2025年教师资格考试高中学科知识与教学能力物理试卷及解答参考

2025年教师资格考试高中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、按照课程标准的要求，科学探究应注意事项正确的是A.教师的主导作用削弱了B.课堂时间来安排科学探究C.科学探究是必做的内容D.原则上说每个学生都需要进行动手实验2、对于机械振动而言，a、周期、f、振动频率和v的关系正确的是A.T=fB.T=f=1/vC.T=2πfD.T=2πf=1/v=v3、当物体水平移动时，其速度的变化叫做（）。A、加速度B、速度C、位移D、离心力4、下列哪个陈述不正确？（）A、机械能守恒定律适用于没有外力做功或只有重力做功的系统。B、动摩擦因数只与物体的粗糙程度有关。C、在绝热条件下，理想气体的压强和体积的反比关系仍然成立。D、导体棒在磁场中水平放置，棒上电荷运动速度与电荷的正负有关。5、一质点做匀速圆周运动，其运动规律是：A．速度大小不变，方向不变B．速度大小和方向都改变C．速度大小不变，方向改变D．速度大小和方向都保持相同的6、下列关于牛顿万有引力定律的描述中，错误的是：A.两个质点间的引力是相互的B.引力大小与两个质点的质量分别成正比C.引力大小与两个质点间的距离平方成反比D.引力大小与两个质点的质量和距离的平方成正比7、磁偏角的物理意义体现在：A、方向上不能颠倒互换B、大小上不能颠倒互换C、应保证角度的单位，不能颠倒互换D、应在纸面上反映出磁针本身实际的偏转，不可调节8、在下列单位中，地球仪上采用的是______。A、长度单位B、面积单位C、力矩单位D、功单位二、简答题（本大题有2小题，每小题10分，共20分）第一题题目：简述牛顿第二定律在高中物理教学中的应用。第二题某个抛物线轨迹的物体的运动如右图所示，假设空气阻力忽略不计，请简述物体重力加速度方向与水平方向的关系，并解释物体运动的对称性现象？三、案例分析题（本大题有2小题，每小题25分，共50分）第一题案例背景：某高中物理教师在上“机械振动”的内容时，遇到了以下困惑：在讲解单摆的周期公式时，学生普遍感到公式推导难度较大，对公式中的每个物理量的含义以及它们的单位很难快速理解。教师通过讲解单摆的实验数据发现，实验误差较大，学生也对实验数据的处理和分析步骤感到困惑。此外，学生在理解“简谐运动”这一概念时，也遇到了困难。问题：针对单摆周期公式的推导和物理量理解，教师可以采取哪些教学策略来帮助学生更好地掌握这一知识点？如何有效提升学生对单摆实验数据的分析和处理能力？在培养学生对“简谐运动”概念的理解上，教师可以采取哪些教学方法？第二题【题目】某高中物理教师教授“牛顿第三定律”一课，他首先向学生提出问题：“当你站立时，是什么力支撑着你？”学生们各抒己见。教师随后通过实验验证牛顿第三定律。接下来，让学生设计实验，通过实验探究力的相互作用是对等的。学生经过讨论后，设计了相互拉扯的弹簧实验，观察记录弹簧的形变量。最后，教师引导学生根据实验结果得出“作用力与反作用力相等而同向”的结论，并通过物理学史中学者对于这一规律的研究历程，指导学生如何观察现象、提取信息、思维争论、提出猜想并进行实验验证的探究乐趣。【问题及答案】问题1：描述本案例教学方法的设计。问题驱动：教师启用了问题为导向教学法，引发学生思考并解决实际问题，为学生提供了探索和讨论的平台，激发了学生的学习兴趣和积极性。实验设计：实验探究法有助于让学生直观感受物理规律，理解力与反作用力的关系。学生设计的弹簧实验操作性强，容易构建和记录数据，有助于提升学生的动手能力和观察能力。历史回顾：学生通过了解历史上学者们研究牛顿第三定律的历程，激发了对科学研究的热情，培养了学生严谨的科学态度和科学的认知方式。结论提炼：学生通过分析和讨论物理实验的现象，理解了力的作用与反作用的原理，建立了“作用力与反作用力必须相等且在同一条直线上”的观念。总的来说，本案例中的教学方法催发了学生的创造性思维，提高了学生的探究意识和科学研究的实践能力，well-roundedly培养了学生的学科核心素养。