教师资格考试高级中学学科知识与教学能力物理试题与参考答案

教师资格考试高级中学物理学科知识与教学能力模拟
试题(答案在后面)
一、单项选择题（本大题有8小题，每小题5分，共40分）
1、在下列关于光的折射现象的描述中，正确的是（）
A、光从空气斜射入水中时，折射角大于入射角
B、光从水中斜射入空气中时，折射角小于入射角
C、光从水中斜射入玻璃中时，折射角大于入射角
D、光从玻璃斜射入空气中时，折射角等于入射角
2、关于“能量守恒定律”，下列说法错误的是（）
A、能量不能被创造，也不能被消灭
B、能量可以从一种形式转化为另一种形式
C、能量守恒定律适用于所有物理过程
D、能量守恒定律是物理学中最基本的定律之一
3、在物理教学中，教师帮助学生建立“力就是改变物体的运动状态”这一核心概念，这主要体现了物理学中的哪种观点？
A、落体定律
B、惯性定律
C、牛顿第二定律
D、能量守恒定律
4、在高中物理教学中，使用定性分析和定量计算来解决实际问题时，下列哪一个知识点是解决电路分析问题的基础？
A、电场强度
B、欧姆定律
C、光的折射定律
D、牛顿运动定律
5、在高中物理教学中，关于牛顿第三定律，以下哪种说法是正确的？
A、作用力和反作用力作用在同一物体上
B、作用力和反作用力大小相等，方向相反，可以作用在不同性质的物体上
C、作用力和反作用力总是同时产生，但不一定同时消失
D、作用力和反作用力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上，但不一定在同一平面内
6、在高中物理课堂上讲解“光的折射”时，以下哪种实验最能直观展示光的折射现象？
A、将一束光垂直射向半圆形玻璃砖的平面部分
B、将一束光斜射向半圆形玻璃砖的平面部分
C、将一束光垂直射向半圆形玻璃砖的弧面部分
D、将一束光斜射向半圆形玻璃砖的弧面部分
7、在一个完全弹性碰撞过程中，两个质量分别为(m1)和(m2)的小球沿同一直线相向运动，碰撞前的速度分别是(v1)和(v2)，碰撞后速度分别变为(v′1)和(v′2)。

若
(m1=m2)且(v1=−v2)，则碰撞后的速度关系为：
•A)(v′1=v1),(v′2=v2)
•B)(v′1=v2),(v′2=v1)
•C)(v′1=−v2),(v′2=−v1)
•D)(v′1=−v1),(v′2=−v2)
8、对于一个理想变压器，如果初级线圈匝数(N1)为1000匝，次级线圈匝数(N2)为500匝，当初级电压(V1)为220伏特时，次级电压(V2)是多少？
•A) 110伏特
•B) 220伏特
•C) 440伏特
•D) 550伏特
二、简答题（本大题有2小题，每小题10分，共20分）
第一题
请简述高中物理教学中，如何运用“问题引导法”激发学生的学习兴趣和培养其探究能力。

第二题
【简答题】
简述牛顿第三定律的内容，并举例说明在中学物理教学中如何应用该定律进行实用示例。

三、案例分析题（本大题有2小题，每小题25分，共50分）
第一题
案例分析：
一位教师在上《牛顿第三定律》这节课时，使用了以下教学环节：
1.教师通过多媒体展示了几种生活中的相互作用现象的视频，如两物体碰撞、汽车刹车时的摩擦等。

2.学生观察视频后，教师提问：“请大家思考这些现象中存在什么相互作用？”
3.学生分组讨论，教师巡回指导。

4.各组代表分享讨论结果，教师进行总结。

5.教师引入牛顿第三定律，并解释其内容。

6.学生通过实验探究验证牛顿第三定律。

7.教师引导学生将理论应用于实际生活。

问题：
1.请分析这位教师在教学设计中的优点。

2.根据以上教学环节，请提出至少两个改进建议。

第二题
案例分析
某高中物理教师在讲授“自由落体运动”一课时，采用了以下教学设计：
1.教师首先通过实验演示，展示两个不同质量的物体同时从同一高度自由落体，观察它们的运动情况。

