高级中学物理教师资格考试学科知识与教学能力试卷与参考答案(2025年)

2025年教师资格考试高级中学物理学科知识与教学能
力自测试卷(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、根据你的学习经历和生活体验，物体从周围环境吸收热量，内能增加的是________ 。

A.压缩的弹簧荡秋千
B.行驶的自行车拐弯过程
C.正在燃烧的木柴
D.正在熔化的冰块
2、若分析某导体电阻的大小，可以考虑下面哪个物理因素？
A.导体的横截面积
B.导体的长度
C.导体的电导率
D.以上三个都是
3.关于牛顿第二定律，以下说法正确的是：
A. 力和加速度成正比
B. 力和速度成正比
C. 力和质量成正比
D. 力等于质量和加速度的乘积
4.在光学中，凸透镜对光线的发散作用体现在哪个光谱范围内？
A. 红外
B. 可见光
C. 紫外
D. 以上都是
5、下列关于库仑定律的表述错误的是：
A. 两个点电荷之间的相互作用力是库仑力
B. 库仑力与两个点电荷的电荷量成正比
C. 库仑力与两个点电荷之间距离的平方成反比
D. 库仑力的大小与电势能成正比
6、一个物理学家在进行光电效应实验时，发现光电子的最大初动能随着照射光的频率增加而增加，但与光的强度无关。

这个现象说明：
A. 光电子的能量完全由光的频率决定
B. 光是量子化的，即能量是以包克形式传递的
C. 光对电子没有作用力
D. 电子从原子中被释放出，是因为光子的能量被电子吸收
7、关于光的能量的描述，下列说法正确的是
A. 光的能量与光波长成正比
B. 光的能量与光波速成正比
C. 光的能量与光强成正比
D. 光的能量与光波的振幅成正比
8、某质点沿一条直线运动，其速度随时间的变化关系可以用v = at + b (a、b 为常数) 来表示。

该质点的加速度为
A. a
B. 2a
C. b
D. ab
二、简答题（本大题有2小题，每小题10分，共20分）
第一题
题目：请简述牛顿三大运动定律的内容，并解释其在解决物理问题中的作用。

第二题
题目：
简述动能定理在物理学中的应用，并举例说明。

三、案例分析题（本大题有2小题，每小题25分，共50分）
第一题
问题描述：
李老师是一名高中物理教师，他在教授“牛顿运动定律”时，发现学生们对动态问题的理解存在困难。

为了帮助学生们更好地掌握牛顿运动定律，李老师决定设计一个实验，探究物体在不同加速度下的运动情况。

实验装置如下：
1.一个数字显示的加速度计；
2.一个可以自由滚动的滑动摩擦力很小的圆盘；
3.一个可以沿圆盘边缘平滑移动的单杆支架；
4.一块小质量铁片；
5.一系列弹簧。

实验步骤：
1.在圆盘上固定支架，支架上可以安装一个弹簧，在弹簧的两端各悬挂一个小质量
铁片。

2.铁片悬挂在弹簧上，可以随着圆盘的运动而变动位置。

3.将加速度计安装在圆盘中心。

4.实验开始时，圆盘以恒定加速度开始旋转。

实验现象：
在圆盘旋转过程中，加速度计的读数随铁片的位置变化而变化。

当铁片从加速度计附近移动到远离加速度计的位置时，加速度计的读数减小；当铁片从远离加速度计的位置移动到加速度计附近时，加速度计的读数增加。

问题：
请根据上述实验现象，解释为什么在圆盘旋转时，铁片的运动会导致加速度计的读数变化，并说明这种现象与牛顿运动定律中的哪些概念相关。

第二题
案例描述：
某教师在讲解牛顿第二定律时，给学生展示了几个不同的物体，如相同的质量但形状不同的玩具汽车、篮球、书本等，并分别施加相同的力，测量了它们在水平面上的加速度。