四、教学设计题（本大题有2小题，每小题20分，共40分）第一题请根据以下内容和要求完成一篇针对高中生的“圆周运动”的教学设计。要求：教学目标明确、教学内容符合高中物理学科课程标准、教学方法恰当、教学过程清晰、教学评价合理。教学内容：圆周运动（包括向心力和向心加速度，周期和角速度的定义，以及匀速圆周运动和非匀速圆周运动的特点）。教学对象：高一学生。教学时数：两课时。教学目标：学生能够理解向心力和向心加速度的概念，以及两者之间的关系。学生能够掌握周期和角速度的定义，并能通过公式进行简单计算。学生能够区分匀速圆周运动和非匀速圆周运动，并能描述其特点。学生能够在实际情境中运用所学知识解决相关问题。教学方法与过程：引入与旧知链接：通过学生已知的直线运动来引入向心力的概念，引导学生思考什么是向心力和它为什么能产生向心加速度。教学层次设计：首先讲解匀速圆周运动的情况，然后引入非匀速圆周运动，逐步引导学生构建完整的圆周运动模型。探究与讨论环节：设计实验，如使用橡皮筋和小球在水平旋转器上进行匀速圆周运动，观察向心力的作用，并讨论非匀速圆周运动中的向心力的变化。练习与反馈：通过习题和实际应用题目，检验学生对圆周运动概念的理解和运用能力。板书设计：清晰呈现本课时的重点和难点，便于学生复习。教学评价：学生参与度和专注度：通过课堂观察和学生反馈进行评价。知识掌握情况：通过随堂测验和课后家庭作业的完成情况进行评价。问题解决能力：通过课堂讨论和实践操作进行评价。第二题请认真阅读以下材料，并完成教学设计任务。材料：阅读材料：给定的高中物理教学大纲段落，具体讲到静电场及电场强度在电场中的应用。课堂背景：设计一个15分钟的简短课堂的授课计划，并为教师制定2个教学目标和2个教学设计问题。教学设计要求：确定教学目标。基于给定的高中物理教学大纲，确定两个明确的教学目标。设计教学过程。根据确定的教学目标，制定详细的教学过程，该过程应该包括主要的学习活动和证据收集方式。设计教学评估。提出至少的两个评估方法，用以评估学生是否达到预定的教学目标。[请在此处填写答案和解析]2025年教师资格考试高中物理学科知识与教学能力自测试卷及解答参考一、单项选择题（本大题有8小题，每小题5分，共40分）1、按照课程标准的要求，科学探究应注意事项正确的是A.教师的主导作用削弱了B.课堂时间来安排科学探究C.科学探究是必做的内容D.原则上说每个学生都需要进行动手实验答案：C解析：科学探究是高中物理课程的重要内容，是高中物理课程未来的发展方向。与初中物理不同的是，在高中阶段要求学生有相当的时间和精力来做科学探究，尽可能让学生参与，动手实验。（因为必修物理内容同时包含电磁学和力学，会存在前后知识的冲突以及需要大量计算的情况，进入选修物理之后，由于相对只有力学一个部分，科学探究进行的空间会大很多）2、对于机械振动而言，a、周期、f、振动频率和v的关系正确的是A.T=fB.T=f=1/vC.T=2πfD.T=2πf=1/v=v答案：B解析：区分好周期与频率，振动频率与速度的概念。3、当物体水平移动时，其速度的变化叫做（）。A、加速度B、速度C、位移D、离心力答案：A、加速度解析：加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，当物体水平移动时，如果其速度在增加或者减少，就存在加速度。4、下列哪个陈述不正确？（）A、机械能守恒定律适用于没有外力做功或只有重力做功的系统。B、动摩擦因数只与物体的粗糙程度有关。C、在绝热条件下，理想气体的压强和体积的反比关系仍然成立。D、导体棒在磁场中水平放置，棒上电荷运动速度与电荷的正负有关。答案：B解析：动摩擦因数是指摩擦力与正压力的比例系数，它不仅与物体的粗糙程度有关，还与接触面的材料、温度和是否有润滑等因素有关。5、一质点做匀速圆周运动，其运动规律是：A．速度大小不变，方向不变B．速度大小和方向都改变C．速度大小不变，方向改变D．