第一部分 历年真题及详解
2015年上半年全国统考教师资格考试《物理学科知识与教学能力》（初级中学）真题及详解
一、单项选择题（本大题共8小题，每小题5分，共40分）
1．在初中物理“眼睛与眼镜”一课的教学中，李老师用图1所示装置模拟近视眼矫正的原理，其中凸透镜表示眼睛的晶状体，光屏代表视网膜。当近视的“人”带上眼镜时，烛焰在“视网膜”上成一个清晰的像。若此时“取下”眼睛，只采取下列方法之一就能使“视网膜”上的像清晰，其做法正确的是（ ）。
图1
A．将蜡烛远离透镜
B．将光屏靠近透镜
C．将光屏远离透镜
D．在蜡烛和透镜之间加一个凸透镜
【答案】B
【解析】近视眼成像在视网膜前，所以取下眼镜后，像的位置在光屏的前面，据凸透镜成像原理，应该将蜡烛靠近凸透镜，像才会逐渐远离凸透镜，所以A项错误；又因为像在光屏前，所以应该将光屏靠近透镜，B项正确，C项错误。如果再加入凸透镜，成像位置更加靠前，所以D项错误。
2．在如图2所示初中物理“测量小灯泡功率”的实验电路中，闭合开关，当滑动变阻器的滑片向A端滑动时（ ）。
图2
A．电流表和电压表的示数均增大
B．电流表和电压表的示数均减小
C．电流表的示数增大，电压表的示数减小
D．电流表的示数减小，电压表的示数增大
【答案】A
【解析】当滑片向A端滑动时，整个电路电阻减少。根据欧姆定律，电流增大，小灯泡的电压增大。
3．图中每个1/4圆环半径相同，彼此绝缘，均匀带点，所带电荷量已在图中标出。则坐标远点O处电场强度值最大的是（ ）。
【答案】B
【解析】A项中原点O处的电场相当于1/4圆环在原点O处的电场；B项中的电场既有1/4圆环正电荷在原点O处的电场，又有1/4圆环负电荷在原点O处的电场，且两个电场夹角小于90°，合场强变大；C项中两个1/4圆环正电荷在原点O处的电场相互抵消，最终只有1/4圆环负电荷在原点O处的电场，大小与A中的电场相同；D项中两对正电荷和两队负电荷在O点的电场相互抵消，合场强为0。对照四个选项。电场强度最大是选项B。
4．如图3所示，在xOy平面内有一列简谱横波沿x轴正方向传播，M、N为传播方向上的两点，在t=0时M点位于平衡位位置，且运动方向向上，N点位于平衡位置上方的最大位移。则下列说法正确的是（波长为λ，k=0，1，2，3……）（ ）。
图3
A．两点之间的距离为（k+1/4）λ
B．MN两点之间的距离为（k+1/2）λ
C．MN两点之间的距离为（k+3/4）λ
D．MN两点之间的距离为（k+1）λ
【答案】B
【解析】根据题意，当t=0时，M点位于平衡位置，且速度方向向上，N点位于平衡位置上方的最大位移处，那么MN间最短有3/4个波长的波形，则MN两点间距离
（k=0，1，2……）。
5．如图4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4
A．
B．2
C．/2
D．2
【答案】C
【解析】如图5所示，平衡后BC段与水平夹角为α，由
，其中
，则
。
图5
6．—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6所示。气体在A、B、C三个状态时的体积分别为VA、VB、VC，则通过图像可以判断（ ）。
图6
A．VA=VB>VC
B．VA=VB<VC
C．VA<VB<VC
D．VA>VB>VC
【答案】D
【解析】如图7所示，作A、B点作等容线:
图7
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。
8．如图8所示，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勾匀速旋转，角速度为ω，t=0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图8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8
图8
A
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。
二、简答题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）
9．以“阿基米德原理”一课为例，简述物理规律教学的基本过程。
答：物理规律教学的基本过程为：创设便于发现问题、探索规律的物理环境；思维加工、建立规律；引导学生对规律进行讨论、加深理解；引导学生运用规律解决问题，加深对物理规律的理解和掌握。具体如下：
（1）创设便于发现问题、探索规律的物理环境
【演示实验导入】
①将一个瘪的空矿泉水瓶放进一个盛水的容器里；
②接着往瘪的矿泉水瓶中吹气使之鼓起，再放进水里，鼓的牙膏管却浮于水面并未下沉。
【提出问题】