实验结果表明，不同形状的物体在相同力作用下，其加速度并没有出现明显差异。

问题：
1.请根据牛顿第二定律的公式，分析这种实验现象的原因。

2.教师结合实验现象，如何引导学生理解牛顿第二定律的真实含义？
要求：
你的回答要明确表达问题解决思路，并结合物理知识进行充分论述。

四、教学设计题（本大题有2小题，每小题20分，共40分）
第一题
【材料】《分子动理论》选自普通高中物理课程标准实验教科书《物理（必修1）》人教版。

本节主要内容包括3个方面的知识与技能。

一是通过气体实验定律，说明理想气体状态变化的微观实质。

二是通过压强的微观解释，理解一定质量的理想气体压强仅与气体分子的平均动能有关。

三是建立气体分子处于无规则热运动的基本模型，运用微元法粗略计算气体压强。

以上几个内容的教学活动安排如下：
教学活动安排表
活动编号
教学目标
教学活动
教学新媒体
教学时长%
1
1.1
分子势能
分子势能与分子间的距离有关
微观粒子的图像展示、动画演示、分子势能与分子距离变化的关系图
2
1.2
温度与分子的平均动能有关
温度的微观意义、气体温度的微观统计模型、温度与气体分子平均动能的关系式、物理科学与计算机模拟
20
3
1.3
宏观力学量与物体分子热运动的关联
物体受力的合力与分子所受合力间的数量关系、功能关系与物体分子间势能变化的关系图、应用微元法估算气体中的分子间平均距离、应用微元法粗略计算理想的气体在平衡状态和很少对外做功近于平衡状态下的气体分子间的平均距离，以及简要推导气体压强的微观表达式，结合具体数据估算气体压强的原因
讨论、图像展示、动画演示、推导、估算
20
4
2.1
讨论温度、体积的影响因素
运用分子动理论分析气体温度的改变原因
演示实验：质量和压强相等的同种理想气体体积的收缩和膨胀，以及通过抽气装置模拟气体的收集状态
15
2.2
讨论影响气体压强因素的微观实质
列举具体事例分析决定气体压强的微观因素以及温度、外压对平均动能的影响演示实验：1.装置（多个球体自由落体至光滑河道）；2.装置（针筒内的柱塞上的球体自由落体），说明气体压强与速度、质量的关系
15
6
2.3
应用分子动理论鉴别气体是理想气体还是实际气体
解释气体分子间距很大的原因
实物模型：利用弹簧拉力和阻力来模拟分子间引力与斥力
15
7
3
课后练习
复习课上学生分组讨论违反气体实验定律的可能原因
气体的实际行为与理想行为的差异
建模分析：分析实际气体没有恒定理想气体特定的m参量的根本原因
10
【问题】
（1）请简要分析该节课的核心知识。

（2）请对教学活动2中教学目标的表述提出你的意见。

（3）请尝试对教学活动5中教学活动的设计提出你的改进意见。

（4）请对教学活动7中教学活动的序号排列提出你的意见。

第二题
题目：
请根据以下材料，设计一个高中物理课堂教学方案，包括教学目标、教学内容、教学方法和教学评价。

2025年教师资格考试高级中学物理学科知识与教学能
力自测试卷与参考答案
一、单项选择题（本大题有8小题，每小题5分，共40分）
1、根据你的学习经历和生活体验，物体从周围环境吸收热量，内能增加的是
________ 。

A.压缩的弹簧荡秋千
B.行驶的自行车拐弯过程
C.正在燃烧的木柴
D.正在熔化的冰块
答案：D
解析：熔化过程需要吸热，所以熔化的过程中冰块的温度会升高，内能会增加。

压缩的弹簧荡秋千、行驶的自行车拐弯过程和正在燃烧的木柴都因为摩擦或化学反应而在短时间内产生能的热量，不涉及内能的吸收和增加。

2、若分析某导体电阻的大小，可以考虑下面哪个物理因素？
A.导体的横截面积
B.导体的长度
C.导体的电导率
D.以上三个都是
答案：D
解析：导体电阻的大小受多个因素影响，包括导体的横截面积（A）、导体的长度（B）、以及导体的电导率（C）。

