中公教师资格证2022高中物理国家教师资格考试 物理学科知识与教学能力（高级中学）

《中公版·2022国家教师资格考试专用教材：物理学科知识与教学能力（高级中学）》2022国家教师资格考试专用教材·物理学科知识与教学能力（高级中学）是中公教育教师资格考试研发团队在深入研究历年教师资格考试物理学科知识与教学能力（高级中学）真题及考试大纲的基础上，精心编写而成。
（一）研发力量雄厚
本书是由中公教育教师资格考试研发团队，在多年教师资格考试研究的基础上，推出的契合大纲、真题的教师资格考试辅导图书。
（二）契合考试大纲
本书依据考试大纲编写，紧随考试形式变化，分析命题规律，优化图书内容，将真题和考点紧密结合起来。
（三）图书体系完备
本书整体使用双色设计，详细讲解重难点，层次分明。并在正文部分穿插经典真题、备考点拨、知识拓展、强化练习等版块，对教材要点进行必要的拓展延伸，便于考生巩固提高。
为了回馈广大考生对中公教育始终如一的支持，本书还设有“图书同步精讲课程”助力考生备考——扫码下载中公教师App，即可领取图书同步精讲课程，考点轻松学习，知识体系完整，助力考生备考。历年真题试卷与教材搭配使用效果更佳！

《中公版·2022国家教师资格考试专用教材：物理学科知识与教学能力（高级中学）》2022国家教师资格考试专用教材·物理学科知识与教学能力（高级中学）根据物理学科知识与教学能力（高级中学）的考试真题以及考试大纲，构架起以学科专业知识、教学知识、教学设计、教学实施与评价等有机结合的庞大知识体系，是一本针对国家教师资格考试物理学科知识与教学能力（高级中学）的教材。本教材条理清晰，结构严谨，从考试重点和考试要点出发，深入浅出地向考生讲解各个知识点，并配有经典真题，使考生能透彻地理解知识点，把握考试方向。

部分物理学科专业知识
章力学/
考情分析/
考点精讲/
节直线运动/
第二节相互作用/
第三节运动和力的关系/
第四节抛体运动/
第五节圆周运动/
第六节万有引力与宇宙航行/
第七节机械能守恒定律/
第八节动量和角动量/
第九节机械振动与机械波/
第二章电磁学/
考情分析/
考点精讲/
节静电场/
第二节恒定电流/
第三节磁场/
第四节电磁感应/
第五节交变电流/
第六节电磁振荡与电磁波/
第三章热学/
考情分析/
考点精讲/
节分子动理论/
第二节气体、固体、液体/
第三节热力学定律和能量守恒定律/
第四章光学/
考情分析/
考点精讲/
节几何光学/
第二节物理光学/
第五章近代物理初步/
考情分析/
考点精讲/
节波粒二象性/
第二节原子结构/
第三节原子核/
第四节相对论初步/
第六章物理单位与物理实验/
考情分析/
考点精讲/
节物理单位/
第二节物理实验仪器与实验误差/
第三节重点实验分析/
第二部分物理教学实施与评价
章中学物理教学实施/
考点精讲/
节中学物理课堂教学策略/
第二节中学物理实验教学实施/
第三节教学片段及思路的书写/
第二章中学物理教学评价/
考点精讲/
节教学评价概述/
第二节新课程所倡导的评价方式/
第三节课堂教学评价/
第三部分物理教学设计
章高中物理教学设计过程分析/
考点精讲/
节教学设计概述/
第二节教学目标的设计/
第三节教学重点的设定/
第四节教学过程的设计/
第二章不同物理课型教学设计及案例分析
/
考点精讲/
节物理概念课教学设计及案例分析
/
第二节物理规律课教学设计及案例分析
/
第三节物理实验课教学设计及案例分析
/
第四节物理习题课与复习课教学设计
/
附录一《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（节选）/
附录二高中物理公式汇编/
附录三普通物理学简要知识整理/

　　　　部分
　　　　物理学科专业知识
　　　　本部分内容
