2015年上半年全國統考教師資格考試《物理學科知識與教學能力》（高級中學）真題（回憶版）及詳解

考試時間：120分鐘 考試總分：150分

本試題為回憶版，部分題目不全。

一、單項選擇題（本大題共8小題，每小題5分，共40分）

1．李老師用彈簧和物塊做成如圖1所示的彈簧振子演示振動圖像，課前準備實驗時，李老師覺得該彈簧振子的頻率過小，想讓振子的頻率增大一倍，為此他將（　 ）。

A．換一個質量為原質量兩倍的物塊

B．換一個質置為原質量—半的物塊

C．彈簧長度減去一半

D．彈簧長度減去3/4

圖1

【答案】D

【解析】振子頻率增大一倍，周期變成一倍。由周期公式：，可知，需要將質量m變成四分之一或者k變為四倍，所以AB兩項均錯誤，根據長度與k的關系，長度應變為1/4，即彈簧長度減去一半。

2．雨后，太陽光入射到大氣中的水滴發生色散而產生彩虹，設水滴是球星的，圖2中的圓代表水滴過球心的截面，入射光線在此截面的平面內，a、b、c、d代表四條不同顏色的出射光線，則他們可能依次是（　 ）。

A．紫光、黃光、藍光、紅光

B．紫光、藍光、黃光、紅光

C．紅光、藍光、黃光、紫光

D．紅光、黃光、藍光、紫光

圖2

【答案】B

【解析】光的折射率從大到小的順序為紫光、藍光、黃光、紅光。圖中abcd四條光線偏折程度逐漸減小，折射率逐漸減小。

3．一定質量的理想氣體經歷了A→B→C變化過程，其壓強隨溫度變化的p-t圖如圖3所示。氣體在A、B、C三個裝填是的體積分別為W_A、W_B、W_C，則通過圖像可以判斷：（　　）。

圖3

A．W_A=W_B>W_C

B．W_A=W_B<W_C

C．W_A<W_B<W_C

D．W_A>W_B>W_C

【答案】D

【解析】如圖A、B點作等容線:

根據理想氣體狀態方程，可以看出P_B>P_A，所以W_A>W_B；B到C的過程，溫度相等，壓強加P_C>P_B，由，得W_B>W_C；所以W_A>W_B>W_C。

7．一個原子核衰變為一個原子核，發生β衰變的次數為（　　）。

A．6次

B．10次

C．22次

D．32次

【答案】A

【解析】當一個原子核衰變為一個原子核時，發生α衰變的次數為（238-206）÷4=8次，發生β衰變的次數為2×8-（92-82）=6次。

5．如圖4所示，一個未帶電空腔導體球殼，內半徑為R，在腔內離球心的距離為d出（d<R），固定一點電荷+q，用導線把球殼接觸地，選無窮遠處為電勢零點。則球心O的電勢為（　 ）。

圖4

A．0

B．

C．

D．

【答案】D

【解析】球殼有厚度，在內外帶電不接地時，球殼內層感應出等量異種電荷-q，且內部電場線疏密不均勻，那么電荷不均勻分布。在原先不帶電時，球殼外層帶+q電荷，接入地后，球殼外感應的正電荷消失，只有球殼內部總電荷為-q，在O點產生的電勢為，球內部的點電荷+q在O點產生的電勢為，根據疊加原理，總電勢為。

6．如圖5所示，墻上有兩點M和N分別釘有兩鐵釘，M和N的連線與水平方向的夾角為45°，兩者的離度差為L，一條不可伸長的輕質細繩一錠固定于M點的鐵釘上，另一端跨過N點的光滑鐵釘懸掛一質量為的重物，在繩上距M點L/2的P點系上一質量0為的重物，平衡后繩的MP段正好水平，則為（　　）。

圖5

A．

B．2

C．/2

D．2

【答案】C

【解析】如下圖所示：

平衡后BC段與水平夾角為α，由，其中，則。

7．如圖6，紙面內兩個半徑均為R的圓相切于O點，兩半圓形區域內分別存在垂直紙面的勻強磁場，磁感應強度大小相等、方向相反，且不隨時間變化，一長為2R的導體桿OA繞過O點且垂直于紙面的軸順時針勻速旋轉，角速度為ω，t=0時，OA恰好位于兩圓的公切線上，如圖6所示，若選取從O指向A的電動勢為正，下列描述導體桿中感應電動勢隨時間變化的圖像可能正確的是（　　）

圖6

A．

B．

C．

D．

【答案】C

【解析】根據右手判定定則，開始時感應電動勢的方向為正，因此BD兩項錯誤。設經過時間t導體桿轉過的角度為α，則，導體有效切割長度為。 再由可知，，因為B、R、ω不變，則在右邊磁場區域，隨著ω增加，電動勢增大；在左邊區域，方向變為負向，隨著ω增加，電動勢也在增加。