速度大小和方向都保持相同的答案：C解析：匀速圆周运动的特点是速度大小不变，但方向始终指向圆周的切线方向，因此总是改变。6、下列关于牛顿万有引力定律的描述中，错误的是：A.两个质点间的引力是相互的B.引力大小与两个质点的质量分别成正比C.引力大小与两个质点间的距离平方成反比D.引力大小与两个质点的质量和距离的平方成正比答案：D解析：牛顿万有引力定律表明，两个质点间的引力大小与两个质点的质量的乘积成正比，与它们间的距离的平方成反比。7、磁偏角的物理意义体现在：A、方向上不能颠倒互换B、大小上不能颠倒互换C、应保证角度的单位，不能颠倒互换D、应在纸面上反映出磁针本身实际的偏转，不可调节正确答案：D解析：本题考查对于磁偏角概念的理解，需要明白磁偏角指的是磁针在自由静止状态下，其北极所指方向与地理北极方向之间的夹角。在研究磁偏角时，是为了保证磁体受力平衡并能反映出磁针的实际偏转角度。因此，磁偏角的大小、方向以及单位应在具体测量时如实反映磁针的实际偏转，同时为了让测量结果具有现实意义，通常需要对磁针进行垂直于纸面的放置，并通过调节使其符合实际的地理位置，确保指示偏角的正确性。选项A“方向上不能颠倒互换”辟除了在方向上的随意调整；选项B“大小上不能颠倒互换”并未涉及磁偏角的实际物理意义；选项C“应保证角度的单位，不能颠倒互换”未直接提及磁偏角的物理意义；选项D“应在纸面上反映出磁针本身实际的偏转，不可调节”体现了磁偏角的物理意义，即需要通过纸面上的偏转来呈现磁针真实的偏转角度，从而反映地理位置中的地球磁场的具体差异。因此，正确答案为D。8、在下列单位中，地球仪上采用的是______。A、长度单位B、面积单位C、力矩单位D、功单位正确答案：A解析：本题涉及地球仪和地理距离单位的关联。通常地球仪上表示的是地理位置和地表距离，因此，其采用的是长度单位，用以描述点、线、面之间的距离关系。长度单位在数学分析、地理坐标系中是被广泛应用的尺度。而面积、力矩以及功单位则同样具有其在不同物理学和地理学中的具体用途，但在表示地理距离上并非主要采用的单位。因此，根据题目描述，地球仪上采用的是长度单位。正确的选项是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：简述牛顿第二定律在高中物理教学中的应用。答案：牛顿第二定律，即F=ma，是高中物理中的一个核心概念，它描述了力、质量和加速度之间的关系。在高中物理教学中，牛顿第二定律的应用广泛且重要，主要体现在以下几个方面：受力分析：当物体处于运动状态或静止状态时，通过牛顿第二定律可以确定物体所受的合外力。教师可以通过这个定律引导学生进行受力分析，理解力的作用效果。运动状态分析：利用牛顿第二定律，可以根据物体的加速度和所受的合外力来判断物体的运动状态（如匀加速直线运动、匀减速直线运动或非匀变速运动）。这对于理解动量定理、动能定理等物理概念至关重要。动量守恒与能量转化：在某些物理问题中，可以利用牛顿第二定律结合动量守恒定律来求解。此外，牛顿第二定律还与能量守恒定律紧密相关，通过它可以推导出各种能量转化的过程。实验设计与数据分析：在高中物理实验中，牛顿第二定律常用于设计实验方案，验证力的合成与分解、动量守恒等物理原理。学生通过运用牛顿第二定律进行实验数据处理和分析，能够加深对物理定律的理解。解决实际问题：牛顿第二定律不仅限于理论研究，在现实生活中也有广泛应用。教师可以引导学生利用牛顿第二定律解决一些实际问题，如计算汽车刹车时的减速度、分析运动员的加速度等。解析：本题要求简述牛顿第二定律在高中物理教学中的应用，考察的是学生对牛顿第二定律理解和应用的能力。回答时需要注意以下几点：应用范围：要明确牛顿第二定律在高中物理中的具体应用场景。知识点覆盖：回答时要涵盖受力分析、运动状态分析、动量守恒与能量转化、实验设计与数据分析以及解决实际问题等方面。条理清晰：尽量用简洁明了的语言表达，便于阅卷老师快速理解你的思路。通过以上几个方面的阐述，可以全面展示你对牛顿第二定律在高中物理教学中应用的深刻理解。