　　　　本部分共六章，分别是力学、电磁学、热学、光学、近代物理初步和物理单位和物理实验。其中，平抛运动、牛顿运动定律、摩擦力、万有引力定律、机械能守恒、动量守恒、冲量、电容器、安培力、洛伦兹力、电磁感应、磁矩、高斯定理、变压器、气体实验定律、理想气体状态方程、折射定律、全反射、光的干涉、光电效应、玻尔原子模型、原子核反应方程等是常考内容，考生应重点识记。
　　　　历年考情
　　　　在历年考试中，本部分内容所占分值为70~75分，常以单项选择题、计算题、案例分析题、教学设计题的形式考查。其中，单项选择题的题量为8道，力学、电磁学、热学、光学、近代物理初步的知识均有涉及；计算题的题量为1道，主要考查力学、电磁学、光学的知识。
　　　　章力学
　　　　 考情分析
　　　　本章考点核心知识考查题型
　　　　直线运动速度、加速度、匀变速直线运动、自由落体运动单选、计算、案例分析、教学设计
　　　　相互作用摩擦力、浮力、力的合成与分解、共点力平衡单选、案例分析
　　　　运动和力的关系牛顿定律、超重和失重、物体的受力分析单选
　　　　抛体运动运动的合成与分解、平抛运动单选
　　　　圆周运动向心力、向心加速度单选、案例分析
　　　　万有引力与宇宙航行万有引力定律及其应用单选
　　　　机械能守恒定律动能定理、机械能守恒定律、功、机械效率单选、案例分析、教学设计
　　　　动量和角动量动量定理、冲量、动量守恒定律、角动量定理、刚体的定轴转动单选、计算
　　　　机械振动与机械波振动图像、波动图像、声音的特性、单摆单选、教学设计
　　　　 考点精讲
　　　　节直线运动
　　　　一、运动的描述
　　　　（一）质点
　　　　用来代替物体的、有质量的点叫作质点。质点是没有大小、没有形状，具有物体全部质量的点。它是一种理想化的模型。
　　　　一个物体能否看成质点，由所要研究的问题决定，主要看物体的大小和形状在所研究问题中是否可以忽略。同一个物体，由于所要研究的问题不同，有时可以看作质点，有时不可以看作质点。
　　　　（二）参考系
　　　　描述物体运动时，用来作为参考的物体叫作参考系。
　　　　物体的运动和静止都是相对于参考系的。在描述一个物体的运动时，参考系可以任意选取。选择不同的参考系观察同一物体的运动，其结果可能不同。在同一个问题中，若要研究多个物体的运动或同一物体在不同阶段的运动，必须选择同一参考系。
　　　　（三）时刻和时间间隔
　　　　时刻是指某一瞬时，在时间轴上用点表示，物体在运动过程中的每一个相对位置都与一定的时刻相对应。
　　　　时间间隔是两个时刻之间的间隔，在时间轴上用线段表示。
　　　　（四）路程和位移
　　　　路程和位移的比较如表1-1-1所示。
　　　　表1-1-1路程和位移的比较
　　　　项目路程（s）位移（x）
　　　　定义物体运动轨迹的长度描述物体位置的变化，由初位置指向末位置的有向线段
　　　　区别
　　　　标量，只有大小，没有方向矢量，既有大小，又有方向
　　　　与路径有关与路径无关
　　　　联系位移≤路程，当物体做单向直线运动时等号成立；从一点到另一点的位移一定，但路程可以有无数个
　　　　（五）速度和速率
　　　　1.速度
　　　　物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体运动的快慢，这个比值称为速度，通常用字母v表示。
　　　　速度是表示质点运动快慢及方向的物理量，也就是描述物体位置变化快慢的物理量。速度越大，表示物体运动越快，其位置变化也越快。速度是矢量，既有大小，又有方向。
　　　　在国际单位制中，速度的单位是米每秒，符号是m/s或m·s-1。常用单位还有千米每时（km/h或km·h-1）、厘米每秒（cm/s或cm·s-1）等。
　　　　2.速率
　　　　瞬时速度的大小通常叫作速率。它是标量，只有大小，没有方向。
　　　　3.速度的微分表示
　　　　速度是质点位置矢量对时间的变化率，即
　　　　v=drdt
　　　　在直角坐标系中，速度的表达式为
　　　　v=ddt（xi yj zk）=dxdti dydtj dzdtk