8．《普通高中物理課程標準（實驗）》規定，高中物理課程由12個模塊構成，有必修和選修模塊，其中選修1-1模塊物理學科知識的主體為（　　）。

A．電磁學

B．熱學

C．力學

D．光學

【答案】A

【解析】略

二、計算題（本大題1小題，20分）

略

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）

10．案例

某教師為了檢驗學生對電場做功，電勢差等知識的掌握情況，布置了若干練習題，下面是某同學對其中一題的解答過程：

題目：如圖7所示，質量為m的帶電粒子，其帶電量為q，以初速度從A點豎直向上射入真空中的勻強電場中，若電場方向水平向右，粒子通過電場中的B點時，速率，方向與電場方向一致，試求A、B兩點的電勢差。

圖7

問題：

（1）指出學生解答中的錯誤，分析錯誤可能產生的原因，給出正確解法。（10分）

（2）給出一個教學思路，幫助學生掌握相關知識。（10分）

答：（1）①錯誤之處

學生只考慮電場做功。帶電粒子由A運動到B點的過程中，除了電場力做功，還有重力做功。

②錯誤原因

學生對物體運動狀態分析的不透徹。以至于導致對物體受力分析失誤，體現學生平時學習時的不求甚解的習慣。

③正確解法

由電場和動力做功可知：①；粒子在初速度方向上僅在重力的作用下做減速運動，末速度為零則②。則由①②兩式得。

（2）教學思路

針對學生的錯誤，教師不能直接點出，要從學生的角度出發設計一系列的啟發性質的問理引導學生，例如教師可以接下來這樣提問：

①由如果帶電粒子只在電場力的作用下運動，那么它會做什么類型的運動呢？

②平拋運動中，物體的末速度方向可能與豎直速度方向相同嗎？

③那么本題中粒子的初速度方向上的速度最后變成0了是為什么呢？

經過這幾個問題的思考，學生就會順理成章的意識到粒子除電場力外會受到重力作用，從而掌握了知識。

11．案例

李老師在進行高中物理“牛頓第一定律”一課教學時，將踢足球的圖片投影到了屏幕上（如圖8所示）。

圖8

李老師：同學們，我們在初中已經學過了牛頓第一定律和慣性，大家看屏幕踢球的圖片，你們能用初中所學的知識，分析踢球前后足球的運動狀態，并得出結論嗎？（同學們相互交流了起來）

甲同學：踢球前足球不動，踢球后足球就飛了起來。說明力是改變物體運動狀態的原因。

乙同學：足球被踢就會飛起來，不被踢就不會動。飛起來的足球不一會就會掉下來不動了。

李老師：乙同學，那你能得出什么物理結論呢？

乙同學：物體不受力就不會動。

丙同學：老師，足球在空中飛起來那段，沒有受到力的作用，但足球還在運動，說明不受力的作用時，物體會不停的運動下去。

丁同學：不對，球在飛行的過程中，受到重力的作用因此才會運動下去最后掉下來不動的。

李老師：丁同學分析得很好，球會掉下來，是因為受到地球引力的作用，但現在我們不討論力的作用，球會怎樣運動呢？

丁同學：可地球不會沒有了力呀？

李老師：我們可以假設呀！討論物理問題是可以假設的。不要在課堂搗亂，其他同學還有什么意見嗎？（同學們紛紛翻開物理教材看了起來，課堂很安靜）

李老師：大家還有問題嗎？（沒有同學回應）

李老師：看來大家已經把初中學的物理知識還給你們的老師了。一切物體在沒有受到力的作用的時候總是保持靜止和勻速直線運動狀態，這就是我們初中學過的牛頓第一定律，知道了嗎？下面大家看看書中的實驗。

問題：

（1）對上述課堂實錄進行評述。（15分）

（2）針對該課堂存在的問題，設計一個改進的教學方案。（形式不限，可以是教學思路，教學活動等）

答：（1）評述

課堂上教師運用生活中的實例充分調動了學生的學習興趣，使課堂具有一個民主，相互爭論，提供了一個各抒己見的學習氛圍，為學生成功學習奠定基礎。但是依然存在以下問題：

①教師的提問方面

教師在課堂中設置的問題較單一，并且提問目標不明確，使學生不知道從哪里開始思考；提出的問題沒有考慮到實際情況，也沒有結合學生的認知水平，問題啟發性不足。這樣造成問而不答的課堂冷場現象，違背了課堂提問的有效性原則、科學性原則和啟發性原則。

②教師的評價方面

對于丙同學出現的錯誤，老師并沒有及時更正；當丁同學提出的問題在情理之中時教師沒有借此幫助丙同學解決疑問；老師還在課堂上打擊學生提問的積極性。這違背了課堂教學評價的反饋性原則和激勵性原則，不利于提高學生學習水平和學習效果。

（2）教學思路

本課堂中出現的主要矛盾在于丙和丁兩位同學的思路，因此可以先從丙同學的角度出發，由丁的回答引導丙真正理解自己想法的錯誤性。并設計具有啟發性質的問題修正丙同學的思維。例如，教師提出以下問題：