这三个因素同时作用，共同决定了导体的电阻大小。

因此，以上三个因素都是需要考虑的。

3.关于牛顿第二定律，以下说法正确的是：
A. 力和加速度成正比
B. 力和速度成正比
C. 力和质量成正比
D. 力等于质量和加速度的乘积
答案：D
解析：牛顿第二定律表述为力等于质量乘以加速度（F=ma）。

因此，力与质量和加速度的乘积相等，选项D正确。

4.在光学中，凸透镜对光线的发散作用体现在哪个光谱范围内？
A. 红外
B. 可见光
C. 紫外
D. 以上都是
答案：C
解析：凸透镜对可见光有会聚作用，而对紫外光和红外线则具有发散作用。

由于紫外光属于短波段，其发散效果更为明显，因此选项C正确。

5、下列关于库仑定律的表述错误的是：
A. 两个点电荷之间的相互作用力是库仑力
B. 库仑力与两个点电荷的电荷量成正比
C. 库仑力与两个点电荷之间距离的平方成反比
D. 库仑力的大小与电势能成正比
答案：D
解析：库仑力的大小是取决于两个点电荷的电荷量和它们之间距离的平方的倒数，遵循的是Coulomb定律。

但是，库仑力不直接与电势能成正比，因为电势能的大小与电荷的位置有关，而库仑力是相互作用的力。

正确答案是D。

试题 6:
6、一个物理学家在进行光电效应实验时，发现光电子的最大初动能随着照射光的频率增加而增加，但与光的强度无关。

这个现象说明：
A. 光电子的能量完全由光的频率决定
B. 光是量子化的，即能量是以包克形式传递的
C. 光对电子没有作用力
D. 电子从原子中被释放出，是因为光子的能量被电子吸收
答案：B
解析：光电效应实验表明，光电子的最大初动能仅与照射光的频率有关，而与光的强度无关，这意味着光具有量子特性，即光子能够携带确定的能量。

当一个光子的能量足够大时，它可以“撞击”一个电子，导致该电子获得足够的能量脱离原子，并获得最大初动能。

这种能量是以包克形式传递的。

所以正确答案是B。

7、关于光的能量的描述，下列说法正确的是
A. 光的能量与光波长成正比
B. 光的能量与光波速成正比
C. 光的能量与光强成正比
D. 光的能量与光波的振幅成正比
答案：D
解析：光子的能量与光的频率成正比，而波的振幅与光的强度有关，所以光子的能量又与光的强度成正比。

8、某质点沿一条直线运动，其速度随时间的变化关系可以用v = at + b (a、b 为常数) 来表示。

该质点的加速度为
A. a
B. 2a
C. b
D. ab
答案：A
解析：速度的导数是加速度，因此质点的加速度为v’ = a。

二、简答题（本大题有2小题，每小题10分，共20分）
第一题
题目：请简述牛顿三大运动定律的内容，并解释其在解决物理问题中的作用。

答案：
牛顿的物理学三大运动定律是经典力学的基础，它们描述了物体运动的基本规律。

1.牛顿第一定律（惯性定律）：如果一个物体没有受到外力作用，或者所受的外力
合为零（平衡状态），那么此物体将保持静止或匀速直线运动的状态。

这表明物
体有保持原来运动状态的属性，这种属性被称为惯性。

2.牛顿第二定律（加速度定律）：如果物体受到一个外力的作用，其所受的加速度
与作用在它上面的合外力成正比，与物体的质量成反比。

数学表达式为(F=ma)，其中(F)是合外力，(m)是物体的质量，(a)是加速度。

这个定律揭示了力与物体
运动状态变化之间的关系。

3.牛顿第三定律（作用与反作用定律）：对于任意两个相互作用的物体，它们作用
于对方的一个力与对方作用于它的一个力总是大小相等，方向相反。

这意味着作
用力和反作用力的系统内力矩相消，物体系统的总动量守恒。

这三个定律在解决物理问题中的作用主要体现在以下几个方面：
•预测物体运动：牛顿第一定律和第二定律提供了预测物体运动的框架；人们可以通过分析作用在物体上的力及其关系来预知物体的运动状态。

