教师资格《高中物理学科知识与教学能力》物理教学实施与评价.docx
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1、教师资格高中物理学科知识与教学能力物理教学实施与评价第二章 物理教学实施与评价第一节 中学物理课堂教学(江南博哥)1 单选题 下列不属于普通高中物理课程标准(实验)中体验性要求的目标动词水平的是( )。A.知道B.认识C.应用D.领悟正确答案:D 参考解析:“知道”“认识”“应用”属于知识目标动词的水平。2 单选题 下图为高中物理某教科书中研究圆周运动时用到的实验图,线速度最快的是( )。A.大齿轮B.小齿轮C.后轮D.一样大正确答案:C 参考解析:小齿轮和大齿轮由链条相连,所以线速度相同。小齿轮的半径小,所以角速度较大。小齿轮和后轮的角速度相同,后轮的半径大,所以线速度大。故本题选C。3 单
2、选题 如图所示为某高中物理教科书中的一个实验,该实验中发现的粒子是()。A.粒子B.电子C.氢原子D.质子正确答案:B 参考解析:图示装置为阴极射线管,发射阴极射线,即电子流,故本题选B。4 简答题下面是高中物理“光的干涉”一课的教学片段,李老师在引入了光的干涉现象后,用幻灯片演示杨氏双缝干涉实验的示意图。李老师:大家看这个示意图,第一个屏上只有一个缝,而第二个屏上有两个缝,那么平行光经过两个屏后能在观察屏上看到什么?学生:条纹。李老师:这些条纹有什么特点?学生甲:明暗相间。学生乙:宽度几乎一样。李老师:对,双缝干涉产生的干涉图样特点是明暗相间、粗细均匀、间隔相等的条纹。学生丙:但是肥皂泡上的
3、干涉现象看起来和这有些不同啊是否所有这些现象的原理都是一样的?李老师:当然一样了,记住我刚才说的干涉条纹的特点就行了。学生乙:书上也是这么说的。李老师:接下来我们学习光的干涉的应用。问题:(1)对上述教学片段进行评述;(2)针对存在的问题,设计一个改进教学的方案。 参考解析:(1)该教师作为一个引导者、合作者没有引导学生有效开展研究性学习,体现学生的主体性地位,只是让学生机械地识记,不能锻炼学生的思维能力;当学生回答正确后,对学生的评价过于简单不能激发学生学习的积极性:对学生提出的疑问回答过于简单,不能引导学生正确地解决此类问题。(2)改进思路:为了体现学生探究学习的过程,应重现杨氏双缝干涉实
4、验的过程,从实验中观察双缝干涉图样的特点进而学生自己得出结论;和水波干涉进行类比,让学生学会知识的迁移理解光的干涉原理,这样对日常生活中的干涉,如肥皂泡的干涉现象,才能有正确的认识:让学生发表自己的见解,如为什么会出现明暗相间的现象等。5 简答题下面是一道作业题及某学生的解答。题目:如图,足够长的U形导体框架的宽为L,电阻忽略不计,其所在平面为竖直平面,磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于导体框平面,磁场足够大,一根质量m,有效电阻为R的水平导体棒MN垂直于U形框架间,接触良好。导体棒从静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时,通过导体棒截面的电量为Q,求导体棒从开始下滑到刚开始匀速运动这一过程中电
5、流对导体棒所做的功.匀速运动过程中,电流对导体棒所做的功:问题:(1)指出错误,分析错误的原因,给出正解。(2)给出教学思路,帮助学生掌握相关知识。 参考解析:(1)错误在于计算电流对导体做的功用焦耳定律W=I2Rt求解,原因可能是学生对于焦耳定律在电磁感应电流做功的适用范围没有掌握以及对感应电动势公式的掌握不是很熟练,焦耳定律只适用于电流恒定不变的情况,如导体棒在磁场中匀速运动,如果电流变化则需要用能量守恒定律求电流对导体棒做的功,该题的正确解法为:设导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时,下滑的距离为s,通过导体棒截面的(2)师:同学们先分析下这道题目的物理过程,导体棒在磁场中运动,