为什么同一个矿泉水瓶，瘪的就会下沉，而鼓的就上浮呢？从而导入新课。
（2）思维加工，建立规律
【活动体验】
①阿基米德故事介绍
②学生体验：空矿泉水瓶漂浮在水面上，用手把空矿泉水瓶向下慢慢压入水中。
③提出问题：
a．你的手有什么感觉？
b．矿泉水瓶的重力如何变化？那么受到的浮力如何变化？
c．水面高度有什么变化？
d．通过活动体验和观察，能够得出什么结论？
④总结：矿泉水瓶浸入水中的体积越大，排开水的体积就越大，受到浮力越大。
【归纳总结】浮力大小，理论推导环节如下：
①提出问题：物体浸入水中受到的浮力等于排开液体的重力，这条结论对于一般的物体适用吗？
②探究实验：浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。
③归纳总结：阿基米德原理内容
（3）引导学生对物理规律进行讨论，加深理解
阿基米德原理不仅适用于液体，对于气体同样适用。
（4）引导学生运用规律解决问题，加深对物理规律的理解和掌握
习题练习。
10．“提倡教学方式多样化，注重科学探究”是《义务教育物理课程标准（2011年版）》的基本理念之一。结合初中物理教学实际，简述“注重科学探究”的意义。
答：在教学中，根据教学目标，教学内容及教学对象灵活采用教学方式，提倡教学方式多样化。注重采用探究式的教学方法，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法。意义如下：
（1）有利于发挥学生的主体作用。
（2）有利于培养学生的学习兴趣。
（3）有利于培养学生的创造性思维能力。
三、案例分析题（本大题共2小题，第11题20分，第12题30分，共50分）
阅读案例，并回答问题。
11．案例：某教师为了解学生对电功率等知识的掌握情况，设计了若干检测题，某学生对其中一题的解答过程如下：
题目：图9所示为一种电饭锅的电路图。开关
和
都闭合时。电饭锅处于正常加热煮饭状态，只闭合开关时，电饭锅处于保温状态，已知
的阻值为44Ω，保温状态电饭锅消耗的功率是40w。试问：
（1）
的阻值是多少？
（2）电饭锅正常如热煮饭10分钟消耗的电能是多少？
图9
解：（1）
。
（2）
，
，
。
问题：
（1）指出学生解答中的错误，分析错误产生的可能原因，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错误及原因
学生在解答第二问时，对于电路串并联分析错误。两个电阻是并联状态，学生误以为正常加热、都闭合的状态下，电阻和是串联的。
②第二问正确解法
解：
，
。
（2）教学思路
针对学生的错误，教师不能全盘否定，应该设计一些引导性质的问题，引导学生意识错误，改正错误，如教师可以问：“和是怎么连接的？并联连接相当于增加了总电阻的长度还是横截面积呢？那应该怎样计算总电阻呢？”等问题。
12．案例：
初中物体“压强”一课，李老师希望通过实验现象让学生认识压强，下面是李老师“压强”一课的一段课堂实录。
李老师：同学们，我们已经知道，力可以使物体发生形变。例如用手指按压面颊，面颊就会凹陷下去。同学们试一试，用手指和手掌去按压面颊，会感到什么不同。
甲同学：用手指比用手掌要痛一些。
乙同学：用手指比用手掌皮肤凹陷得要厉害一些。
李老师：对，这个现象说明用力一样，产生的效果是不一样的。哪位同学还有什么不同的意见？
丙同学：感觉受力部位不一样，用手指感到指头处的皮肤受力，用手掌感到脸上的骨头受力。
李老师：很好，让我们再看这样一个实验。
（李老师拿出一块钢尺和几本教科书，将钢尺架在教科书上）
李老师：同学们，注意观察老师的实验，老师先将书本立着放在钢尺上（如图a所示），再将书本横着放在钢尺上（如图b所示），注意观察钢尺弯曲的程度。
李老师：大家说说上面的两种放置方法，钢尺受力的大小相同吗？
同学们：相同。
李老师：那钢尺弯曲的程度相同吗？
同学们：不同。
李老师：同学们观察的很仔细，从实验中看出，同样的物体由于放置的方式不同。作用效果是不一样的。现在同学们请看，该物体横放时的面积与竖放时相比哪个的要大些？
同学们：横放时要大一些。
李老师：从刚才的实验可以看出：压力作用的效果与受力面积有关，受力面积越小，产生的效果越明显；受力面积越大，产生的效果越不明显。
问题：
（1）对上述课堂实录进行评述。（15分）
（2）针对存在的问题，设计一个改进教学的方案。（形式不限，可以是教学思路，教学活动等）（15分）
答：（1）评述
李老师的教学方法体现了新课改的启发引导性的教学原则，即通过设计实验启发引导学生思考影响压强大小的因素，而且还结合了生活实例；同时也体现了以学生为主体的新课改核心任务，让学生主动思考问题。但是依然有不足之处可以改进，教师对于学生实验中学生的感受给予适时的反馈、引导和总结，而在演示实验老师虽有总结环节却引导不足。因此在进行评述的时候可以从优点和缺点两方面评述。
