1、2012 下半年中学教师资格认定考试（高级物理学科知识与教学能力）真题试卷及答案与解析一、单项选择题1 如图所示为光的单缝衍射实验装置图。实验过程中，当激光器射出的光通过单缝时，在光屏上观察到的图像应该是( )。2 核能发电是人类利用能源的方式之一，用核裂变方式发电的核反应是( )。（A） 92235U+01n 56144Ba+3689Kr+01n（B） 12H+13H 24He+01n （C） 714N+24He 817O+11H（D） 92238U 90234Th+24He3 一种实物投影仪的照明电路如图所示，它由 10 个相同的强电灯L1L10(24V 220W)和 10 个相同的报警指
2、示灯 X1 一 X10(220V2W)组成。将其连接在 220V 交流电源上，若工作一段时间后，L 2 灯丝烧断，那么( )。（A）X 1 的功率减小，L 1 的功率增大（B） X1 的功率增大，L 1 的功率增大（C） X2 的功率增大，其他指示灯的功率减小（D）X 2 的功率减小，其他指示灯的功率增大4 “神州九号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施对接，创造了我国航天史上的许多第一。“ 神州九号” 在与 “天宫一号”对接的过程中需要进行多次变轨，其中两次变轨的轨道半径分别为 R1、R 2，角速度分别为 1、 2，运行轨道均可视为圆轨道，则对应角速度大小之比 等于( )。（A）（B）（C
3、）（D）5 如图所示空间中 P、Q 两点处各固定一个点电荷，其中 P 点处为正电荷，P 、Q两点附近的电场的等势面分布如图所示，a、b、c、d 为电场中的 4 个点。则( )。（A）P、Q 两点处的电荷等量同种（B） a 点和 b 点的电场强度相同（C） c 点的电势低于 d 点的电势（D）负电荷从 n 到 c，电势能减少6 如图所示，侧面均匀分布有负电荷的胶木圆盘水平放置在盘的正上方用绝缘细线悬挂一金属圆环，环面水平，轴线与胶盘的轴线 OO重合，使盘由静止开始绕其轴线 OO按箭头所示方向加速转动，则金属环的面积 S 和丝线所受拉力，的变化情况是( ) 。（A）S 有扩大趋势，F 增大（B）
4、S 有缩小趋势，F 减小（C） S 有扩大趋势，F 减小（D）S 有缩小趋势，F 增大7 小球每隔 02s 从同一高度抛出，做初速度为 6ms 的竖直上抛运动。设它们在空中不相碰。第一个小球在抛出点以上遇到小球的个数为(g 取 10ms 2)( )。（A）3 个（B） 4 个（C） 5 个（D）6 个8 某教师针对“ 匀变速直线运动 ”一课制定教学目标，部分目标如下所示。其中属于过程与方法维度的教学目标是( )。（A）知道加速度（B）知道匀变速直线运动的特点（C）设计实验，用打点计时器研究匀变速直线运动（D）掌握匀变速直线运动的运动规律二、简答题8 一形状如图所示的绝缘细线，其上均匀分布着正电
5、荷，已知电荷的线密度为 ，两线段直线长均为 a，半圆环的半径为 a。试求：9 环心 O 点的电场强度；10 环心 O 点的电势。三、案例分析题10 案例：某同学对一道习题的解答如下。题目：如图所示，两根不可伸长的细绳，长度均为 L，它们的一端固定在空间 O 处，另一端分别系有质量为 m 的小球 A 和B。小球 B 静止，将小球 A 提到使细绳处于水平状态的位置时由静止释放，与悬点正下方的小球 B 相碰并粘在一起，求两小球能上升的最大高度。解：设小球 A 与小球 B 碰撞前速度大小为 vA，有：对 A、B 两球，依据机械能守恒定律有：得碰后两球升高最大高度为 答：两小球能上升的最大高度为 问题：
