2021国家教师资格考试《高中物理学科与教学》考试真题

2021国家教师资格考试《高中物理学科与教学》考试真题一、真题及详解全国统考教师资格考试《物理学科知识与教学能力》（高级中学）真题及详解考试时间：120分钟考试总分：150分本试题为回忆版，部分题目不全。

一、单项选择题（本大题共8小题，每小题5分，共40分）1．李老师用弹簧和物块做成如图1所示的弹簧振子演示振动图像，课前准备实验时，李老师觉得该弹簧振子的频率过小，想让振子的频率增大一倍，为此他将（）。A．换一个质量为原质量两倍的物块B．换一个质置为原质量—半的物块C．弹簧长度减去一半D．弹簧长度减去3/4图1【答案】D~~~【解析】振子频率增大一倍，周期变成一倍。由周期公式：，可知，需要将质量m变成四分之一或者k变为四倍，所以AB两项均错误，根据长度与k的关系，长度应变为1/4，即弹簧长度减去一半。

2．雨后，太阳光入射到大气中的水滴发生色散而产生彩虹，设水滴是球星的，图2中的圆代表水滴过球心的截面，入射光线在此截面的平面内，a、b、c、d代表四条不同颜色的出射光线，则他们可能依次是（）。A．紫光、黄光、蓝光、红光B．紫光、蓝光、黄光、红光C．红光、蓝光、黄光、紫光D．红光、黄光、蓝光、紫光图2【答案】B~~~【解析】光的折射率从大到小的顺序为紫光、蓝光、黄光、红光。图中abcd四条光线偏折程度逐渐减小，折射率逐渐减小。

3．一定质量的理想气体经历了A→B→C变化过程，其压强随温度变化的p-t图如图3所示。气体在A、B、C三个装填是的体积分别为WA、WB、WC，则通过图像可以判断：（）。

图3A．WA=WB>WCB．WA=WB<WCC．WA<WB<WCD．WA>WB>WC【答案】D~~~【解析】如图A、B点作等容线:根据理想气体状态方程，可以看出PB>PA，所以WA>WB；B到C的过程，温度相等，压强加PC>PB，由，得WB>WC；所以WA>WB>WC。

7．一个原子核衰变为一个原子核，发生β衰变的次数为（）。A．6次B．10次C．22次D．32次【答案】A~~~【解析】当一个原子核衰变为一个原子核时，发生α衰变的次数为（238-206）÷4=8次，发生β衰变的次数为2×8-（92-82）=6次。

5．如图4所示，一个未带电空腔导体球壳，内半径为R，在腔内离球心的距离为d出（d<R），固定一点电荷+q，用导线把球壳接触地，选无穷远处为电势零点。则球心O的电势为（）。

图4

A．0B．C．D．【答案】D~~~【解析】球壳有厚度，在内外带电不接地时，球壳内层感应出等量异种电荷-q，且内部电场线疏密不均匀，那么电荷不均匀分布。在原先不带电时，球壳外层带+q电荷，接入地后，球壳外感应的正电荷消失，只有球壳内部总电荷为-q，在O点产生的电势为，球内部的点电荷+q在O点产生的电势为，根据叠加原理，总电势为。

6．如图5所示，墙上有两点M和N分别钉有两铁钉，M和N的连线与水平方向的夹角为45°，两者的离度差为L，一条不可伸长的轻质细绳一锭固定于M点的铁钉上，另一端跨过N点的光滑铁钉悬挂一质量为的重物，在绳上距M点L/2的P点系上一质量0为的重物，平衡后绳的MP段正好水平，则为（）。图5A．B．2C．/2D．2【答案】C~~~【解析】如下图所示：平衡后BC段与水平夹角为α，由，其中，则。

7．如图6，纸面内两个半径均为R的圆相切于O点，两半圆形区域内分别存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化，一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为ω，t=0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图6所示，若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是（）

图6A．

B．

C．

D．

【答案】C~~~【解析】根据右手判定定则，开始时感应电动势的方向为正，因此BD两项错误。设经过时间t导体杆转过的角度为α，则，导体有效切割长度为。再由可知，，因为B、R、ω不变，则在右边磁场区域，随着ω增加，电动势增大；在左边区域，方向变为负向，随着ω增加，电动势也在增加。

8．《普通高中物理课程标准（实验）》规定，高中物理课程由12个模块构成，有必修和选修模块，其中选修1-1模块物理学科知识的主体为（）。A．电磁学B．热学C．力学D．光学【答案】A~~~【解析】略