6、会受到什么力的作用?生:会受到重力、安培力的作用。师:在这个过程中安培力做正功还是做负功?生:负功。师:很好,克服安培力所做的功转化为电能。也就是电流对导体所做的功。生:嗯。但安培力是变力不能直接求安培力所做的功。师:是这样的,此题中有的同学用焦耳定律求电流对导体做的功,可以吗?生:不可以,此过程中电流一直变化。师:焦耳定律适用于电流恒定的情况,如果电流变化。要用能量守恒求电流对导体做的功。生:在整个过程中重力做的功转化为电能和动能。师:很好,那么为了得到重力做的功,要求出导体棒从静止到匀速运动所下降的距离,同学们知道怎么求吗?师:那么匀速运动时导体棒的速度能求出吗?生:可以,根据匀速运动时导
7、体棒所受的重力和安培力相等。就可以求出速度。师:很好,求出速度就可以求出导体棒的动能。那么电流对导体棒所做的功也就可以求解了。6 简答题下面是一道作业题及某学生的解答。题目:小球从某一高度H自由下落到水平地面,碰撞后弹起,每次上升高度总是前一次的0.64倍。若使小球碰后能保持上升到原高度,则必须在小球到达最高点时,在极短时间内给它一个初动能,使它获得有向下的速度。求小球在最高点获得多大速度,才能保持高度不变。空气阻力不计。问题:(1)指出错误,分析错误的原因,给出正解;(2)给出教学思路,帮助学生掌握相关知识。 参考解析:(I)错误是小球在与地面的碰撞过程中会有机械能损失,故补偿的能量中应包含
8、这部分损失,该学生的计算结果偏小。原因可能是学生对物理过程没有分析清楚忽略了与地面接触过程中能量的变化。正确解法是要使小球回到原高度,可提高它下降的高度即要使小球回到H(2)师:大家看下小球的运动过程是什么?生:小球从最高点下落,与地面接触反弹后继续上升。师:对,那么反弹后能回到原来下落的位置吗?生:不能,小球在与地面接触时会有能量损失,上升的最大高度为0.64H。师:那么要使小球反弹后回到原来的高度H处,应如何做到?生:让小球在高于日处的地方下落。师:这是题目的关键所在,那么具体在什么高度下落才能补偿反弹损失的能量而上升到高度H的位置呢?生:应该在H/0.64的位置下落。师:嗯,所以我们在H
9、处让小球获得一个速度让它上升到此高度,怎么求解呢?师:同学们一定要分析清楚物理过程,不能想当然。7 简答题下面是一道作业题及某学生的解答。题目:如图所示,一个半径为R的半球形的碗固定在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的。一根轻质细线跨在碗口上,线的两端分别系有小球A和B当它们处于平衡状态时,小球A与0点的连线与水平线的夹角为60。求:(1)小球A与小球B的质量比mA;mB。(2)现将A球质量改为2m,B球质量改为m,且开始时A球位于碗口C点,由静止沿碗下滑,当 A球滑到碗底时,两球的速率为多大?解:(1)设绳上拉力为T,碗对A球的弹力为N,根据对称性可得:N=T。由平衡条
10、件:2Tcos30=mAg对B球受拉力与重力平衡得:T=mBg联立得:mA:mB=3:1(2)当 A球滑到碗底时,A球下降的高度为R,B球上升的高度为2R,根据机械能守恒定律有代入数据,解、两式即可求得两球的速率。问题:(1)指出错误,分析错误的原因,给出正解。(2)给出教学思路,帮助学生掌握相关知识。 参考解析:(1)第一问是正确的,第二问错在A球在碗底时,VA不等于VB。错误原因是对于运动的分解不清楚,应将VA沿绳和垂直于绳的方向分解,沿绳子方向的分速度即等于B球的速度VB的大根据机械能守恒定律有:(2)师:这个题目中球A、B是通过细绳连接后跨在碗口上而构成一个系统那么A球下降的同时B球上
11、升,A球下降到碗底时的速度方向是什么?生:水平向左。师:对,小球A做曲线运动时的速度方向沿曲线的切线方向。那B球在上升过程中的速度方向是什么?生:竖直向上,所以球A的速度和B的速度不相等。师:同学们, B球的速度和哪个方向上的速度大小一致呢?生:和沿绳方向上的速度大小一致师:此时,我们要考虑运动的分解,小球A的速度和沿绳方向上的速度有什么关系呢?生:可以将A的速度沿绳和垂直于绳的方向分解。师:对于绳子连接问题一般按这两个方向分解。那看一下A、B球的速度大小之间的关系是什么呢?师:所以求两个小球的速度转化成求解一个小球的速度了。那么这个系统机械能守恒吗?生:机械能守恒,除重力以外其他力没有做功。