•解析力与运动改变的关系：牛顿第二定律使我们能够计算出为达到特定加速度所需施加的力的大小，对于理解各种低速运动尤其重要。

•解释系统的平衡状态：牛顿第一定律和第三定律在分析如质点系平衡系统时非常有用，可用于判定系统是否处于平衡状态，以及如何通过改变力的大小和方向来
影响系统状态。

•解决动力学问题：这些定律为解决涉及物体之间相互作用力引起的动力问题提供数学基础，是机械运动分析和设计的核心。

牛顿三大定律不仅构成了经典力学的基石，也是学习物理学其他分支如电磁学、热力学和流体力学等学科的基础。

掌握这些定律的实际操作能够帮助初学者更好地理解和应用物理学原理，解决实际问题。

题目：
简述动能定理在物理学中的应用，并举例说明。

答案：
动能定理是物理学中一个重要的定理，它描述了力在一段时间内对物体所做的功与物体动能变化之间的关系。

动能定理的数学表达式为：
[W=1
2
mv2−
1
2
mv02]
其中：
-(W)是力在时间(t)内对物体所做的功；
-(m)是物体的质量；
-(v)是物体在末态的速度；
-(v0)是物体在初态的速度。

解析：
动能定理的应用主要体现在以下几个方面：
1.计算恒力做功导致的动能变化：当外力(F)在一段时间内对物体做功时，可以通
过动能定理计算物体的动能变化。

公式可以简化为(W=ΔK)，其中(ΔK)是动能的变化量。

2.求解速度变化：如果已知力随时间的变化关系，可以通过动能定理联立方程求
解物体的速度变化。

例如，如果一个物体受到恒定的力(F)，且知道它在一段时
间内的位移(s)，可以使用动能定理(W=1
2mv2−1
2
mv02)来求解最终速度(v)。

3.动态平衡分析：在分析物体在外力作用下的运动时，动能定理可以帮助确定物
体是否达到动态平衡。

如果物体的动能保持不变，说明物体处于匀速直线运动状
举例说明：
假设有一个质量为 5 千克的滑块放置在水平的光滑表面上，没有摩擦力。

初始时，滑块以 10 米/秒的速度沿水平面滑动。

突然，施加一个恒定的力(F)使滑块加速到 15 米/秒。

求这个恒定力做的功。

根据动能定理：
[W=1
2
mv2−
1
2
mv02]
代入已知数值：
[W=1
2
×5 kg×(15 m/s)2−
1
2
×5 kg×(10 m/s)2] [W=
1
2
×5×(225−100) J]
[W=
1
2
×5×125 J]
[W=312.5 J]
因此，施加的恒定力做了 312.5 焦耳的功。

三、案例分析题（本大题有2小题，每小题25分，共50分）
第一题
问题描述：
李老师是一名高中物理教师，他在教授“牛顿运动定律”时，发现学生们对动态问题的理解存在困难。

为了帮助学生们更好地掌握牛顿运动定律，李老师决定设计一个实验，探究物体在不同加速度下的运动情况。

实验装置如下：
1.一个数字显示的加速度计；
2.一个可以自由滚动的滑动摩擦力很小的圆盘；
3.一个可以沿圆盘边缘平滑移动的单杆支架；
4.一块小质量铁片；
5.一系列弹簧。