第二题某个抛物线轨迹的物体的运动如右图所示，假设空气阻力忽略不计，请简述物体重力加速度方向与水平方向的关系，并解释物体运动的对称性现象？答案：重力加速度方向:物体在抛物线轨迹上运动时，重力加速度矢量始终指向地球中心，即竖直向下。与水平方向形成90度垂直。运动对称性:由于物体受到的唯一重力作用，且空气阻力忽略不计，它的水平运动速度是不变的，而竖直运动受重力影响是等加速度直线运动。因此，抛物线轨迹的形状满足运动对称性：物体在发射点对称线上运动的同一段时间的位移相同。解析：本题考察考生的对重力加速度及其对物体运动影响的理解，以及对抛物线运动基本特征的认识。第一点强调了重力加速度方向是恒定的，从题目中的元图可以看出，物体轨迹与水平方向垂直，说明重力加速度始终垂直于水平方向。第二点考查了考生对抛物线运动的对称性的理解。这需要考生结合重力加速度与物体的运动状态综合分析。三、案例分析题（本大题有2小题，每小题25分，共50分）第一题案例背景：某高中物理教师在上“机械振动”的内容时，遇到了以下困惑：在讲解单摆的周期公式时，学生普遍感到公式推导难度较大，对公式中的每个物理量的含义以及它们的单位很难快速理解。教师通过讲解单摆的实验数据发现，实验误差较大，学生也对实验数据的处理和分析步骤感到困惑。此外，学生在理解“简谐运动”这一概念时，也遇到了困难。问题：针对单摆周期公式的推导和物理量理解，教师可以采取哪些教学策略来帮助学生更好地掌握这一知识点？如何有效提升学生对单摆实验数据的分析和处理能力？在培养学生对“简谐运动”概念的理解上，教师可以采取哪些教学方法？答案：教学策略：A.教授前，可以通过引入生活实例或者基础知识来降低知识难度，比如通过抛球的运动与摆动的类比，让学生逐渐感受到物理规律的联系性。B.利用多媒体工具，如动画或者视频资料，帮助学生直观理解每一个物理量的走向和其对周期计算的影响。C.采用分步骤的教学策略，逐步引导学生思考和推导，通过小组讨论、合作学习等方式提升学生的逻辑思考能力。D.小结时，可以通过问题引申和思维导图的方式帮助学生整理知识点，加深记忆。提升数据分析能力的策略：A.教授数据分析时，可以先进行理论教学，然后通过实际数据分析的演练来帮助学生理解。B.提供不同的数据分析题目，让学生在练习中掌握数据分析的步骤和方法。C.让学生学会使用图表来整理和表达数据，比如绘制散点图、趋势线，使数据分析更加直观。理解“简谐运动”的策略：A.通过视频或者模拟实验让学生观察简单摆动的行为，直观感受其周期性。B.结合多物理量分析，让学生通过分析不同物理量随时间变化的关系来认识简谐运动。C.通过实际问题的解决，比如影响弹簧振子平衡位置的物理因素，让学生在问题解决中理解“简谐运动”的概念。解析：针对第一题，教师在教学过程中需考虑到学生对物理知识的理解难度，采取多样化的教学方法来帮助学生消化知识。单摆周期公式的推导需要学生理解数学推导过程和相关物理量的意义，因此可以通过多媒体教学手段和分步骤推导来降低理解难度。对于实验数据分析能力的提升，关键在于理论与实践的结合，以及学生对数据分析步骤和方法的学习和练习。简谐运动的性质需要从其物理现象和数学表达上共同引导学生理解，强调直观感受和抽象思维的结合。第二题【题目】某高中物理教师教授“牛顿第三定律”一课，他首先向学生提出问题：“当你站立时，是什么力支撑着你？”学生们各抒己见。教师随后通过实验验证牛顿第三定律。接下来，让学生设计实验，通过实验探究力的相互作用是对等的。学生经过讨论后，设计了相互拉扯的弹簧实验，观察记录弹簧的形变量。最后，教师引导学生根据实验结果得出“作用力与反作用力相等而同向”的结论，并通过物理学史中学者对于这一规律的研究历程，指导学生如何观察现象、提取信息、思维争论、提出猜想并进行实验验证的探究乐趣。【问题及答案】问题1：描述本案例教学方法的设计。答案：在教授“牛顿第三定律”这一课时，教师采用了问题导向教学法(Probe-BasedLearning)和实验探究法。问题导向教学法要求教师在设计教学时，将有教育意义的问题置于教学的核心，鼓励学生围绕问题进行探究和讨论，从而激发学生的学习兴趣，促进其批判性、创造性思维的发展。