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內容簡介

《中公版·2017國家教師資格考試專用教材：物理學科知識與教學能力(高級中學)》，是一本專門針對國家教師資格考試物理學科的專用教材。本書結合教師資格考試物理學科考試真題以及高中學段教學特點，構架起以學科專業知識、教學設計、教學實施、教學評價四個模塊有機結合的龐大知識體系。本教材條理清晰，結構嚴謹，從最基本、最重要的考點出發，深入淺出地向考生講解各個知識點，使考生對知識點有足夠透徹的印象和理解，從而爛熟于心。真正做到提升考生的應試能力和實戰水平。

編輯推薦

《中公版·2017國家教師資格考試專用教材：物理學科知識與教學能力(高級中學)》是中公教育教師資格考試研究團隊在深入研究歷年教師資格考試真題及考試大綱的基礎上，精心編寫而成。本教材，從考試大綱出發精心提煉考點，幫您明確復習重心；深入研究具有高針對性的復習策略，助您聚焦考點復習方式；合理安排緊密契合考點的知識梳理，幫您掌握相關復習理論；結合精彩的考題再現，助你突破思維瓶頸、零距離體驗考場；適時搭配能力提升訓練，滿足您的復習要求。

本書附贈中公移動自習室，幫助考生實現拓展知識學習，在線模擬練習，高清視頻復習。

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及時部分物理學科與教學知識

物理學科與教學知識是教師資格考試的重要內容，在歷年考試中占有40%的比重。一般以單項選擇題、計算題的形式進行考查，題型比較固定，主要考查考生對物理學科專業知識的掌握程度和對物理教學知識的運用能力。

本部分共有兩章的內容，及時章詳細闡述了力學、熱學、電磁學、光學、原子和原子核物理的基礎知識、物理單位及物理實驗等。第二章重點介紹了物理教學知識，包括《普通高中物理課程標準(實驗)》、物理教學的基本理論等。考生在備考時應依據大綱復習，建構知識體系，透徹理解基礎知識，在理解的基礎上進行運用，以達到事半功倍的效果。

1.掌握與高中物理密切相關的力學、熱學、電磁學、光學以及原子和原子核物理的基礎知識。

2.掌握中學物理的知識和技能，能運用物理基本原理和基本方法分析和解決有關問題。

3.掌握物理學研究方法和實驗手段；了解物理學發展的歷史和近期發展動態。

及時節力學

1.熟練應用勻變速直線運動規律以及牛頓運動定律解決運動學和動力學的相關問題。

2.熟悉動能定理的運用技巧，知道力學中各種能量變化和功的關系。

3.掌握平拋運動的運動規律，知道勻速圓周運動的動力學特征。

4.熟練應用萬有引力定律解決天體運動相關問題。

5.理解和掌握動量定理、動量守恒定律。

6.理解機械振動和機械波的相關概念，知道波動圖象和振動圖象的區別。

7.知道波的疊加原理、波的干涉和衍射現象。

一、運動的描述、勻變速直線運動的研究

(一)運動的幾個基本概念

1.質點

用來代替物體質量的點叫做質點。

①一個物體能否被看做質點，取決于所研究問題的性質，它的大小和形狀在所研究問題中是否可以忽略不計，與自身體積的大小、質量的多少和運動速度的大小有關。

②質點是沒有大小，沒有形狀，具有物體全部質量的點。

③質點是一種科學抽象，是一種理想化的模型。

2.參考系

描述物體的運動而被選作參考的物體稱為參考系。

3.時刻和時間

時刻：指某一瞬時，是事物運動發展變化所經歷的各個狀態先后順序的標志。

時間：兩個時刻之間的間隔，時間是用來表示事物運動發展變化所經歷的過程的長短。

4.路程和位移

路程：質點運動實際軌跡的長度。

位移：從初位置指向末位置的一條有向線段。

路程和位移的比較：

5.速度

定義：物理學中把位移與發生這段位移所用時間的比值稱為物體的速度，通常用字母v表示。速度是表示質點運動的快慢及方向的物理量，也就是描述物體位置變化快慢的物理量，速度越大，表示物體運動越快，其位置變化也越快。速度是矢量，既有大小，又有方向。在國際單位制中，速度的單位是米每秒，符號是m/s或者m·s－1，常用單位還有千米每小時(km/h)，厘米每秒(cm/s)等。

(瞬時)速率：(瞬時)速度的大小叫做(瞬時)速率。它是標量，只有大小，沒有方向。

平均速度：在變速直線運動中，運動質點的位移和發生這段位移所用時間的比值，叫做這段時間內的平均速度，平均速度只能粗略地描述運動的快慢，表達式為v=。在變速直線運動中，平均速度的大小跟選定的時間或位移有關，不同的位移或不同的時間內的平均速度一般不同。平均速度既有大小又有方向，是矢量。其方向與一段時間Δt內發生的位移方向相同。