实验步骤：
1.在圆盘上固定支架，支架上可以安装一个弹簧，在弹簧的两端各悬挂一个小质量
铁片。

2.铁片悬挂在弹簧上，可以随着圆盘的运动而变动位置。

3.将加速度计安装在圆盘中心。

4.实验开始时，圆盘以恒定加速度开始旋转。

实验现象：
在圆盘旋转过程中，加速度计的读数随铁片的位置变化而变化。

当铁片从加速度计附近移动到远离加速度计的位置时，加速度计的读数减小；当铁片从远离加速度计的位置移动到加速度计附近时，加速度计的读数增加。

问题：
请根据上述实验现象，解释为什么在圆盘旋转时，铁片的运动会导致加速度计的读数变化，并说明这种现象与牛顿运动定律中的哪些概念相关。

答案：
当圆盘开始旋转时，由于铁片相对于圆盘的速度增加，根据牛顿第二定律，铁片会受到一个向心加速度，这个加速度的指向与圆盘的内切面方向一致。

在初始阶段，由于铁片悬挂在弹簧上，弹簧提供了一个与圆盘提供的向心加速度相反的力，从而使得铁片
在加速度计附近保持静止。

但当铁片从加速度计附近移动到远离加速度计的位置时，加速度计的读数减小，这是因为此时铁片相对于加速度计的速度减小，即铁片的向心加速度减小。

根据牛顿第二定律，这意味着弹簧提供的力减少，或者圆盘提供的向心加速度增大。

这两种情况都导致铁片运动到圆盘的边缘时，弹簧已经压缩到了极致，铁片不再能够随着圆盘继续加速。

当铁片从远离加速度计的位置移动到加速度计附近时，加速度计的读数增加，这是因为此时铁片的速度增加，向心加速度增加。

此时弹簧的拉伸增加，铁片获得更大的向心力，从而使得加速度计的读数增加。

这种现象与牛顿运动定律中的概念包括向心力、向心加速度和外力与作用点的关系有着密切的联系。

铁片运动时的读数变化，反映了物体在不同位置时所受的向心力变化，以及这种变化的物理意义。

解析：
在实验中，铁片在圆盘上的位置变化导致它受到的向心力（即圆盘提供的力使铁片做圆周运动）变化，根据牛顿第二定律（F=ma），铁片的加速度（向心加速度）也因此变化。

这种现象不仅与牛顿第二定律相关，还与牛顿第三定律（作用与反作用原理）有关，即铁片对弹簧的作用力和弹簧对铁片的反作用力也是成正比的。

铁片在圆盘上的位置变化导致它所受的合外力（向心力和其他力的合力）变化，因此铁片的加速度随位置变化而变化。

通过观察加速度计的读数变化，学生能够直观地理解牛顿运动定律中的向心力、向心加速度等概念，以及对物体运动状态的影响。

第二题
案例描述：
某教师在讲解牛顿第二定律时，给学生展示了几个不同的物体，如相同的质量但形
状不同的玩具汽车、篮球、书本等，并分别施加相同的力，测量了它们在水平面上的加速度。