二、计算题（本大题1小题，20分）略

三、案例分析题（本大题共2小题，第10题20分，第11题30分，共50分）10．案例某教师为了检验学生对电场做功，电势差等知识的掌握情况，布置了若干练习题，下面是某同学对其中一题的解答过程：题目：如图7所示，质量为m的带电粒子，其带电量为q，以初速度从A点竖直向上射入真空中的匀强电场中，若电场方向水平向右，粒子通过电场中的B点时，速率，方向与电场方向一致，试求A、B两点的电势差。

图7问题：（1）指出学生解答中的错误，分析错误可能产生的原因，给出正确解法。（10分）（2）给出一个教学思路，帮助学生掌握相关知识。（10分）答：（1）①错误之处学生只考虑电场做功。带电粒子由A运动到B点的过程中，除了电场力做功，还有重力做功。②错误原因学生对物体运动状态分析的不透彻。以至于导致对物体受力分析失误，体现学生平时学习时的不求甚解的习惯。③正确解法由电场和动力做功可知：①；粒子在初速度方向上仅在重力的作用下做减速运动，末速度为零则②。则由①②两式得。（2）教学思路针对学生的错误，教师不能直接点出，要从学生的角度出发设计一系列的启发性质的问理引导学生，例如教师可以接下来这样提问：①由如果带电粒子只在电场力的作用下运动，那么它会做什么类型的运动呢？②平抛运动中，物体的末速度方向可能与竖直速度方向相同吗？③那么本题中粒子的初速度方向上的速度最后变成0了是为什么呢？经过这几个问题的思考，学生就会顺理成章的意识到粒子除电场力外会受到重力作用，从而掌握了知识。

11．案例李老师在进行高中物理“牛顿第一定律”一课教学时，将踢足球的图片投影到了屏幕上（如图8所示）。图8李老师：同学们，我们在初中已经学过了牛顿第一定律和惯性，大家看屏幕踢球的图片，你们能用初中所学的知识，分析踢球前后足球的运动状态，并得出结论吗？（同学们相互交流了起来）甲同学：踢球前足球不动，踢球后足球就飞了起来。说明力是改变物体运动状态的原因。乙同学：足球被踢就会飞起来，不被踢就不会动。飞起来的足球不一会就会掉下来不动了。李老师：乙同学，那你能得出什么物理结论呢？乙同学：物体不受力就不会动。丙同学：老师，足球在空中飞起来那段，没有受到力的作用，但足球还在运动，说明不受力的作用时，物体会不停的运动下去。丁同学：不对，球在飞行的过程中，受到重力的作用因此才会运动下去最后掉下来不动的。李老师：丁同学分析得很好，球会掉下来，是因为受到地球引力的作用，但现在我们不讨论力的作用，球会怎样运动呢？丁同学：可地球不会没有了力呀？李老师：我们可以假设呀！讨论物理问题是可以假设的。不要在课堂捣乱，其他同学还有什么意见吗？（同学们纷纷翻开物理教材看了起来，课堂很安静）李老师：大家还有问题吗？（没有同学回应）李老师：看来大家已经把初中学的物理知识还给你们的老师了。一切物体在没有受到力的作用的时候总是保持静止和匀速直线运动状态，这就是我们初中学过的牛顿第一定律，知道了吗？下面大家看看书中的实验。问题：（1）对上述课堂实录进行评述。（15分）（2）针对该课堂存在的问题，设计一个改进的教学方案。（形式不限，可以是教学思路，教学活动等）答：（1）评述课堂上教师运用生活中的实例充分调动了学生的学习兴趣，使课堂具有一个民主，相互争论，提供了一个各抒己见的学习氛围，为学生成功学习奠定基础。但是依然存在以下问题：①教师的提问方面教师在课堂中设置的问题较单一，并且提问目标不明确，使学生不知道从哪里开始思考；提出的问题没有考虑到实际情况，也没有结合学生的认知水平，问题启发性不足。这样造成问而不答的课堂冷场现象，违背了课堂提问的有效性原则、科学性原则和启发性原则。②教师的评价方面对于丙同学出现的错误，老师并没有及时更正；当丁同学提出的问题在情理之中时教师没有借此帮助丙同学解决疑问；老师还在课堂上打击学生提问的积极性。这违背了课堂教学评价的反馈性原则和激励性原则，不利于提高学生学习水平和学习效果。（2）教学思路本课堂中出现的主要矛盾在于丙和丁两位同学的思路，因此可以先从丙同学的角度出发，由丁的回答引导丙真正理解自己想法的错误性。并设计具有启发性质的问题修正丙同学的思维。例如，教师提出以下问题：①足球在空中飞行，为什么最终会落到地面上，而不是一直水平直线飞行？②假如当足球运动到最高点的时候，突然撤去了地球给的向下的作用力，那么足球会怎样运动呢？