2.教师引导学生观察实验现象，并提出问题：“为什么两个不同质量的物体下落速度相同？”
3.学生经过讨论，得出结论：在没有空气阻力的情况下，所有物体自由下落的加速度相同。

gt2)。

4.教师进一步讲解自由落体运动的规律，并引入公式(ℎ=1
2
5.为了帮助学生理解公式，教师设计了以下教学活动：
•将学生分成小组，每组提供不同高度的跳楼者和不同时间的计时器，要求学生计算跳楼者落地时的速度。

•学生通过计算，发现落地速度与高度和时间的关系符合公式(v=gt)。

6.最后，教师引导学生将所学知识应用于解决实际问题，如估算从高楼跳下后安全着陆的距离。

问题：
1.分析该教师的教学设计在引导学生理解自由落体运动规律方面的优势和不足。

2.提出改进该教学设计的建议。

四、教学设计题（本大题有2小题，每小题20分，共40分）
第一题
背景材料：
假设您是一名高中物理教师，即将教授“牛顿运动定律”这一章节。

为了更好地引导学生理解牛顿三定律（惯性定律、加速度定律、作用与反作用定律），您计划设计一个实验活动，通过实际操作让学生体验这些定律的应用，并能够解释日常生活中的一些现象。

此外，您还希望设计一些课堂讨论题目，帮助学生加深对牛顿运动定律的理解。

任务要求：
1.实验设计：
•设计一个实验，利用简单易得的材料，如小车、弹簧秤、滑轮等，展示牛顿第二定律（F=ma）的应用。

•实验步骤清晰，包括所需材料、操作方法、观察指标及预期结果。

•解释实验如何体现牛顿第二定律。

2.课堂讨论题目：
•列出至少三个与牛顿运动定律相关的讨论题目，旨在激发学生的思考和讨论。

•每个讨论题目后附上简短的指导说明，帮助学生理解问题的核心。

3.评估与反馈：
•提出一种评价学生在上述活动中表现的方法。

•描述如何根据学生的反馈调整后续的教学计划。

第二题
【题目】
某高中物理教师在教授“自由落体运动”这一课时，计划设计以下教学环节：
1.创设情境：教师展示一部关于自由落体运动的纪录片，引导学生观察并思考自由落体运动的特点。

2.问题引导：教师提出以下问题，引导学生进行思考：
（1）自由落体运动是什么？
（2）自由落体运动的加速度是多少？
（3）如何验证自由落体运动的加速度？
3.小组合作：将学生分成若干小组，要求各小组根据所学知识，设计实验方案，验证自由落体运动的加速度。

4.实验演示：各小组派代表进行实验演示，教师点评并总结。

5.课堂小结：教师引导学生回顾本节课所学内容，强调自由落体运动的特点和加速度的验证方法。

请根据以上教学设计，回答以下问题：
（1）请简述教师在创设情境环节中应如何引导学生观察和思考自由落体运动的特点？
（2）请针对问题引导环节中的第三个问题，设计一个简单的实验方案，并说明其实验步骤和预期结果。

（3）请简述在实验演示环节中，教师如何点评和总结？
教师资格考试高级中学物理学科知识与教学能力模拟
试题与参考答案
一、单项选择题（本大题有8小题，每小题5分，共40分）
1、在下列关于光的折射现象的描述中，正确的是（）
A、光从空气斜射入水中时，折射角大于入射角
B、光从水中斜射入空气中时，折射角小于入射角
C、光从水中斜射入玻璃中时，折射角大于入射角
D、光从玻璃斜射入空气中时，折射角等于入射角
答案：B
解析：根据光的折射定律，当光从一种介质斜射入另一种介质时，入射光线、折射光线和法线位于同一平面内，且折射光线与入射光线分居法线两侧。

当光从光密介质（如水）斜射入光疏介质（如空气）时，折射角大于入射角。

因此，选项B正确。

2、关于“能量守恒定律”，下列说法错误的是（）
A、能量不能被创造，也不能被消灭
B、能量可以从一种形式转化为另一种形式
C、能量守恒定律适用于所有物理过程
D、能量守恒定律是物理学中最基本的定律之一
答案：C
解析：能量守恒定律是物理学中的一个基本定律，表明在一个封闭系统中，能量不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