6、11 指出学生答题错误，分析答错原因；12 设计一个教学片断，帮助学生正确分析并解答习题。12 案例：在“ 电场强度” 一课的教学中某教师运用教材中“探究影响电荷间相互作用力的因素“实验，帮助学生建立电场的概念。下面是某教学片断：教师：通过前面的学习，大家已经知道了电荷之间存在力的作用。下面我们通过实验来探究影响电荷间相互作用力大小的问题。(老师准备实验，让学生阅读下面方框中教材相关部分，向学生介绍实验装置)老师：下面，老师将丝线吊着的带电小球分别挂在带电体附近不同的位置，大家注意观察丝线偏离竖直方向的角度大小。(老师做实验，学生观察)老师：同学们，从刚才的实验中我们能得出什么结论，有谁能说明
7、呢?学生甲：带正电的小球距离带正电的物体 D 越远，丝线偏离竖直方向的角度越小。老师：很好 !观察得很仔细，请坐。这说明什么? 学生乙：电荷之间的作用力越来越小。老师：对!这个实验说明电荷之间的作用力与它们之间距离大小的平方成正比，其他同学还有什么看法?学生丙：老师，在移动电荷的过程中，电荷会跑掉一些。是否可以同时挂几个带相同电荷的小球做实验呢? 老师：那样不好，应该按书上的要求做。问题：13 对上述教学片断中教师行为存在的问题进行评述；14 针对上述教学片断中存在的问题，给出改进教学的思路。四、教学设计题14 阅读材料，根据要求完成教学设计。材料一普通高中物理课程标准(实验)关于简谐振动的内
8、容标准为：通过观察和分析，理解简谐振动的特征。能用公式和图象描述简谐振动的特征。材料二某版本高中物理教材“简谐振动” 一节含“简谐振子”、“弹簧振子的时间一位移图象” 和“简谐振动及其图象”3 段，其中“ 弹簧振子的时间一位移图象”一段中 “弹簧振子的频闪照片 ”图象如图所示“简谐运动及其图象” 一段中的思考与讨论如下所示。数学课中我们已经学过正弦函数的振幅、周期(频率)等知识。假定图 1112 中的曲线的确是正弦曲线，用刻度尺测量它的振幅和周期，写出具有这样振幅、周期的正弦函数的表达式。应该注意到，这个表达式中计时开始时位移应该是零，随后位移开始增加为正值。然后，在图 1112 的曲线中选小
9、球的若干位置，用刻度尺在图中测量它们的横坐标和纵坐标，带入你所写出的正弦函数的表达式中进行检验，看一看这条曲线是否真的是一条正弦曲线。方法二：在图 1112 中，测量小球在各个位置的横坐标和纵坐标。把测量值输入计算机中，用数表软件作出这条曲线，看一看弹簧振子的位移一时间的关系可以用什么函数表示。材料三教学对象为高三学生，已学过位移、周期、频率等知识。15 简述什么是简谐振动；16 分析材料中“ 弹簧振子的频闪照片 ”在“简谐运动”一节课中的作用：17 根据上述材料，试从教学目标、教学方法、教学过程三个方面完成“简谐运动及其图象”的教学设计。 (不少于 300 字)2012 下半年中学教师资格认
10、定考试（高级物理学科知识与教学能力）真题试卷答案与解析一、单项选择题1 【正确答案】 C【试题解析】 单缝衍射产生的条纹特点是：中央亮条纹最宽，两侧条纹逐渐变窄变暗，条纹间距不等。C 选项正确。2 【正确答案】 A【试题解析】 目前核电站都是利用铀 235 的链式反应发电的，其核反应为92235U+01n 56144Ba+3689Kr+301n，即 A 选项正确。3 【正确答案】 C【试题解析】 显然 L1 和 X1 并联、L 2 和 X2 并联等等，然后它们串联在 220V 交流电源上，L 2 灯丝烧断，则总电阻变大、电路中电流，减小，又 L1 和 X1 并联的电流分配关系不变，则 X1 和