12、师:既然机械能守恒,可以列出什么式子呢?生:师:很好,这样就可以求出速度的大小了。对于这类题目,只有思路清晰才能正确解出各物理量。8 简答题下面是一道作业题及某同学的解答。题目:如图所示为小球平抛运动的频闪照片,闪光频率为f=20 Hz,求实验频闪照片背景上每小方格边长L以及小球平抛的初速度口。和小球在c点的瞬时速度大小vc(g=10ms2)(3):问题:(1)指出错误,分析错误的原因,给出正解;(2)给出教学思路,帮助学生掌握相关知识。 参考解析:(1)错误在于认为平抛运动频闪照片的a点即为竖直方向初速度为0的点,而a点不一定为开始运动的点,这样求出的小方格的边长、小球的初速度错误。错误原因
13、可能是学生对平抛运动频闪照片的物理意义没有搞明白,只是死记平抛运动的公式。正确的解法如下:(2)这类问题应该让学生结合实验认识频闪照片的物理意义,竖直方向上为初速度为0的匀加速直线运动,给出的频闪照片上的第一个点并不一定是初速度为0的点,而可能是中间截取的一部分。在求c点竖直方向上的分速度时可以让学生事先复习一下匀加速直线运动的规律。9 简答题阅读案例,并回答问题。下面为一道物理试题和某学生的解答过程。题目:如图(a)所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=I m,电阻R1=3 Rz=1.5 Q,导轨上放一质量m=1 kg,电阻r=l Q的金属杆。长度与金属
14、导轨宽度相等,与导轨接触良好,导轨的电阻不计,整个装置处于磁感应强度B:0.8 T的匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向下,现用一拉力F沿水平方向拉杆。使金属杆由静止开始运动。图(b)为通过R。中的电流平方随时间变化的I21-6图线求:(1)5 S末金属杆的动能;(2)5 S末安培力的功率。解:(1)5 S末流过R,的电流为11=A=2 A,电压为U1=I1R1=6 V,金属杆与R,并联,故E=U1=BLv解得v=7.5 ms故此时动能为Ek=1/2mv2=28.125J(2)5 s末干路电流为,I=6A,安培力大小为F安=BIL,功率为P= fv解得P=36 W。问题:(1)指出此道试题检测
15、了学生所学哪些知识点。(2)给出正确解题过程。(3)针对学生解题过程中存在问题,设计一个教学片段,帮助学生解决此类问题。 参考解析:(1)本题考查的知识点为磁场中的闭合电路欧姆定律、安培力、闭合电路的感应电动势及电功率。(2)正确解答过程:5 s末R1的电流为,I1=4 A=2 A,R2与R1的电流关系是,I1:I2:R1:R2故I2=4A。干路电流I=I1+I2=6 A。电路电动势为E=Ir+I1R1=6 Ax1 +2 Ax3=12 V又因为E=BLv解得v=15 ms故5 s末金属杆的动能Ek=mv2 =1125 J。5 S末安培力大小为F安=BIL,功率为P=fv。代入数据解得P=-72
16、 W。(3)教学片段:师:在电路中什么是路端电压?什么是电动势?生:路端电压是外电路的电压,电动势是内外电压之和。师:为什么电动势不等于外电路电压?生:因为电源有内阻会占用一部分电压。师:没错,在闭合电路中我们需要考虑电源内阻上占用的部分电压,我们称之为内电压,其余部分的电压才是路端电压,用公式表示为:F=U自+U外=,r+U外,故电源电压并不等于外电路电压。大家一起来分析一下这道题可以先画等效电路图。学生思考并画等效电路图。师:大家跟着老师来画一下等效电路图。哪部分充当电源呢?生1:金属杆相当于电源。师:两个电阻是什么关系呢?生2:并联。师:嗯,非常好。接下来再把量名称都标上,大家看一下自己
