為光電子。那么光電效應與哪些因素關(guān)于呢？生1：也許與光強度關(guān)于。照射光強度越大，電流越大。生2：也許與光種類關(guān)于。生3：也許與金屬種類關(guān)于。師：較好，人們均有自己想法，咱們先用實驗驗證一下第一種猜想，剩余兩種猜想同窗們自行驗證，好不好？生：好。師：當前教師有驗電器、鋅板、紫外線燈和導線若干。人們以小組為單位思考、討論、設計實驗方案來驗證光強度對光電效應影響。生：將驗電器與鋅板串聯(lián)，用不同強度紫外線光進行照射。師：較好，這種實驗辦法是咱們慣用哪一種辦法？生：控制變量法。師：教師已經(jīng)按照人們說將驗電器和鋅板連入了電路，下面來驗證人們想法與否對的。教師操作：打開紫外線燈把亮度調(diào)到最低，驗電器浮現(xiàn)了偏轉(zhuǎn)。師：這個現(xiàn)象闡明了什么？生：紫外線照射鋅板可以產(chǎn)生光電效應。教師操作：一點點地調(diào)高紫外線燈亮度，此時驗電器偏轉(zhuǎn)角變大。師：這個現(xiàn)象闡明了什么？生：隨著入射光強度增大，電流變大，即單位時間內(nèi)產(chǎn)生電荷變多。師：人們回答得很對！由于入射光強度影響單位時間、單位面積內(nèi)逸出光電子數(shù)目，因此光強越大，電流越大。下面人們小組思考、討論、設計別的兩個猜想驗證明驗。生：好。（學生思考討論，教師巡回指引）13．閱讀材料，依照規(guī)定完畢教學設計。材料一：《普通高中物理課程原則（實驗）》關(guān)于“電容、電感與交流電”內(nèi)容規(guī)定為：通過實驗，理解電容器和電感器對交變電流導通和阻礙作用。材料二：高中物理某教科書“電感和電容對交變電流影響”一節(jié)某些內(nèi)容。材料三：教學對象為高中二年級學生，已學過交流電、電感、電容概念。任務：（1）簡述什么是交變電流。（4分）（2）依照上述材料，完畢“實驗：電容對交變電流影響”教學設計。教學設計規(guī)定涉及：教學目的、教學重點、教學過程（規(guī)定具有教學環(huán)節(jié)、教學活動、設計意圖等）。（24分）答案:(1)交變電流指電流方向隨時間成周期性變化電流。交變電流在生活和生產(chǎn)中均有廣泛應用，普通家庭電路和工業(yè)用電都是交流電。(2)教學設計如下：電容對交變電流影響一、教學目的【知識與技能】理解交流電可以可以通過電容原理，懂得容抗概念及其影響因素?！具^程與辦法】通過觀測演示實驗，培養(yǎng)學生依照實驗現(xiàn)象和已學習知識去分析物理問題意識。【情感態(tài)度價值觀】在用科學知識解釋實驗現(xiàn)象過程中，勉勵學生提出科學猜想，逐漸培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)。l．知識與技能：（1）理解交變電流能通過電器原理，懂得電容器對交變電流產(chǎn)生阻礙作用因素。（2）懂得用容抗來表達電容對交變電流阻礙作用大小，懂得容抗與哪些因素關(guān)于。2．過程與辦法：通過觀測演示實驗，具備依照實驗現(xiàn)象和已學習知識去分析物理問題意識。3．情感態(tài)度與價值觀：在用科學知識理解實驗現(xiàn)象過程中，體會科學地提出猜想過程，逐漸具備創(chuàng)新意識與實踐能力。二、教學重難點【教學重點】交變電流可以通過電容器原理；容抗概念和影響因素?！窘虒W難點】電容器“通交流”實質(zhì)。三、教學過程教學過程教師活動學生活動設計意圖新課導入提問引入：l．一方面，咱們來回顧一下什是電容器？2．如果將電容