2026年教師資格考試高中學(xué)科知識與教學(xué)能力物理強化訓(xùn)練試題集詳解_第1頁
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2026年教師資格考試高中物理學(xué)科知識與教學(xué)能力強一、單項選擇題(共25題)1、下列關(guān)于簡諧橫波的說法中,正確的是()B.波峰處質(zhì)元的加速度最大C.波傳播方向上,相距半波長的兩點振動相位差為πC對:相距△x=λ/2的兩點,相位差△φ=2π(△x/λ)=π。若將光強增大到原來的2倍而頻率不變,則()A.光電子最大初動能變?yōu)樵瓉淼?倍B.遏止電壓U_c增大D.逸出功減小光電效應(yīng)方程:hv=W+eU_c,最大初動能E_k=eU_c=hv-W,只與v和C對:光強α光子數(shù)/秒,光強增大2倍,單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增多,飽3、關(guān)于牛頓第三定律,下列說法正確的是()A.作用力與反作用力作用在同一物體上B.作用力與反作用力的合力為零D.作用力與反作用力可以是不同性質(zhì)的力解析:根據(jù)牛頓第三定律,作用力與反作用力分別作用在兩個不同的物體上,因方向相反是定律的核心內(nèi)容,C正確;作用力與反作用力性質(zhì)相同(如均為彈力或摩擦4、在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗教學(xué)中,學(xué)生在處理數(shù)據(jù)時經(jīng)常出現(xiàn)“圖線不過原點”的問題。教師采用的以下策略中,最恰當(dāng)?shù)氖?)A.直接告訴學(xué)生原因并給出正確結(jié)果B.引導(dǎo)學(xué)生分析實驗裝置中可能存在的摩擦力影響,并調(diào)整實驗步驟D.讓學(xué)生記憶“圖線不過原點是正?,F(xiàn)象”并忽略此問題解析:實驗中圖線不過原點通常由摩擦力未完全平衡導(dǎo)致(如小車與軌道間存在摩擦)。引導(dǎo)學(xué)生主動分析問題根源并改進(jìn)實驗操作(如平衡摩擦力),符合科學(xué)探究理念,有助于培養(yǎng)其問題解決能力和實證思維。A、C、D選項均未體現(xiàn)探究過程,僅停留在知識灌輸或機(jī)械操作層面,無法深化學(xué)生對物理本質(zhì)的理解。5、一個質(zhì)量為m的小球以速度v沿水平方向撞擊豎直墻壁后,以相同的速度大小反彈回來。若撞擊時間為△t,則小球在撞擊過程中所受墻壁的平均作用力大小為:答案:B解析:小球初速度為v,方向向右(設(shè)為正方向),末速度為-v,方向向左。動量變化量為:△p=m(-v)-mv=-2mv動量變化量的大小為2mv。根據(jù)動量定理,平均作用力F滿足:所以平均作用力大小為:因此,正確答案為B。6、下列現(xiàn)象中,能夠說明光具有波動性的是:A.光電效應(yīng)B.康普頓效應(yīng)C.光的折射現(xiàn)象D.光的干涉現(xiàn)象·A選項:光電效應(yīng)說明光具有粒子性?!馚選項:康普頓效應(yīng)也說明光具有粒子性?!馛選項:光的折射是波傳播方向改變的一種表現(xiàn),但不能單獨作為波動性的證據(jù)。●D選項:光的干涉現(xiàn)象是波動性的典型表現(xiàn),只有波才具有干涉和衍射現(xiàn)象。因此,能夠說明光具有波動性的現(xiàn)象是光的干涉現(xiàn)象,正確答案為D。7、在下列四種電磁波中,頻率最高的是:A.紅外線B.可見光C.紫外線解析:本題考查電磁波譜的相關(guān)知識。電磁波按照頻率從低到高依次為:無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、Y射線。其中X射線的頻率高于紫外線和可見光,因此在四個選項中頻率最高的是X射線。選項D正確。8、一個質(zhì)量為m的物體在水平面上受到一個水平方向的恒力F作用,從靜止開始做勻加速直線運動。已知物體與水平面之間的動摩擦因數(shù)為μ,則物體在時間t內(nèi)的位解析:本題考查牛頓第二定律與勻變速直線運動的位移公式。