然而，能量守恒定律并不适用于所有物理过程，例如在热力学中，存在不可逆过程，这些过程中能量的分布会趋于均匀，但并不违反能量守恒定律。

因此，选项C是错误的。

3、在物理教学中，教师帮助学生建立“力就是改变物体的运动状态”这一核心概念，这主要体现了物理学中的哪种观点？
A、落体定律
B、惯性定律
C、牛顿第二定律
D、能量守恒定律
答案：C
解析：牛顿第二定律描述了力、质量和加速度之间的关系，即力是改变物体运动状态的原因，具体表述为：F=ma。

这与题干中提到的“力就是改变物体的运动状态”这一核心概念一致。

4、在高中物理教学中，使用定性分析和定量计算来解决实际问题时，下列哪一个知识点是解决电路分析问题的基础？
A、电场强度
B、欧姆定律
C、光的折射定律
D、牛顿运动定律
答案：B
解析：欧姆定律是解决电路分析问题的基础，其表述为：I=U/R，即电流与电压成正比，与电阻成反比。

这一基本原理对于分析和计算电路中的电流、电压和电阻是非常关键的。

5、在高中物理教学中，关于牛顿第三定律，以下哪种说法是正确的？
A、作用力和反作用力作用在同一物体上
B、作用力和反作用力大小相等，方向相反，可以作用在不同性质的物体上
C、作用力和反作用力总是同时产生，但不一定同时消失
D、作用力和反作用力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上，但不一定在同一平面内
答案：B
解析：牛顿第三定律表明，对于每一个作用力，总有一个大小相等、方向相反的反作用力。

这两个力作用在不同的物体上，且可以作用在不同性质的物体上。

它们总是同时产生、同时变化、同时消失，并且作用在同一直线上。

因此，选项B是正确的。

选项A错误，因为作用力和反作用力作用在不同的物体上；选项C错误，因为作用力和反作用力总是同时产生和同时消失；选项D错误，因为作用力和反作用力不仅大小相等、方向相反，而且必须作用在同一直线上，也必然在同一平面内。

6、在高中物理课堂上讲解“光的折射”时，以下哪种实验最能直观展示光的折射现象？
A、将一束光垂直射向半圆形玻璃砖的平面部分
B、将一束光斜射向半圆形玻璃砖的平面部分
C、将一束光垂直射向半圆形玻璃砖的弧面部分
D、将一束光斜射向半圆形玻璃砖的弧面部分
答案：D
解析：在讲解“光的折射”时，为了直观展示光的折射现象，需要选择一个能产生明显折射效果的实验。

选项A中，光垂直射向玻璃砖的平面部分，光线将不发生偏折，无法展示折射现象。

选项B中，虽然光斜射向玻璃砖的平面部分，但由于平面部分与空气的界面是平面的，折射现象可能不如弧面部分明显。

选项C中，光垂直射向弧面部分，同样光线将不发生偏折。

而在选项D中，光斜射向半圆形玻璃砖的弧面部分，光线在进入和离开玻璃砖时都会发生折射，且由于弧面的存在，折射现象会更加明显，因此选项D最能直观展示光的折射现象。

7、在一个完全弹性碰撞过程中，两个质量分别为(m1)和(m2)的小球沿同一直线相向运动，碰撞前的速度分别是(v1)和(v2)，碰撞后速度分别变为(v′1)和(v′2)。

若
(m1=m2)且(v1=−v2)，则碰撞后的速度关系为：
•A)(v′1=v1),(v′2=v2)
•B)(v′1=v2),(v′2=v1)
•C)(v′1=−v2),(v′2=−v1)
•D)(v′1=−v1),(v′2=−v2)
答案：B
解析：在完全弹性碰撞的情况下，系统的动量和动能都守恒。