在此案例中，教师首先以一个生活中的问题——“站立时支撑你的力从何而来”引起学生的好奇心和思考兴趣，接着引导学生通过实验来探究力（如拉力）的方向与相互作用，最后通过问题导向教学法引发学生对古往今来学者们探索这一规律历程的思考，并总结出“作用力与反作用力相等而同向”的结论。问题2：分析本案例的教学效果。答案：本案例通过以下几个方面取得良好的教学效果：问题驱动：教师启用了问题为导向教学法，引发学生思考并解决实际问题，为学生提供了探索和讨论的平台，激发了学生的学习兴趣和积极性。实验设计：实验探究法有助于让学生直观感受物理规律，理解力与反作用力的关系。学生设计的弹簧实验操作性强，容易构建和记录数据，有助于提升学生的动手能力和观察能力。历史回顾：学生通过了解历史上学者们研究牛顿第三定律的历程，激发了对科学研究的热情，培养了学生严谨的科学态度和科学的认知方式。结论提炼：学生通过分析和讨论物理实验的现象，理解了力的作用与反作用的原理，建立了“作用力与反作用力必须相等且在同一条直线上”的观念。总的来说，本案例中的教学方法催发了学生的创造性思维，提高了学生的探究意识和科学研究的实践能力，well-roundedly培养了学生的学科核心素养。四、教学设计题（本大题有2小题，每小题20分，共40分）第一题请根据以下内容和要求完成一篇针对高中生的“圆周运动”的教学设计。要求：教学目标明确、教学内容符合高中物理学科课程标准、教学方法恰当、教学过程清晰、教学评价合理。教学内容：圆周运动（包括向心力和向心加速度，周期和角速度的定义，以及匀速圆周运动和非匀速圆周运动的特点）。教学对象：高一学生。教学时数：两课时。教学目标：学生能够理解向心力和向心加速度的概念，以及两者之间的关系。学生能够掌握周期和角速度的定义，并能通过公式进行简单计算。学生能够区分匀速圆周运动和非匀速圆周运动，并能描述其特点。学生能够在实际情境中运用所学知识解决相关问题。教学方法与过程：引入与旧知链接：通过学生已知的直线运动来引入向心力的概念，引导学生思考什么是向心力和它为什么能产生向心加速度。教学层次设计：首先讲解匀速圆周运动的情况，然后引入非匀速圆周运动，逐步引导学生构建完整的圆周运动模型。探究与讨论环节：设计实验，如使用橡皮筋和小球在水平旋转器上进行匀速圆周运动，观察向心力的作用，并讨论非匀速圆周运动中的向心力的变化。练习与反馈：通过习题和实际应用题目，检验学生对圆周运动概念的理解和运用能力。板书设计：清晰呈现本课时的重点和难点，便于学生复习。教学评价：学生参与度和专注度：通过课堂观察和学生反馈进行评价。知识掌握情况：通过随堂测验和课后家庭作业的完成情况进行评价。问题解决能力：通过课堂讨论和实践操作进行评价。答案：（以下为学生设计的教学设计参考，并非标准答案，具体设计应根据教学对象和实际教学环境进行调整）标题：《圆周运动》教学设计一、教学目标知识与技能：理解向心力和向心加速度的概念，能够解释圆周运动的特征。过程与方法：通过实验和讨论，掌握周期和角速度的计算方法。情感、态度与价值观：培养学生的探究精神和科学思维能力。二、教学内容向心力和向心加速度的定义。公式：ac=v2r和T=2πr匀速与非匀速圆周运动的特点。三、教学方法与过程引言部分：以体育课转圈跑的现象引入向心力的概念。教学部分：第一课时，介绍匀速圆周运动的向心力和向心加速度，以及周期和角速度的定义。第二课时，分析非匀速圆周运动的特点，通过实验展示物理现象，并与学生讨论。探究与讨论：设计实验，如圆盘运动的模拟，让学生亲身体验向心力的作用及其效应。练习与反馈：通过习题和讨论，检验学生理解和应用圆周运动知识的能力。板书设计：设计清晰的教学板书，帮助学生复习和理解。四、教学评价参与度和专注度：通过观察和提问，了解学生对本节课的参与程度。知识掌握情况：通过课后作业和测试进行量化评价。问题解决能力：通过课堂上的互动提问和实际应用题目的解决过程进行评价。解析：这个教学设计基于高中物理课程标准，设