①足球在空中飛行，為什么最終會落到地面上，而不是一直水平直線飛行？

②假如當足球運動到最高點的時候，突然撤去了地球給的向下的作用力，那么足球會怎樣運動呢？

四、教學設計（本大題共2小題，第12題12分，第13題28分，共40分）

12．閱讀教材，根據要求完成教學設計任務。

材料：

圖示為某高中物理教材“庫侖定律”一節的“探究影響電荷間相互作用的因素”演示實驗

任務：

（1）說明教材說述“使小球處于同一位置，增大或減少小球所帶電荷量，比較小球所變作用力大小”的實驗設計意圖。（4分）

（2）基于該實驗，設計一個包含師生交流的教學方案。（8分）

答：（1）實驗設計意圖：利用控制變量法的思想，通過對實驗現象的定性分析得出電荷之間的作用力隨電荷量的增大而增大，隨距離的增大而減小。

（2）師：《三國志·吳書》中寫道“琥珀不取腐芥”，意思是腐爛潮濕的草不被琥珀吸引。但是，當時社會還沒有對電力的需求，加上當時也沒有測量電力的精密儀器，因此，人們對電的認識一直停留在定性的水平上。直到18世紀中葉人們才開始對電進行定量的研究，現在就讓我們踏著科學家的足跡去研究電荷之間相互作用力。

演示實驗：首先轉動感應起電機起電，然后利用帶電的物體吸引輕小物體的性質使通電球與感應機的一端相接觸，通電球帶同種電荷后彈開，然后改變兩者之間的距離，觀察有什么現象產生？

師：猜想電荷間相互作用力的大小與哪些因素有關”

生：猜想可能與距離、電荷量及其他因素有關。

師：你認為實驗應采取什么方法來研究電荷間相互作用力與可能因素的關系？

生：控制變量法。

師：閱讀教材，如果要比較這種作用力的大小可以通過什么方法直觀地顯示出來？

學生：比較懸線偏角的大小。

13．閱讀材料，根據要求完成教學設計任務。

材料一：《普通高中物理課程標準（實驗）》關于“氣體實驗定律”的內容要求為“通過實驗了解氣體實驗定律，知道理想氣體模型。用分子動理論和統計觀點理解氣體壓強和氣體實驗定律。

材料二：高中物理某版本教科書：“氣體的等溫變化”一節中關于“探究氣體等溫變化規律”內容如下：

實驗：（缺圖）注射器下端的開口有橡膠塞，它和拄塞一起把一段空氣柱封閉在玻璃管中。這段空氣柱是我們研究的對象。實驗過程中它的質量不變。實驗中如果空氣柱體積變化不太快，它的溫度大致等于環境溫度，也不會有明顯變化。

1．實驗數據的收集

空氣柱的壓強P可以從儀器上方的指針讀出，空氣柱的長度L可以在玻璃管側面的刻度尺上讀出，空氣柱的長度L與橫截面接S的

問題：

（1）簡述玻意耳定律的內容（4分）

（2）根據材料完成教學設計。（包括教師活動，學生活動等）（24分）

答：（1）玻意耳定律的內容

一定質量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強P與體積V成反比。

公式：或常量、

圖像：

（2）教學設計

①教學目標

a．知識與技能

第一，通過實驗確定氣體的壓強與體積之間的關系；

第二，玻意耳定律的內容。

b．過程與方法

第一，培養良好的實驗習慣;

第二，掌握研究兩個以上物理量之間關系常用的方法—控制變量法。

c．情感態度價值觀

第一，通過探究性實驗，培養發現和解決問題的能力，體驗學習的樂趣；

第二，養成團結協作、分享成果、勇于糾正錯誤的良好習慣。

②教學重難點

a．教學重點：實驗設計和數據處理。

b．教學難點：玻意耳定律的內容。

③實驗探究

錄像展示：一定質量的氣體在溫度相等時，壓強與體積的關系，一定質量的氣體在體積相等時，壓強與溫度的關系。由此，可以培養學生的觀察、發現問題能力，同時滲透確定兩個以上物理量之間關系時常用的方法——控制變量法。

猜想與假設：通過視頻猜想壓強與體積的關系。（學生的答案可以不同）

制定計劃與設計實驗：讓學生在交流匯總互相提高和學習，滲透情感態度價值觀的教育，內容包括如何探究p與V之間的關系，測量哪些量、改變哪些量、需要哪些器材、實驗步驟怎樣等。本節是要求學生根據提供的器材來探究氣體的壓強與溫度的關系，為了不限制學生的思維，整個設計過程由學生完成展示，并相互補充。

進行實驗與收集證據：老師巡視指導學生發現問題，及時解決問題，沒有給學生完全設計好的表格，盡管是很小的一個事情，主要還是想逐漸地消除學生的依賴性，現在相當多學生在收集數據時如果沒有現成的表格就不知道如何記錄和處理數據。同時學生需要分組進行。

分析與論證：同設計實驗，本環節也是一個重點。這是培養學生分析問題、解決問題能力環節。為了不限制學生的思維，完全交給了學生，可共同討論采用什么方法處理收集到的數據？

例如：，，p-V圖像、p-1/V圖像。怎樣解釋你所收集到數據中的規律？能否驗證你的猜想？

交流與合作：通過數據分析與論證和匯總，請同學們自己得出結論，分別用不同的方法來描述（文字、數學表達式、圖像）