　　　　若v在x、y、z三个坐标轴的分量分别用vx、vy、vz表示，则有
　　　　v=vxi vy j vzk
　　　　vx=dxdt，vy=dydt，vz=dzdt。
　　　　（六）平均速度和瞬时速度
　　　　1.平均速度
　　　　在变速直线运动中，运动质点的位移和发生这段位移所用时间的比值，叫作这段时间内的平均速度。平均速度只能粗略地描述运动的快慢，表达式为
　　　　v=ΔxΔt
　　　　在变速直线运动中，平均速度的大小跟选定的时间或位移有关，不同的位移或不同的时间内的平均速度一般不同。平均速度的方向与一段时间Δt内发生的位移方向相同。
　　　　2.瞬时速度
　　　　瞬时速度指运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度，它能精确地描述物体运动的快慢及方向。一般情况下所提到的速度都是指瞬时速度。
　　　　3.平均速度和瞬时速度的关系
　　　　平均速度与时间或位移相对应，瞬时速度与时刻或位置相对应。
　　　　当位移足够小或时间足够短时，可以认为平均速度就等于瞬时速度。
　　　　在匀速直线运动中，平均速度和瞬时速度相等。
　　　　（七）加速度
　　　　1.定义
　　　　物理学中把速度的变化量与发生这一变化所用时间之比，叫作加速度。通常用a表示，即
　　　　a=ΔvΔt=vt-v0Δt
　　　　其中，v0是开始时刻物体的速度，vt是t时刻物体的速度。
　　　　2.物理意义
　　　　加速度是表示物体速度变化快慢的物理量。在国际单位制中，加速度的单位是米每二次方秒，符号是m/s2或m·s-2。加速度是矢量，既有大小，又有方向。加速度a的方向跟速度变化量Δv的方向相同。
　　　　对做直线运动的物体，加速度的方向与初速度v0的方向相同或相反。
　　　　当物体加速时，Δv=（vt-v0）＞0，a为正值。如果以初速度的方向为正方向（即初速度v0取正值），a为正值则表示加速度与初速度同向，或反过来说，若加速度与初速度同向时，则a为正值，这个直线运动为加速运动。
　　　　当物体减速时，Δv=（vt-v0）＜0，a为负值。如果以初速度的方向为正方向（即初速度v0取正值），a为负值则表示加速度与初速度反向，或反过来说，若加速度与初速度反向时，则a为负值，这个直线运动为减速运动。
　　　　（2021下·单选）高中物理某教科书描述的一个问题情境如图1-1-1所示，其目的是引导学生学习（）。
　　　　图1-1-1
　　　　A.位移B.路程
　　　　C.速度D.加速度
　　　　【答案】D。
　　　　3.微分表示
　　　　加速度是质点的速度对时间的变化率，即
　　　　a=dvdt=d2rdt2
　　　　加速度的方向为Δv的极限方向。在直角坐标系中，加速度的表达式为
　　　　a=d2dt2（xi yj zk）=
　　　　d2xdt2i d2ydt2j
　　　　d2zdt2k
　　　　若a在x、y、z三个坐标轴的分量分别用ax、ay、az表示，则有
　　　　a=axi ay j azk
　　　　ax=dvxdt=d2xdt2，ay=dvydt=d2ydt2，az=dvzdt=d2zdt2。
　　　　（八）位移、速度、加速度之间的计算关系
　　　　1.已知质点位移随时间的变化关系为r（t），可由公式
　　　　v=drdt，a=dvdt
　　　　分别求出速度、加速度随时间的变化关系v（t）和a（t）。
　　　　2.已知加速度随时间的变化关系为a（t），可由积分公式
　　　　v=∫a（t）dt，r=∫v（t）dt
　　　　以及初始条件，分别求出速度、位移随时间的变化关系v（t）和r（t）。
　　　　3.对于一维运动，已知加速度随路程s的变化关系为a（s），利用公式
　　　　a（s）=dvdt=dvds·dsdt=vdvds
　　　　解出v=v（s）；同时利用公式
　　　　v（s）=dsdt