实验结果表明，不同形状的物体在相同力作用下，其加速度并没有出现明显差异。

问题：
1.请根据牛顿第二定律的公式，分析这种实验现象的原因。

2.教师结合实验现象，如何引导学生理解牛顿第二定律的真实含义？
要求：
你的回答要明确表达问题解决思路，并结合物理知识进行充分论述。

答案：
1.牛顿第二定律指出加速度与物体的质量和所受合力成正比，即F = ma。

在该实验中，各个物体虽然形状不同，但质量相同，Teacher 应用同一个力，根据公式可知，加速度应该相同。

从实验结果看，由于力的施加、测量、以及环境因素等可能造成了一些微小的偏差，导致加速度在不同物体上表现出轻微差异，但差异并不明显。

2.教师可以引导学生进行以下思考：
•强调牛顿第二定律的核心概念：力的作用会改变物体的运动状态。

•通过比较不同形状物体的质量和加速度不变的情况，引导学生理解牛顿第二定律不局限于某种特定的形状或物体，它适用于所有的物体。

•引导学生思考为什么不同形状的物体在相同力作用下，加速度不变？可以引导思考惯性的概念，解释相同质量的物体在相同力作用下，拥有相同的加速度。

解析：
本题考察学生对牛顿第二定律的理解及应用能力。

需要学生能够准确运用公式思考问题，并根据实验现象，解释牛顿第二定律的真实含义。

同时，还需要学生能够结合
教材内容，以教师的角度引导学生理解物理概念。

四、教学设计题（本大题有2小题，每小题20分，共40分）
第一题
【材料】《分子动理论》选自普通高中物理课程标准实验教科书《物理（必修1）》人教版。

本节主要内容包括3个方面的知识与技能。

一是通过气体实验定律，说明理想气体状态变化的微观实质。

二是通过压强的微观解释，理解一定质量的理想气体压强仅与气体分子的平均动能有关。

三是建立气体分子处于无规则热运动的基本模型，运用微元法粗略计算气体压强。

以上几个内容的教学活动安排如下：
教学活动安排表
活动编号
教学目标
教学活动
教学新媒体
教学时长%
1
1.1
分子势能
分子势能与分子间的距离有关
微观粒子的图像展示、动画演示、分子势能与分子距离变化的关系图
2
1.2
温度与分子的平均动能有关
温度的微观意义、气体温度的微观统计模型、温度与气体分子平均动能的关系式、物理科学与计算机模拟
20
3
1.3
宏观力学量与物体分子热运动的关联
物体受力的合力与分子所受合力间的数量关系、功能关系与物体分子间势能变化的关系图、应用微元法估算气体中的分子间平均距离、应用微元法粗略计算理想的气体在平衡状态和很少对外做功近于平衡状态下的气体分子间的平均距离，以及简要推导气体压强的微观表达式，结合具体数据估算气体压强的原因
讨论、图像展示、动画演示、推导、估算
20
4
2.1
讨论温度、体积的影响因素
运用分子动理论分析气体温度的改变原因
演示实验：质量和压强相等的同种理想气体体积的收缩和膨胀，以及通过抽气装置模拟气体的收集状态
15
2.2
讨论影响气体压强因素的微观实质
列举具体事例分析决定气体压强的微观因素以及温度、外压对平均动能的影响演示实验：1.装置（多个球体自由落体至光滑河道）；2.装置（针筒内的柱塞上的球体自由落体），说明气体压强与速度、质量的关系
15
6
2.3
应用分子动理论鉴别气体是理想气体还是实际气体
解释气体分子间距很大的原因
实物模型：利用弹簧拉力和阻力来模拟分子间引力与斥力
15
7
3
课后练习
复习课上学生分组讨论违反气体实验定律的可能原因
气体的实际行为与理想行为的差异
建模分析：分析实际气体没有恒定理想气体特定的m参量的根本原因
10
【问题】
（1）请简要分析该节课的核心知识。

（2）请对教学活动2中教学目标的表述提出你的意见。

（3）请尝试对教学活动5中教学活动的设计提出你的改进意见。

（4）请对教学活动7中教学活动的序号排列提出你的意见。

【答案】
（1）本节课的核心知识是：通过分子动理论，说明一定质量的理想气体压强与气体分子的平均动能有关；通过讨论思想，理解物体是否服从气体实验定律主要原因之一是物体分子间距离大小。

（2）教学目标的表述过于模糊，未准确将3种性质列出，应修改为：温度与分子平均动能有关、气体体积与分子间距、宏观力学量与物体分子热运动的关联。

（3）教学活动的设计中仅列举事例不够，还应增加演示实验，并运用实验结果分析气体压强与速度、质量的关系，并得出最终公式p∝mv。

（4）教学活动的序号排列有误，应改为①②③④⑤⑥⑦。

第二题
题目：
请根据以下材料，设计一个高中物理课堂教学方案，包括教学目标、教学内容、教学方法和教学评价。

答案：
一、教学目标
1.知识与技能：
•掌握牛顿第二定律的定义及其物理意义。

•能够运用牛顿第二定律解决简单的物理问题。

2.过程与方法：。