给定条件(m1=m2)且(v1=−v2)意味着两个小球的质量相同，且它们在碰撞前以相同的速率相向而行。

根
据动量守恒定律和能量守恒定律，碰撞后两小球将以彼此初始速度互换的方式继续运动，即(v′1=v2)和(v′2=v1)。

因此，正确答案为选项B。

8、对于一个理想变压器，如果初级线圈匝数(N1)为1000匝，次级线圈匝数(N2)为500匝，当初级电压(V1)为220伏特时，次级电压(V2)是多少？
•A) 110伏特
•B) 220伏特
•C) 440伏特
•D) 550伏特
答案：A
解析：理想变压器的基本工作原理遵循电压比等于匝数比的关系，即[V1
V2=N1
N2
]。

根据题目给出的数据，可以计算次级电压(V2)为[V2=V1×N2
N1=220×500
1000
=110]伏特。

因此，正确答案是选项A。

二、简答题（本大题有2小题，每小题10分，共20分）
第一题
请简述高中物理教学中，如何运用“问题引导法”激发学生的学习兴趣和培养其探究能力。

答案：
1.创设问题情境：教师在教学过程中，应创设与物理现象、物理规律相关的问题情境，激发学生的好奇心和求知欲。

例如，通过展示实际生活中的物理现象，如电梯上升、汽车行驶等，引导学生提出问题。

2.设计阶梯性问题：根据学生的认知水平和学习进度，设计由浅入深、由易到难的问题序列。

问题应具有启发性，能够引导学生思考、分析、解决问题。

3.鼓励学生提问：鼓励学生在课堂上积极提问，教师应及时给予解答或引导学生进行自主探究。

通过提问，使学生主动参与到课堂教学中，提高学习兴趣。

4.组织讨论与交流：在课堂上，教师可以组织学生进行小组讨论，共同探讨问题。

通过交流，培养学生的合作意识和沟通能力。

5.培养学生自主学习能力：鼓励学生利用网络、图书等资源，自主探究问题。

教师应给予适当指导，帮助学生掌握自主学习的方法。

6.引导学生反思总结：在解决问题后，教师引导学生进行反思总结，巩固所学知识，提高思维能力和创新能力。

解析：
“问题引导法”是一种以问题为核心，通过引导学生提出问题、分析问题、解决问题，从而激发学生学习兴趣、培养探究能力的教学方法。

运用“问题引导法”有以下几点注意事项：
1.教师应具备扎实的物理学科知识和教学能力，能够准确把握教学目标，设计合理的问题情境。

2.注重问题设计的梯度，使问题既能激发学生的学习兴趣，又能在一定程度上挑战学生的认知水平。

3.充分发挥学生的主体地位，鼓励学生积极参与课堂活动，培养其自主学习能力。

4.注重培养学生的合作意识和沟通能力，通过小组讨论、交流等方式，提高学生的综合素质。

5.教师应具备良好的课堂调控能力，使课堂氛围活跃，激发学生的学习兴趣。

【简答题】
简述牛顿第三定律的内容，并举例说明在中学物理教学中如何应用该定律进行实用示例。

【答案】
牛顿第三定律的内容是：两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，且作用在同一直线上。