　　　　解出s=s（t），再利用公式v=dsdt、a=dvdt分别求解v（t）、a（t）。
　　　　4.对于一维运动，已知加速度随速度v的变化关系为a（v），利用公式
　　　　a（v）=dvdt
　　　　解出v=v（t）；同时利用公式r=∫v（t）dt、a=dvdt分别求解r（t）、a（t）。
　　　　【例题】
　　　　某质点的运动学方程为x=2t 3t2 12（SI），则该质点做的运动是（）。
　　　　A.匀加速直线运动，加速度沿x轴正方向
　　　　B.匀加速直线运动，加速度沿x轴负方向
　　　　C.变加速直线运动，加速度沿x轴正方向
　　　　D.变加速直线运动，加速度沿x轴负方向
　　　　【答案】A。解析：对运动学方程求导有v=dxdt=6t 2，a=dvdt=6，故质点的加速度恒定，质点做匀加速直线运动，加速度沿x轴正方向。
　　　　二、匀变速直线运动
　　　　1.定义和关系式
　　　　沿着一条直线，且加速度不变的运动，叫作匀变速直线运动。
　　　　匀变速直线运动中速度与时间的关系式为
　　　　vt=v0 at
　　　　匀变速直线运动中位移与时间的关系式为
　　　　x=v0t 12at2
　　　　匀变速直线运动中速度与位移的关系式为
　　　　v2t-v20=2ax
　　　　2.运动图像
　　　　x-t图像与v-t图像的比较如表1-1-2所示。
　　　　表1-1-2x-t图像与v-t图像的比较
　　　　项目x-t图像v-t图像
　　　　图例
　　　　图像
　　　　直线表示质点做匀速直线运动或静止表示质点做匀变速直线运动或匀速直线运动
　　　　曲线表示质点做变速运动表示质点做非匀变速运动
　　　　点
　　　　图线上的点表示某时刻质点的位移表示某时刻质点的速度
　　　　图线上的交点表示此时刻两质点相遇表示此时刻两质点速度相同
　　　　图线与纵轴交点表示质点的初始位移表示质点的初速度
　　　　图线与横轴交点表示位移为零的时刻或位移方向改变的时刻表示速度为零的时刻或速度方向改变的时刻
　　　　斜率表示质点运动速度的大小和方向表示质点加速度的大小和方向
　　　　图线与时间轴围成的面积无意义表示质点在这段时间内发生的位移，在时间轴上方的位移为正位移，在时间轴下方的位移为负位移
　　　　（2017下·单选）P、Q两辆汽车在同一条平直公路上运动的v-t图像如图1-1-2所示，P的小速度和Q的速度相同。在0～t2的时间内（）。
　　　　图1-1-2
　　　　A.两辆汽车的平均速度相同
　　　　B. Q的加速度先变小后变大
　　　　C.两辆汽车的位移相同
　　　　D.合力对汽车P做正功
　　　　【答案】B。解析：v-t图像与坐标轴所围的面积代表位移。由图1-1-2可知，两车在相等的时间内位移不同，所以平均速度不同，A、C两项错误。
　　　　v-t图像的斜率代表加速度，Q的加速度先变小到零后反向变大，B项正确。
　　　　P的初速度为2v0，末速度也为2v0，根据动能定理，合外力所做功为零，D项错误。
　　　　3.推论公式
　　　　任意相邻相等时间内的位移之差相等，即Δx=at2，可以推广到xm-xn=（m-n）at2。
　　　　某段时间的中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，即vt2=v0 vt2=xt。
　　　　某段位移的中间位置的瞬时速度公式（不等于该段位移内的平均速度）为vx2=v20 v2t2。
　　　　无论匀加速直线运动还是匀减速直线运动，都有vt2　　　　初速度为零的匀变速直线运动的推论公式：
　　　　前1秒、前2秒、前3秒……内的位移之比为1∶4∶9…
　　　　第1秒、第2秒、第3秒……内的位移之比为1∶3∶5…
　　　　前1米、前2米、前3米……所用的时间之比为1∶2∶3…
　　　　第1米、第2米、第3米……所用的时间之比为1∶（2-1）∶（3- 2）…
　　　　对末速度为零的匀变速直线运动，也可以相应地运用这些规律。