四、教学设计（本大题共2小题，第12题12分，第13题28分，共40分）12．阅读教材，根据要求完成教学设计任务。材料：图示为某高中物理教材“库仑定律”一节的“探究影响电荷间相互作用的因素”演示实验任务：（1）说明教材说述“使小球处于同一位置，增大或减少小球所带电荷量，比较小球所变作用力大小”的实验设计意图。（4分）（2）基于该实验，设计一个包含师生交流的教学方案。（8分）答：（1）实验设计意图：利用控制变量法的思想，通过对实验现象的定性分析得出电荷之间的作用力随电荷量的增大而增大，随距离的增大而减小。（2）师：《三国志·吴书》中写道“琥珀不取腐芥”，意思是腐烂潮湿的草不被琥珀吸引。但是，当时社会还没有对电力的需求，加上当时也没有测量电力的精密仪器，因此，人们对电的认识一直停留在定性的水平上。直到18世纪中叶人们才开始对电进行定量的研究，现在就让我们踏着科学家的足迹去研究电荷之间相互作用力。演示实验：首先转动感应起电机起电，然后利用带电的物体吸引轻小物体的性质使通电球与感应机的一端相接触，通电球带同种电荷后弹开，然后改变两者之间的距离，观察有什么现象产生？师：猜想电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关”生：猜想可能与距离、电荷量及其他因素有关。师：你认为实验应采取什么方法来研究电荷间相互作用力与可能因素的关系？生：控制变量法。师：阅读教材，如果要比较这种作用力的大小可以通过什么方法直观地显示出来？学生：比较悬线偏角的大小。

13．阅读材料，根据要求完成教学设计任务。材料一：《普通高中物理课程标准（实验）》关于“气体实验定律”的内容要求为“通过实验了解气体实验定律，知道理想气体模型。用分子动理论和统计观点理解气体压强和气体实验定律。材料二：高中物理某版本教科书：“气体的等温变化”一节中关于“探究气体等温变化规律”内容如下：实验：（缺图）注射器下端的开口有橡胶塞，它和拄塞一起把一段空气柱封闭在玻璃管中。这段空气柱是我们研究的对象。实验过程中它的质量不变。实验中如果空气柱体积变化不太快，它的温度大致等于环境温度，也不会有明显变化。1．实验数据的收集空气柱的压强P可以从仪器上方的指针读出，空气柱的长度L可以在玻璃管侧面的刻度尺上读出，空气柱的长度L与横截面接S的问题：（1）简述玻意耳定律的内容（4分）（2）根据材料完成教学设计。（包括教师活动，学生活动等）（24分）答：（1）玻意耳定律的内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强P与体积V成反比。公式：或常量、图像：

（2）教学设计①教学目标a．知识与技能第一，通过实验确定气体的压强与体积之间的关系；第二，玻意耳定律的内容。b．过程与方法第一，培养良好的实验习惯;第二，掌握研究两个以上物理量之间关系常用的方法—控制变量法。c．情感态度价值观第一，通过探究性实验，培养发现和解决问题的能力，体验学习的乐趣；第二，养成团结协作、分享成果、勇于纠正错误的良好习惯。②教学重难点a．教学重点：实验设计和数据处理。b．教学难点：玻意耳定律的内容。③实验探究录像展示：一定质量的气体在温度相等时，压强与体积的关系，一定质量的气体在体积相等时，压强与温度的关系。由此，可以培养学生的观察、发现问题能力，同时渗透确定两个以上物理量之间关系时常用的方法——控制变量法。猜想与假设：通过视频猜想压强与体积的关系。（学生的答案可以不同）制定计划与设计实验：让学生在交流汇总互相提高和学习，渗透情感态度价值观的教育，内容包括如何探究p与V之间的关系，测量哪些量、改变哪些量、需要哪些器材、实验步骤怎样等。本节是要求学生根据提供的器材来探究气体的压强与温度的关系，为了不限制学生的思维，整个设计过程由学生完成展示，并相互补充。进行实验与收集证据：老师巡视指导学生发现问题，及