17、画的和老师画的(右图)一样吗?生:一样。师:好,那这道题是不是可以解决了?在以后的做题过程中,一般情况下我们都会忽略内阻。但如果在题干中提到了内阻,此时内阻不能忽略。大家知道了吗?生:知道了。10 简答题阅读案例,并回答问题。下面为一道物理试题和某学生的解答过程。题目:如图所示,铜棒质量m=0.1 kg,静止放在相距L=8 cm的水平导轨上,两者之间的动摩擦因数u=0.5,现在铜棒中通以I=5 A的电流,要使铜棒滑动,可在两导轨间加一垂直于铜棒的匀强磁场。求所加匀强磁场的磁感应强度的最小值。(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2解:当安培力大小等于滑动摩擦力时,物体开始滑动,此时磁场
18、的磁感应强度最小c故BIL=Umg解得B=1.25 T。答:所加匀强磁场的磁感应强度的最小值为1.25 T。问题:(1)指出此道试题检测了学生所学哪些知识点?(2)分析该题的错因并给出正确解题过程。(3)针对作业的错误设计一个教学思路帮助学生掌握正确分析和解决此类问题的方法。 参考解析:(1)本题考查的知识点为安培力的计算和共点力作用下物体的平衡。(2)该生没有考虑磁场的方向,默认了磁场是垂直于导轨的,因此错误。正确解答过程:物体受力如右图所示:(3)教学思路:首先帮助学生突破思维定势磁场垂直于导轨平面,即安培力在水平方向。首先带领学生回顾力的平行四边形定则。提出问题,金属棒除了受安培力还受到
19、哪些力?画出力的平行四边形示意图;深入引导,支持力与滑动摩擦力的合力方向和大小是否不变?重力的大小和方向是否不变?进行力的动态分析,找到最小的安培力,进而列式用数学方法求解最小值。11 简答题阅读案例,并回答问题。下面是某教师关于动量概念的教学。教师:前面几章我们主要应用牛顿运动定律研究了物体的运动但对于有些物体的运动直接应用牛顿运动定律会有困难,如爆炸类物体、碰撞等,这类运动有什么特征?学生:运动非常剧烈。教师:不是指这个方面,我指的是它们运动的时间非常短,运动情况不明确。学生:哦,所以不能用牛顿第二定律。教师:物理学家引入了动量来解决这些问题,同学们看一下,动量是怎么定义的?学生:动量是物
20、体的质量与速度的乘积。教师:由这个定义可以看出物体的作用效果由物体的质量和速度一起决定的那么动量的方向和速度的方向一致吗?学生:一致。问题:(1)对上述教学片段进行评述。(2)针对上述教师教学存在的问题,设计一个教学片段帮助学生掌握动量的概念。 参考解析:(1)该教师的教学不符合从生活走向物理的原则,教师在教授新课时没有很好地结合实际生活经验让学生理解抽象的物理概念,在导入上没有激起学生的求知欲望,会影响接下来的学习。(2)师:同学们,如果一片树叶从树上掉下来,你会躲开吗?生:不会。师:为什么?生:因为速度不一样。师:可见物体由于运动产生的作用效果不仅与物体的质量有关,还与该物体运动的速度有关
21、,它们的值越大,产生的效果越明显。物理学上把反映物体运动效果的质量和速度的乘积的量,叫作动量。这就是我们今天将要学习的一个概念动量,即p=mv,那么动量是矢量还是标量?生:矢量,因为速度是一个有方向的物理量。师:对。动量的方向就是速度的方向。12 简答题案例:下面为一道物理试题和某学生的解答过程。题目:如图所示,质量为m、电量为q的带正电物体位于水平有界的匀强电场中,从半径为r的1/4光滑圆弧顶端由静止开始滑下,滑到圆弧底端恰好脱离电场水平飞出。竖直下落距离h时,垂直击中倾角为30o的斜面,求电场强度E的大小。解:在光滑圆弧轨道上运动过程中,支持力始终与速度方向垂直不做功,只有电场力和重力做功
22、,根据动能定理:水平飞出电场后,物体只受重力,做平抛运动,有垂直击中倾角为30o的斜面:解得问题:(1)指出此题检测了学生所学的哪些知识点?(2)给出正确的解题过程。(3)针对学生解题过程中存在的问题,设计一个教学片段,帮助学生解决此类问题。 参考解析:(1)本题考查受力分析、圆周运动、平抛运动、动能定理等知识点。(2)正确解题过程:在光滑圆弧轨道上运动的过程中,支持力始终与速度方向垂直,因此,支持力不做功,只有电场力和重力做功,根据动能定理,有水平飞出电场后,物体只受重力作用,做平抛运动,有垂直击中倾角为300的斜面(3)教学片段:师:同学们,我们先来分析物体的运动情况,在脱离电场前后,物体
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