11、 L1 的电流都减小、功率都减小，同理可知除 X2 和 L2 外各灯功率都减小，A、B 均错；由于 I 减小，各并联部分的4 【正确答案】 B【试题解析】 神州九号在绕地球做半径为 R1 的圆周运动的过程中，根据万有引力提供向心力可得 ,解得 。同理在轨道半径为 R2 的轨道上时有 ,因此 ，B 选项正确。5 【正确答案】 D【试题解析】 由等势面的对称分布可知，P、Q 两点处的电荷是等量的异种电荷，即 P 点处为正点电荷，Q 点处为负点电荷，故 A 错。a、b 两点的电场强度大小相等，方向不一致，故不相同，B 错。由等量异种点电荷电场线及等势面的分布特点可知，c 点所在的等势面电势高于 d
12、点所在的等势面，故 C 错。由于 c 点所在的等势面电势高于 a 点所在的等势面。负电荷从 a 到 c，即从低电势到高电势点，电场力做正功，电荷的电势能减少。故 D 正确。6 【正确答案】 B【试题解析】 使胶木盘 A 由静止开始绕其轴线 OO按箭头所示方向加速转动，金属环 B 内磁通量增大。根据楞次定律，金属环 B 的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小，选项 B 正确。7 【正确答案】 C【试题解析】 初速度为 6ms 的小球竖直上抛，在空中运动的时间 ，所以第 1 个小球在抛出点以上能遇到的小球个数为 5 个，C 选项正确。8 【正确答案】 C【试题解析】 过程与方法目标的实质是让学生经
13、历探究过程，掌握研究方法，所以正确答案应为 C。二、简答题9 【正确答案】 由于电荷均匀分布与对称性，AB 段和 CD 段电荷在 O 点产生的场强互相抵消，取 dl=RdO，则 dq=RRd在 O 点产生的场强如图，由于对称性，电场沿 y 轴负方向。则有：10 【正确答案】 AB 段电荷在 O 点产生的电势为 U1，以无穷远处为电势能零点。同理 CD 段产生的电势为 U2 半圆环产生的电势为 U3 综合上式。环心 O 点的电势三、案例分析题11 【正确答案】 本题学生错在两个小球碰撞为非弹性碰撞，碰撞的过程中有机械能损失，不符合机械能守恒定律。学生答错的原因是对运动学知识比较熟悉，对动量接触的
14、比较少，以及对机械能守恒定律的适用条件理解不清。12 【正确答案】 教学片断如下：师：同学们，遇到这类“碰撞” 的问题，大家首先会想到用哪两个定律求解呢?生：动量守恒定律和机械能守恒定律。师：那么这道题满足这两个定律吗?(学生议论纷纷，答案不一 )师：我们回顾一下这两个定律的适用条件。动量守恒和机械能守恒分别在什么条件下成立?(教师引导学生，一起复述两定律的守恒条件)师：这下清楚了吗?再看看这道题符合哪个 ?生：符合动量守恒，因为两小球的碰撞为非弹性碰撞，所以机械能不守恒。师：非常好，哪位同学上来写一写正确的答题过程。生：设小球 A 与 B 碰撞前速度为 vA，则有，即 。对 A，B 两球碰撞
15、，依据动量守恒定律有 mvA=2mv，得 设小球能上升到的最大高度为 h则 得 答：两小球能上升的最大高度为 。师：这位同学解答得非常好，步骤非常清晰。以后遇到此类“碰撞 ”模型，大家知道怎么入手了吧 ?生：先考虑两守恒定律是否适用。师：是的。只要这个适用条件分析清楚，再按照运动过程，做好受力分析和运动分析，此类题便迎刃而解。13 【正确答案】 教学片断中教师行为存在两处不当之处，教学片断中的实验为探索性实验对探索性实验应该按照探索实验的规律逐步进行，而不是教师直接给出探索结论，根据片段中的实验现象不可能得出电荷之间的作用力与它们之间距离的大小的平方成反比的结论，这是问题之一。对于探索性实验，
16、学生可以提出自己的疑问，教师对此应当予以鼓励，至于学生的提议是否可行教师可以进行合理解释，而不是告诉学生“ 那样不好，应该按照书上的要求做” ，直接否定学生的疑问，这是问题之二。14 【正确答案】 教学设计思路：以“电荷间相互作用如何发生” 、“如何描述电场的强弱”两大问题为主线展开，具体操作思路是：学生自学电场，培养学生阅读、汲取信息的能力。通过实验模拟和定量分析的方法探究描述电场强弱的物理量。通过练习巩固加深对电场强度概念的理解，探讨点电荷的电场及场强叠加原理。四、教学设计题15 【正确答案】 如果质点的位移与时间的关系遵循正弦函数的规律，即它的振动图像(st 图像)是一条正弦曲线，这样的