瞬時速度：運動物體在某一時刻(或某一位置)的速度，瞬時速度地描述了物體運動的快慢及方向，是矢量。一般情況下所提到的速度都是指瞬時速度。

速度的微觀表示：

速度是質點位置矢量對時間的變化率

v==vxi+vyj+vzk

vx=，vy=，vz=

速度的大小就是速率，表示為v==

6.加速度

加速度等于速度的改變量跟發生這一改變所用時間的比值，即a=。它是表示速度改變快慢的物理量。加速度是矢量，不僅有大小，還有方向。在國際單位制中，加速度的單位是米每二次方秒，符號是m/s2或m·s-2。

加速度的微觀表示：

加速度是質點的速度對時間的變化率

a==

加速度的方向為Δv的極限方向。加速度在直角坐標系中的分量式為

a=axi+ayj+azk

ax==，ay==，az==

7.位移、速度、加速度之間的計算關系

(1)已知質點位移隨時間變化的關系r(t)，可由公式v=，a=分別求出速度、加速度隨時間的變化關系。

(2)已知加速度隨時間的變化關系a(t)，可由積分v=a(t)dt，r=v(t)dt以及初始條件，分別求出速度、位移隨時間的變化關系。

(3)對于一維運動，已知加速度隨路程s的變化關系a(s)，利用公式a(s)==·=v，解出v=v(s)；同時利用公式v(s)=，解出s=s(t)，再利用(1)中公式求解v(t)，a(t)。

(4)對于一維運動，已知加速度隨速度v的變化關系a(v)，利用公式a(v)=，解出v=v(t)；同時利用(1)(2)中公式分別求解s(t)，a(t)。

(二)勻變速直線運動

1.基本規律

(1)沿著一條直線，且加速度不變的運動，叫做勻變速直線運動。如果物體的速度隨時間均勻的增加，這個運動叫做勻加速直線運動；如果物體的速度隨著時間均勻減小，這個運動叫做勻減速直線運動。

(2)速度公式：vt=v0＋at，位移公式：x=v0t＋at2

速度與位移的關系公式：vt2－v02=2ax，平均速度公式：=

2.勻變速直線運動的幾個常用的結論

(1)Δx=x2-x1=x3－x2=……=xn-xn-1=at2，即任意相鄰相等時間內的位移之差相等。

可以推廣到xm－xn=(m－n)aT2

(2)v=v==，某段時間的中間時刻的瞬時速度等于該段時間內的平均速度。

v=，某段位移的中間位置的瞬時速度公式(不等于該段位移內的平均速度)。

3.運動圖象

(1)位移圖象(x－t圖象)：

①圖象上一點切線的斜率表示該時刻所對應的速度；

②圖象是直線表示物體靜止或做勻速直線運動，圖象是曲線則表示物體做變速運動；

③圖象與橫軸交叉，表示物體從參考點的一邊運動到另一邊。

(2)速度圖象(v－t圖象)：

①在速度圖象中，可以讀出物體在任何時刻的速度；

②在速度圖象中，物體在一段時間內的位移大小等于物體的速度圖象與這段時間軸所圍面積的值；

③在速度圖象中，物體在任意時刻的加速度就是速度圖象上所對應的點的切線的斜率；

④圖線與橫軸交叉，表示物體在該時刻運動的速度反向；

⑤圖線是直線表示物體做勻變速直線運動或勻速直線運動；圖線是曲線表示物體做變加速運動。

4.自由落體運動

物體只在重力作用下，從靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動。自由落體運動是一種初速度為零、加速度為g的勻加速直線運動。g的方向總是豎直向下，在地球上的不同地點，g的大小略有不同，赤道處的重力加速度最小，兩極處的重力加速度較大。自由落體運動的規律為：v=gt，h=gt2，v2=2gh。

自由落體運動的歷史研究

對自由落體研究的是古希臘的科學家亞里士多德，他提出：物體下落的快慢是由物體本身的重量決定的，物體越重，下落得越快；反之，則下落得越慢。亞里士多德的理論影響了其后兩千多年的人們。直到物理學家伽利略提出了相反的意見。伽利略在1638年的《兩種新科學的對話》中設想物體下落的速度與時間成正比，它下落的距離與時間的平方成正比，物體下落的加速度與物體的重量無關，也與物體的質量無關。為了徹底改變亞里士多德的錯誤所形成的影響，伽利略特意在比薩斜塔上當眾用兩個大小不一的鐵球做了一次實驗，結果讓所有在場的人大吃一驚，兩個鐵球同時落地。