①优点：提问技能，教学策略设置方面，能够创设教学情景激发学生学习兴趣，并以学生为主体。
②缺点：教师的课堂评价，对于学生的答案不能给与及时的反馈评价。比如，该教师在教学内容的处理上存在的不足在于仅仅得出压力与受力面积的正比关系但是忽略了受压力大小一定这一要素，缺乏了对学生掌握控制变量法的学习方法的培养。
（2）改进的教学思路
可以从教师对学生疑问的评价和教学内容处理两方面进行。如学生在出现超出本课研究范围的思路时，可以进行鼓励并引导。在教学内容上增加“受压力一定”的引导策略，即增加控制变量法的教学。
四、教学设计题（本大题共2小题，第13题12分，第14题28分，共40分）
阅读材料，根据要求完成教学设计任务。
13．材料：图示为初中物理某教材“声音的特征”一节中“探究音调和频率的关系”演示实验。
演示：如图10所示，将一把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌边。拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意钢尺振动的快慢。改变钢尺伸出桌边的长度，再次拨动钢尺。
比较两种情况下钢尺振动的快慢和发声的音调。
图10 探究音调和频率的关系
任务：
（1）说明教材所述：“改变钢尺伸出桌边的长度，再次拨动钢尺”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）设计意图
教材中“改变钢尺长度”的设计意图是在控制材料相同时，找到物体振动频率与音调的关系。
（2）教学设计
活动：全班同学齐唱歌星韩红的《青藏高原》。到最后一句学生声音再大也唱不上去。
师：大家为什么唱不上去了呢？
生：因为声音太高了
师：声音的高低是声音的一个特性，物理上我们叫音调。大家感觉一下高低不同的声音。
（播放不同音调的声音，且事先录好的不同音调的声音，声源的频率分别为100Hz、500Hz、2000Hz等。）
师：大家对不同音调的声音用生活语言来描述一下。
生：低沉、刺耳、声音尖等。
师：那么声音的音调的高低与什么有关呢？下面大家看下面这个实验
演示：把钢尺一端紧压在桌边，保持用相同大小的力拨动刻度尺，改变刻度尺伸出桌面的长度，比较刻度尺振动情况和所听到的声音有什么不同。
学生观察钢尺的振动快慢，学生可以分组自己完成此实验，把实验结果填入表格中。
学生通过观察可以得出：钢尺伸出桌面越短，钢尺振动越快，听到声音的音调越高。
师：振动快慢是一个很重要的物理量，它决定着音调的高低。物理学中用每秒内振动的次数--频率来表示物体振动的快慢。
介绍频率的概念、单位
结论：声音的音调与声源振动的频率有关。发声器振动的频率越高，音调越高。
阅读课本中的“小资料”，了解人和一些动物的发声和听觉的频率范围。
14．阅读材料。根据要求完成教学设计任务。
材料一 《义务教育物理课程标准?（2011年版）》关于“电流与电压、电阻的关系”的内容要求为：“通过实验，探究电流与电压、电阻的关系。”
材料二 初中物理某版本教科书中“电流与电压和电阻的关系”一节中有关“探究电流与电压的关系”
实验如下：
实验
探究电流与电压的关系
你认为电阻一定时，电流与电压存在怎样的关系？将你的猜想写在下面。
♦设计实验
怎样测量电阻两端的电压U？
怎样测量通过电阻的电流I？
要研究通过电阻的电流I怎样随着电阻两端的电压U的改变而变化，需要确定改变电阻两端电压的方法，想一想，如果用于电池做实验，怎样改变电压？如果用学生电源做实验，怎样改变电阻两端的电压？
在右边方程中画出能够改变电压并可以同时测量电压和电流的电路图。
♦进行实验
按图链接电路，测量并记下几组电压和电流值
R=_____Ω
电压U/V
电流I/A
♦分析和论证
分析表中的数据，看看在电阻一定时，电流与电压存在怎样的定量关系
分析数据时也可以采用图像法，用图像的方法有时会更直观地看出两个量间的变化关系。请同学们根据上表的数据，画出各组数据对应的点，然后将各点平滑地连接起来，看看电阻一定时，电流与电压存在怎样的关系。
♦结论
在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压_________。
材料三：教学对象为初中三年级学生，已学过电流、电压、电阻等概念。
任务
（1）简述欧姆定律。（4分）
（2）根据上述材料，完成“电流与电压和电阻的关系”学习内容的教学设计，教学设计要求包括：教学目标、教学重点、教学过程（要求含有教师活动、学生活动、设计意图，可以采用表格式、叙述式等）（24分）
答：（1）欧姆定律：通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
（2）教学设计
①教学目标
a．知识与技能