由牛頓第二定律得加速度為:物體從靜止開始運動,位移公式為:所以選項A正確。9、關(guān)于牛頓第三定律,下列說法正確的是()A.作用力與反作用力大小相等、方向相反,作用在同一物體上B.作用力與反作用力大小相等、方向相反,作用在同一直線上C.作用力與反作用力大小相等、方向相反,作用在不同物體上D.作用力與反作用力大小相等、方向相反,作用在同一直線上且作用在不同物體上解析:牛頓第三定律指出,兩個物體間的作用力與反作用力總是大小相等、方向力與反作用力作用在不同物體上;選項B和C均不完整(B作用線),D完整準(zhǔn)確。10、學(xué)生認(rèn)為“摩擦力總是阻礙物體的運動”,作為教師,最恰當(dāng)?shù)奶幚矸绞绞?)A.直接告知學(xué)生該說法錯誤,并給出正確結(jié)論B.舉例說明摩擦力有時充當(dāng)動力,例如人行走時地面對腳的摩擦力C.講解摩擦力公式F=μN,強調(diào)其阻礙相對運動解析:B選項通過具體實例(如行走時摩擦力推動人前進(jìn))引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)象中理解摩擦力的實際作用,幫助其自主修正錯誤認(rèn)知,符合建構(gòu)主義教學(xué)理念11、一個質(zhì)量為2kg的物體,以5m/s的速度在水平面上做勻速直線運動,受到一個水平方向的恒定力作用,使物體在2秒內(nèi)靜止。這個力的方向與運動方向相反,力的大小為多少?(g取10m/s2)首先計算物體受到的合力。物體做勻速直線運動,所以合力為零。因為物體在2大小等于物體在2秒內(nèi)受到的動量變化。合力F=△p/△t=(-10kg·m/s)/2s=-因為力方向與運動方向相反,所以力的大小為5N。但是題目給出的選項沒有5N,所以需要重新審題。題目實際上問的是“使物體在2秒內(nèi)靜止”需要的力。這意味著,要使物體從5m/s靜止到0m/s,時間是2秒,那么合力為:F=△p/△t=(-mv_f-mv_i)/△t=(-20-25)/2=-5N即合力是-5N,力的大小為5N。題目是選擇題,考察的是力的大小,選項中只有C,所以假設(shè)題目是問在2秒內(nèi)減速到0的狀態(tài),需要多大的力,答案是C。的阻力,經(jīng)過2秒后速度減為5m/s。下列說法正確的是:A.汽車受到的合力為200NB.汽車的加速度為5m/s2C.汽車的質(zhì)量為20kgD.汽車受到的合力與阻力大小相等首先計算汽車受到的合力。合力F=ma=200N。汽車的質(zhì)量m=F/a=200N/5m/s2=40kg。加速度a=(v_f-v_i)/t=(5m/s-10m/s)/2s=-2.5m/s2。選項B題目中汽車受到一個大小為200N的阻力,而且根據(jù)牛頓第二定律,F(xiàn)=ma,則合力但是,選項A是“汽車受到的合力為200N”,題目中說明了汽車受到了阻力,也表明力的大小為200N,因此合力是負(fù)值。根據(jù)題意,正確選項應(yīng)是B:汽車的加速度為-2.5m/s2,這與選項中給出的加速=-2.5m/s2。但是題目并沒有提供-2.5m/s2作為選項。如果題目問的是在2秒內(nèi)減速到0的狀態(tài)的加速度,則需要計算,所以也符合減速趨勢。因此該題的選項選擇有誤。盡管如此,基于給定的選項,選擇最接近且邏輯較為合理的選項,可以認(rèn)為是B。最終答案選B.13、關(guān)于楞次定律,下列說法中正確的是()A.感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量變化C.感應(yīng)電流的磁場方向總是與原磁場方向相同解析:楞次定律的核心是“阻礙變化”,即感應(yīng)電流的磁場的磁通量變化。選項A正確。選項B、C錯誤,因為感應(yīng)電流的磁場方向可能與原磁場方向相同(如磁通量減少時)或相反(如磁通量增加時)。選項D錯誤,因為感應(yīng)電流度有關(guān)。教師應(yīng)采用的最佳教學(xué)策略是()A.通過理論推導(dǎo)解釋干涉條紋的形成原理B.