2021國家教師資格考試《高中物理學科與教學》考試真題一、真題及詳解全國統(tǒng)考教師資格考試《物理學科知識與教學能力》（高級中學）真題及詳解考試時間：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(zhì)量為原質(zhì)量兩倍的物塊B．換一個質(zhì)置為原質(zhì)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(zhì)量m變成四分之一或者k變?yōu)樗谋?，所以AB兩項均錯誤，根據(jù)長度與k的關(guān)系，長度應變?yōu)?/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(fā)生色散而產(chǎn)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(nèi)，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(zhì)量的理想氣體經(jīng)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WA、WB、WC，則通過圖像可以判斷：（）。

圖3A．WA=WB>WCB．WA=WB<WCC．WA<WB<WCD．WA>WB>WC【答案】D~~~【解析】如圖A、B點作等容線:根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可以看出PB>PA，所以WA>WB；B到C的過程，溫度相等，壓強加PC>PB，由，得WB>WC；所以WA>WB>WC。

7．一個原子核衰變?yōu)橐粋€原子核，發(fā)生β衰變的次數(shù)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?yōu)橐粋€原子核時，發(fā)生α衰變的次數(shù)為（238-206）÷4=8次，發(fā)生β衰變的次數(shù)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(nèi)半徑為R，在腔內(nèi)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．0B．C．D．【答案】D~~~【解析】球殼有厚度，在內(nèi)外帶電不接地時，球殼內(nèi)層感應出等量異種電荷-q，且內(nèi)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(nèi)部總電荷為-q，在O點產(chǎn)生的電勢為，球內(nèi)部的點電荷+q在O點產(chǎn)生的電勢為，根據(jù)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(zhì)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(zhì)量為的重物，在繩上距M點L/2的P點系上一質(zhì)量0為的重物，平衡后繩的MP段正好水平，則為（）。圖5A．B．2C．/2D．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(nèi)兩個半徑均為R的圓相切于O點，兩半圓形區(qū)域內(nèi)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(zhuǎn)，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6A．

B．

C．

D．

【答案】C~~~【解析】根據(jù)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(jīng)過時間t導體桿轉(zhuǎn)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(qū)域，隨著ω增加，電動勢增大；在左邊區(qū)域，方向變?yōu)樨撓颍S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(guī)定，高中物理課程由12個模塊構(gòu)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(zhì)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(chǎn)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(guān)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?qū)W生對物體運動狀態(tài)分析的不透徹。以至于導致對物體受力分析失誤，體現(xiàn)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(fā)設計一系列的啟發(fā)性質(zhì)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(jīng)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(jīng)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(tài)，并得出結(jié)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(tài)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(jié)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(xiàn)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(jīng)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(tài)，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(diào)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(jié)合學生的認知水平，問題啟發(fā)性不足。這樣造成問而不答的課堂冷場現(xiàn)象，違背了課堂提問的有效性原則、科學性原則和啟發(fā)性原則。②教師的評價方面對于丙同學出現(xiàn)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(xiàn)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(fā)，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(fā)性質(zhì)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(jù)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(jié)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(xiàn)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(xiàn)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(zhuǎn)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(zhì)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(xiàn)象產(chǎn)生？師：猜想電荷間相互作用力的大小與哪些因素有關(guān)”生：猜想可能與距離、電荷量及其他因素有關(guān)。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(guān)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(jù)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(guān)于“氣體實驗定律”的內(nèi)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(tǒng)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(jié)中關(guān)于“探究氣體等溫變化規(guī)律”內(nèi)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(zhì)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(huán)境溫度，也不會有明顯變化。1．實驗數(shù)據(jù)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(cè)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(nèi)容（4分）（2）根據(jù)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(nèi)容一定質(zhì)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(guān)系；第二，玻意耳定律的內(nèi)容。b．過程與方法第一，培養(yǎng)良好的實驗習慣;第二，掌握研究兩個以上物理量之間關(guān)系常用的方法—控制變量法。c．情感態(tài)度價值觀第一，通過探究性實驗，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，體驗學習的樂趣；第二，養(yǎng)成團結(jié)協(xié)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(shù)據(jù)處理。b．教學難點：玻意耳定律的內(nèi)容。③實驗探究錄像展示：一定質(zhì)量的氣體在溫度相等時，壓強與體積的關(guān)系，一定質(zhì)量的氣體在體積相等時，壓強與溫度的關(guān)系。由此，可以培養(yǎng)學生的觀察、發(fā)現(xiàn)問題能力，同時滲透確定兩個以上物理量之間關(guān)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(guān)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(tài)度價值觀的教育，內(nèi)容包括如何探究p與V之間的關(guān)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(jié)是要求學生根據(jù)提供的器材來探究氣體的壓強與溫度的關(guān)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(jù)：老師巡視指導學生發(fā)現(xiàn)問題，及