即若物体A对物体B施加一个力F，则物体B必定同时对物体A 施加一个大小相等、方向相反的力-F。

这一定律揭示了作用力与反作用力的关系，是理解力学系统中多个物体间相互作用的基础。

在中学物理教学中，牛顿第三定律的应用可以从以下几个方面进行：
1.宇航器发射原理：用以解释火箭发射的原理。

火箭向下喷射高速气体，产生向上的推力，这就是反作用力，推动火箭向前飞行。

这是现实中应用牛顿第三定律的典型例子，形象地展示了力的相互作用。

2.水中航行：解释船桨与水的作用。

当船员用桨向后划水，桨对水施加一个力，使水产生向前的反作用力，推动船向前。

这是可用于解释水中活动时力的作用原理。

3.运动陀螺：说明陀螺保持旋转时由于受到的地面反作用力而产生的效果。

当陀螺旋转时，它会抵抗外力的作用改变其旋转方向，这是因为地面和陀螺之间的相互作用力。

例如，当陀螺被轻微碰撞时，它的旋转方向可能会发生轻微变化，但总体方向保持不变。

4.小孩翘翘板游戏：利用两个人坐于翘翘板不同位置时，通过相互作用力使翘翘板升起或下降的现象，解释力的传递和相互作用的平衡状态，形象展示牛顿第三定律含义。

通过上述案例，教师可以引导学生思考实际生活中的例子，加深对牛顿第三定律的理解，培养学生的物理思维能力。

此题目要求简述牛顿第三定律的内容，并说明在中学物理教学中如何应用该定律。

通过具体的物理现象或实验，能够帮助学生更好地理解和掌握牛顿第三定律，提高他们的物理应用能力和创新思维。

教学环节需要引导学生从现象中抽象出物理原理，培养他们理论联系实际的思维习惯。

三、案例分析题（本大题有2小题，每小题25分，共50分）
第一题
案例分析：
一位教师在上《牛顿第三定律》这节课时，使用了以下教学环节：
1.教师通过多媒体展示了几种生活中的相互作用现象的视频，如两物体碰撞、汽车刹车时的摩擦等。

2.学生观察视频后，教师提问：“请大家思考这些现象中存在什么相互作用？”
3.学生分组讨论，教师巡回指导。

4.各组代表分享讨论结果，教师进行总结。

5.教师引入牛顿第三定律，并解释其内容。

6.学生通过实验探究验证牛顿第三定律。

7.教师引导学生将理论应用于实际生活。

问题：
1.请分析这位教师在教学设计中的优点。

2.根据以上教学环节，请提出至少两个改进建议。

答案：
1.教师教学设计优点：
（1）利用多媒体展示生活化现象，激发了学生的学习兴趣，提高了课堂的趣味性。

（2）引导学生进行分组讨论，调动了学生的积极参与，培养了学生的合作探究能力。

（3）注重理论与实践相结合，让学生通过实验验证知识的正确性，加深了对牛顿第三定律的理解。

（4）关注学生的实际生活，让学生感受到物理与生活的紧密联系。

2.改进建议：
（1）在分组讨论环节，教师可以提出更具体的问题，引导学生深入分析现象背后的物理规律。

（2）在总结环节，教师可以对错误观点进行纠正，并引导学生反思，进一步提高学生的思考深度。

（3）实验过程中，教师应引导学生关注实验数据的准确性和可靠性，培养学生的科学素养。

（4）课后布置相关作业，让学生尝试在具体情境中应用牛顿第三定律，巩固所学知识。

第二题
案例分析
某高中物理教师在讲授“自由落体运动”一课时，采用了以下教学设计：
1.教师首先通过实验演示，展示两个不同质量的物体同时从同一高度自由落体，观察它们的运动情况。

2.教师引导学生观察实验现象，并提出问题：“为什么两个不同质量的物体下落速
度相同？”
3.学生经过讨论，得出结论：在没有空气阻力的情况下，所有物体自由下落的加速度相同。

gt2)。

4.教师进一步讲解自由落体运动的规律，并引入公式(ℎ=1
2
5.为了帮助学生理解公式，教师设计了以下教学活动：
•将学生分成小组，每组提供不同高度的跳楼者和不同时间的计时器，要求学生计算跳楼者落地时的速度。