用示意圖展示光波的疊加,強調(diào)振幅和相位差對干涉結(jié)果的影響D.進(jìn)行楊氏雙縫干涉實驗演示,觀察不同光源下的現(xiàn)象15、一輛汽車以恒定加速度從靜止開始行駛,在t秒內(nèi)行駛的位移s與加速度a答案:B解析:根據(jù)勻加速直線運動的位移公式,在初速度為零的情況下,位移s與加速度a的關(guān)系是s=0.5at2。16、一個質(zhì)量為2kg的物體,在水平面上以5m/s的速度運動,受到一個水平方向的恒定力作用,經(jīng)過10秒后速度變?yōu)?5m/s。這個力的水平方向大小是:解析:根據(jù)牛頓第二定律F=ma,首先計算物體的加速度a=(v末-v初)/t=(15m/s-5m/s)/10s=1m/s2。然后,根據(jù)F=ma,計算力的大小F=m*a=2kg*1m/s2=2N。題目中給出錯了,計算結(jié)果應(yīng)該是2N,而選項中沒有2N,可能存在題目錯誤。題目中“經(jīng)過10秒后速度變?yōu)?5m/s”是錯誤的。如果假設(shè)題目改成“經(jīng)過2秒后速度變?yōu)?5m/s”,那么a=(15m/s-5m/s)/2s=5m/s2,F=ma=2kg5m/s2=10N。如果題目改成“經(jīng)過10秒后速度變?yōu)?5m/s”,那么a=(25m/s-5m/s)/10s=2m/s2,F=ma=2kg2m/s2=4N。無論題目如何修正,選項中都沒有正確的答案??紤]到A.2NmA.兩個力合成的合力,大小一定等于兩個力之和。B.兩個力分解的,合力大小不變,方向可以任意改變。C.兩個力垂直分解,合力等于兩個力的大小之和。D.兩個力方向相同,合力大小等于兩個力之差的絕對值。答案:CA.兩個力合成的合力大小并非總是等于兩個力之和。當(dāng)兩個力方向不一致時,合力的大小需要考慮力的大小和方向。B.兩個力分解,合力大小不變,但方向一定改變,方向的改變受到分解方向的影C.兩個力垂直分解,合力等于兩個力的大小之和,這是勾股定理的直接應(yīng)用。D.兩個力方向相同,合力大小等于兩個力之和,而不是兩個力之差的絕對值。因此,正確答案是C。19、一輛汽車以恒定加速度從靜止開始行駛,在t時間內(nèi)行駛的位移是s,速度是V。下列說法正確的是:A.加速度一定為v/tB.加速度一定為s/tC.加速度與位移成正比,與時間成反比D.加速度與速度成正比,與時間成正比答案:C根據(jù)勻加速直線運動的公式,位移s=(1/2)at2,速度v=at。將a表示成s和t的函數(shù),得a=2s/t2。將a表示成v和t的函數(shù),得a=v/t。選項A錯誤,加速度不一定為v/t,而是等于2s/t2。選項B錯誤,加速度不一定為s/t,而是等于2s/t2。選項C正確,加速度與位移成正比,與時間成反比,即a=2s/t2。選項D錯誤,加速度不一定與速度成正比,而是等于v/t。20、一質(zhì)量為m的物體,在水平面上做勻加速直線運動,其加速度為a。如果在同一水平面上,另一物體質(zhì)量為2m,初速度為vo,同樣做勻加速直線運動,加速度為a。B.質(zhì)量為m的物體受到的最大阻力大于質(zhì)量為2m的物體受到的最大阻力C.質(zhì)量為m的物體受到的最大阻力小于質(zhì)量為2m的物體受到的最大阻力D.無法判斷兩物體受到的最大阻力關(guān)系在水平面上做勻加速直線運動的物體,受到摩擦力Ff的作用。摩擦力的大小為Ff由于物體在水平面上做勻加速直線運動,所以F合=ma,而合力=Ff,因此ma=Ff。在同一水平面上,物體的支持力N相等。對于質(zhì)量為m的物體,有ma=μN,所以Ff=ma=μN。對于質(zhì)量為2m的物體,有2ma=μN,所以Ff=2ma=2μN。雖然質(zhì)量為2m的物體,加速度仍然是a,但是由于摩擦力的大小取決于支持力和摩擦因數(shù),而支持力是相同的,所以兩者受到的阻力大小是相等的。21、一個質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上受到一個水平方向的恒力F,從靜止開始運動。