第一，通过实验探究电流、电压和电阻的关系；
第二，会同时使用电压表和电流表测—段导体两端的电压和其中的电流；
第三，会使用滑动变阻器改变部分电路两端的电压。
b．过程和方法
第一，通过探究过程，进一步体会科学探究方法；
第二，体会用“控制变量法”的研究方法研究物理规律的思路，学习用图像研究物理问题；
第三，通过实验、分析和探索的过程，提高根据实验数据归纳物理规律的能力。
c．情感态度与价值观
第一，在收集、处理数据的过程中培养学生实事求是的科学态度；
第二，通过探究，揭示物理规律，使学生获得探索未知世界的乐趣；
第三，重视学生对物流规律的客观性、普遍性和科学性的认识，注意学生科学世界观的形成。
②教学重难点
教学重点：通过经历完整的实验探究。
教学难点：认识电流、电压和电阻的关系。
③教学过程
a．复习提问
电流是怎样形成的？形成电流的原因是什么？什么是电阻？学生以举手的形式回答问题。
【设计意图】帮助学生复习以往知识加深记忆。这部分问题是学生已经有了感性的认识，大部分学生回答得很正确。
b．新课引入
教师提问同学们都使用过台灯，当我们调节台灯旋钮的时候，台灯的亮度会发生改变，这是为什么？
学生观察并思考。
演示：出示调光台灯打开开关，并转动旋钮，让学生观察台灯亮度的变化。
教师提出问题：灯泡逐渐变亮（或变暗），说明了通过灯泡的电流是怎样变化？
学生回答：电流逐渐变大（或变小）。
请同学们完成下列实验：把2.5V小灯泡和演示用电流表串联，分别跟一节干电池和两节干电池组成电路，闭合开关，观察先后两次电流表示数及小灯泡的亮度。分析实验现象，大胆猜想电流的变化可能跟什么有关？
对于同学们的猜想不论对错，教师都应认真对待，但应该注意，猜想不是瞎猜、乱猜。
【设计意图】与生活实际联系在一起，启发学生的学习兴趣；让学生思考后回答，锻炼学生的思维能力。
c．实验探究
教师：电流与电压、电阻有什么定量关系？
学生：根据导体两端的电压越大，通过的电流就越大，猜测电流可能与电压成正比；导体的电阻越小，通过的电流就越大，猜测电流可能与电阻成反比。
教师设计实验：电流可能受电压和电流两个因素的影响，如果两个因素同时变化（如在改变电压的同时，也改变电阻），能否判断流变化是谁引起的吗？我们应该用什么方法进行探究？这个实验应如何设计呢？与我们之前学习的哪个实验和相似？
学生思考讨论，设计实验方案，确定实验方法：先让电阻保持不变，改变电压，观察电流随电压变化的情况；保持电压不变，改变电阻，观察电流随电阻变化的情况。
学生：与《探究决定电阻大小的因素》实验很相似。
教师：请同学们讨论，这个实验需要哪些器材？它们的作用各是什么？怎样才能改变电阻两端的电压？画出电路图。
学生思考、讨论，汇报所需的实验器材及它们的作用，画出电路图，并且简单陈述自己的实验操作过程。教师分析归纳总结学生的改变电阻两端电压的方法和实验电路，提出的异议，引导学生确定最佳实验方案，板书合理的器材选择、电路图、数据记录方法、操作过程。
【设计意图】设计实验部分是一个难点，教师要进行引导，不要轻易否定学生的想法，在设计过裎中教师可以提出启发性的问题，让学生自我发现问题，提高学生的思维能力。学生根据老师提出的异议，讨论实验的改进方案，并修正器材、电路图、数据记录方法、操作方法，锻炼动手能力。
d．进行实验
教师活动：提醒学生注意以下几个问题（课件展示）
第一，连接电路时，开关应处于什么状态？
第二，滑动变阻器的滑片处于阻值哪个位置？
第三，注意认清电压表、电流表的接线柱。
第四，电压表量程选多少伏（V）？电流表量程选多少安（A）？
第五，闭合开关前，应处于什么电路，确认无误后方可进行实验。
第六，实验中，闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片，使R两端的电压成整数倍地变化（如1V、2V、3V），读出每次加在R上的电压值和电流值，并填入下列表格中。
表一：R=R1=30Ω
表一
④学生分组实验，教师巡视指导，帮助困难学生。
⑤改变定值电阻阻值，按照上述步骤再测一组数据。（如果时间允许可以用多个定值电阻实验）利用图像法进行数据处理。要求各组同学在得到实验数据之后，以电压为纵坐标、电流为横坐标，画出同一定值电阻的U-I关系图像。以电流为纵坐标、电阻为横坐标，画出同一电压下的I-R关系图像。选取不同定值电阻和不同固定电压的几组图像集中展示，从图像的相似性上说明规律的客观性和普遍性。
⑥得出结论：在电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；在导体两端的电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【设计意图】学生分组实验，培养学生的协作精神；而且在动手的同时能使学生的能力得到锻炼，对实验结论的记忆也会加深。