•学生通过计算，发现落地速度与高度和时间的关系符合公式(v=gt)。

6.最后，教师引导学生将所学知识应用于解决实际问题，如估算从高楼跳下后安全着陆的距离。

问题：
1.分析该教师的教学设计在引导学生理解自由落体运动规律方面的优势和不足。

2.提出改进该教学设计的建议。

答案：
1.优势：
•实验演示直观，能够激发学生的学习兴趣。

•提出问题引导学生思考，有助于学生主动建构知识。

•小组合作活动能够培养学生的合作意识和解决问题的能力。

•结合实际问题，有助于学生将理论知识应用于实践。

不足：
•教师在引导学生得出结论的过程中，可能过于依赖学生自己的观察和讨论，缺乏对结论的深入分析和推理。

•教学活动中，对于公式的推导过程讲解不够，可能导致学生对公式的理解不够深刻。

•案例分析环节，没有引导学生思考实验误差的来源和如何减小误差，对学生科学素养的培养不够。

2.改进建议：
•在实验演示后，教师可以引导学生分析实验数据，得出物体下落速度与质量无关的结论，并解释其原因。

gt2)和(v=gt)，加•在讲解公式时，教师可以结合实验数据，推导出公式(ℎ=1
2
深学生对公式的理解。

•在小组活动中，教师可以引导学生思考实验误差的来源，并讨论如何减小误差，提高实验结果的准确性。

•在案例分析环节，教师可以引导学生分析高楼跳下后的安全着陆距离，并结合实际情况，讨论如何提高安全系数。

四、教学设计题（本大题有2小题，每小题20分，共40分）
第一题
背景材料：
假设您是一名高中物理教师，即将教授“牛顿运动定律”这一章节。

为了更好地引导学生理解牛顿三定律（惯性定律、加速度定律、作用与反作用定律），您计划设计一个实验活动，通过实际操作让学生体验这些定律的应用，并能够解释日常生活中的一些现象。

此外，您还希望设计一些课堂讨论题目，帮助学生加深对牛顿运动定律的理解。

任务要求：
1.实验设计：
•设计一个实验，利用简单易得的材料，如小车、弹簧秤、滑轮等，展示牛顿第二定律（F=ma）的应用。

•实验步骤清晰，包括所需材料、操作方法、观察指标及预期结果。

•解释实验如何体现牛顿第二定律。

2.课堂讨论题目：
•列出至少三个与牛顿运动定律相关的讨论题目，旨在激发学生的思考和讨论。

•每个讨论题目后附上简短的指导说明，帮助学生理解问题的核心。

3.评估与反馈：
•提出一种评价学生在上述活动中表现的方法。

•描述如何根据学生的反馈调整后续的教学计划。

答案与解析：
1.实验设计：
•材料：小车1辆、弹簧秤1个、细绳若干、滑轮1个、不同质量的重物若干（如小铁块）、平滑的长木板。

•操作方法：
1.将长木板水平放置，确保其表面光滑减少摩擦。

2.在木板的一端固定滑轮，使绳子可以顺畅地通过。

3.使用细绳连接小车与滑轮，并在另一端挂上弹簧秤。

4.分别挂上不同质量的重物，记录下弹簧秤的读数（即拉力F）。

5.让小车从静止开始移动，测量小车加速的时间t和位移s，计算加速度a。

•观察指标及预期结果：观察并记录不同质量重物下的拉力变化；预期随着重物质
量的增加，小车的加速度也会相应增大，且加速度与拉力成正比关系。

•体现牛顿第二定律：通过实验，学生可以直接观察到当外力F一定时，物体的质量m越大，其产生的加速度a就越小；反之亦然。

这正是牛顿第二定律F=ma的具体体现。

2.课堂讨论题目：
•题目1：“如果在无摩擦的理想情况下，一辆静止的小车受到恒定的推力，它会如何运动？”
•指导说明：引导学生思考，在没有外力阻碍的情况下，根据牛顿第一定律（惯性定律），物体将保持原有的运动状态不变。

当施加外力时，小车将开始加速。

•题目2：“当我们用相同的力量推动两个质量不同的物体时，哪个会更快加速？
为什么？”
•指导说明：依据牛顿第二定律，加速度a与作用力F成正比，与物体质量m成反比。

因此，质量较小的物体会有更大的加速度。

•题目3：“在篮球比赛中，投篮时为什么需要考虑球的初速度和角度？”
•指导说明：结合牛顿第三定律（作用与反作用定律），当运动员投篮时，手对球施加力的同时，球也对手产生相等方向相反的力。

此外，初速度和投射角决定了球的飞行轨迹，影响投篮的成功率。

3.评估与反馈：
•评价方法：可以通过小组报告的形式，要求每组学生提交一份关于实验过程、观察到的现象以及理论分析的报告。

同时，也可以设置口头问答环节，检查学生对于实验原理的理解程度。

•反馈调整：收集学生对于实验设计的意见和建议，特别是关于哪些部分难以理解。