17、振动叫做简谐振动。简谐振动是最简单、最基本的振动。16 【正确答案】 “ 弹簧振子的频闪照片 ”能够使学生直观看到弹簧振子的位移与时间的关系，比较形象地理解简谐运动的特征。17 【正确答案】 教学设计【教学目标】知识与技能：认识弹簧振子；知道弹簧振子的位移一时间图象是一条正弦曲线；能从质点运动的位移一时间图象特征理解什么是简谐运动；进行匀速电机拖动白纸描绘振动图象的实验，通过白纸运动的位移和时间的转换，认识所绘图象“时间坐标轴” 的意义。 过程与方法：根据实验和原有认知，对弹簧振子振动图象特征做出猜想；经历设计实验的过程(构建通过实验检验猜想的操作方案)；经历分析论证的过程(观察实验现象，论证
18、猜想的正确性)。情感态度与价值观：通过对简谐运动的图象的探究，培养学生认真、严谨、实事求是的科学态度；体验实验对猜想作出了正确检验时的愉悦，增强科学探究的兴趣；再列举振动图象在实践中的应用，增强学生的实践意识。【教学重点】弹簧振子的位移一时间图象是一条正弦曲线。【教学难点】检验弹簧振子位移一时间图象是正弦曲线的实验设计。【教学方法】实验探究法。【教学过程】一、弹簧振子1弹簧振子概念把一个有孔的小球装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在光滑的杆上，能够自由滑动，两者之间的摩擦可以忽略，弹簧的质量与小球相比也可以忽略，这样的系统称为弹簧振子。小球原来静止时的位置叫做平衡位置。2建立研究振子运动
19、的一维坐标系小球的平衡位置为坐标原点 O，沿着它的振动方向建立坐标轴，小球在平衡位置的右边时，它对平衡位置的位移为正，在左边时为负。今后研究振动时所说的位移，都是相对于平衡位置的位移。二、对弹簧振子位移一时间图象的探究 1对弹簧振子位移一时间图象的猜想分组实验：观察弹簧振子运动，定性画出弹簧振子位移一时间图象。根据数学知识，对弹簧振子位移一时间图象做出猜想一正弦曲线。2对弹簧振子位移一时间图象猜想的实验检验(1)实验设计师生共同回顾数学中的正弦曲线。创设情境，将数学图象转化为位移一时间图象。设计实验装置。 (2)进行实验和分析论证弹簧振子的位移一时间图象是正弦曲线。三、简谐振动 1简谐振动的定
20、义如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象(x 一 t)是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐振动。2如何判断一个振动是否是简谐振动(1)绘制物体的位移一时间图象实验绘制振动图象的方法和意义演示：一重锤在弹簧作用下沿水平振动，重锤上固定一个红墨水滴管，重锤下铺白纸。电机匀速拖动白纸，重锤上的墨水滴管在纸上汇出清晰的振动曲线。教师把白纸贴在黑板上，并在纸上绘制直角坐标系，用刻度尺测量横坐标轴上有关点的坐标值，标注在纸上。(学生通过匀速运动位移公式的计算，理解实验图象横坐标轴的意义)实验绘制振动图象在生产生活中的应用心电图仪绘心电图，间隔均匀表示心跳有规律，不均匀则是心率不齐了。地震仪绘地震图线，用匀速圆周运动的弧长计时。(2)对振动图线是否是正弦曲线的判断师生共同交流，讨论：如何判断某 x 一 t 图象是不是正弦曲线 ?根据图象中的周期 T 和振幅 A，设为正弦函数，则可以写出函数表达式 。然后在实验图象中选若干个位置，用刻度尺测量它们的横坐标和纵坐标，带入上述函数中进行检验，看看是否吻合。若吻合，则实验作出的振动图象便是正弦曲线，对应的振动便是简谐振动。