在時間t內(nèi),物體的加速度大小為:解析:根據(jù)牛頓第二定律,物體的加速度a與合外力F成正比,與質(zhì)量m成反比,即選項A正確。選項B是速度的表達(dá)式,不是加速度;選項C和D顯然不符合牛頓第二定律的單位和物理意義。22、在靜電場中,關(guān)于電場線的描述,下列說法正確的是:A.電場線從負(fù)電荷出發(fā),終止于正電荷B.電場線可以在空間中形成閉合回路C.電場線的疏密程度反映了電場強度的大小D.電場線可以相交于某一點答案:C解析:電場線是為了形象描述電場而引入的理想模型,其性質(zhì)包括:從正電荷出發(fā),終止于負(fù)電荷(A錯誤);電場線不閉合(B錯誤);電場線的疏密表示電場強度的大小(C正確);電場線不會相交(D錯誤),否則該點電場方向?qū)⒉晃ㄒ弧?3、一輛汽車以恒定加速度從靜止開始行駛,在t時間內(nèi)行駛的位移s與加速度a答案:B解析:根據(jù)勻加速直線運動的位移公式,s=Vot+(1/2)at2。由于汽車從靜止開始,初速度vo=0,因此s于位移公式,考慮了加速度與時間的關(guān)系后的結(jié)果,而選項A、C錯誤,選項D雖然符合公式,但實際上是將加速度理解為平均加速度。因此,正確答案是B。24、關(guān)于電磁感應(yīng),下列說法正確的是:A.導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時,一定產(chǎn)生感應(yīng)電流。B.磁通量均勻變化時,始終會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。C.感應(yīng)電流的方向總是與原電流的方向相反。D.電磁感應(yīng)現(xiàn)象是靜止的導(dǎo)體在磁場中產(chǎn)生的。答案:B解析:A錯誤,導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動是產(chǎn)生感應(yīng)電流的一種方式,但不二、簡答題(共6題)第一題一位教師在講授《牛頓第二定律》時,設(shè)計了以下實驗活動:1.使用質(zhì)量為0.5kg的小車和輕質(zhì)軌道,分別在軌道上放置已知質(zhì)量的砝碼(如2.通過拉繩施加水平力,使小車以勻速運動。3.記錄不同質(zhì)量下的拉繩拉力值(用彈簧秤測量)和小車的加速度(用光電門測量)。請根據(jù)上述實驗設(shè)計,回答以下問題:(1)在該實驗中,哪項是自變量,哪項是因變量?請給出理由。(2)如果實驗得到的拉力-加速度數(shù)據(jù)呈線性關(guān)系,如何利用這些數(shù)據(jù)驗證牛頓第二定律(F=ma)?(3)在課堂教學(xué)中,你會如何組織學(xué)生的觀察、記錄與討論,以幫助他們更好地理解“力與加速度正比、質(zhì)量與加速度反比”的概念?請給出至少兩點具體的教學(xué)策略。1.自變量:砝碼的質(zhì)量(或加在小車上的質(zhì)量)因變量:拉繩的拉力(或施加的水平力)和小車的加速度理由:通過改變砝碼的質(zhì)量來主動控制實驗條件,而測量的拉力和加速度分別是隨質(zhì)量變化而產(chǎn)生的響應(yīng),故砝碼質(zhì)量為自變量,拉力和加速度為因變量。2.驗證方法:●將實驗得到的拉力(F)與加速度(a)繪制關(guān)系圖。若關(guān)系呈直線且直線通過原點,從而得到(F=ma)的驗證?!襁M(jìn)一步通過不同質(zhì)量下的多組數(shù)據(jù)檢查斜率是否保持不變,若保持不變則說明定律在各實驗條件下均成立?!袂榫秤^察與記錄:讓學(xué)生分組實際操作實驗,使用光電門實時記錄加速度,并用彈簧秤讀取拉力。要求學(xué)生在實驗記錄表中列出“質(zhì)量(kg)—拉力(N)—加速度(m/s2)”,并自行繪制散點圖。這樣能讓學(xué)生親身感受到數(shù)據(jù)的變化規(guī)律?!窀拍顚Ρ扔懻摚赫n堂上展示實驗結(jié)果后,引導(dǎo)學(xué)生比較不同質(zhì)量下的加速度變化。可以提問:“如果把質(zhì)量加倍,加速度會怎樣?”并引用牛頓第二定律進(jìn)行解釋。讓學(xué)生以小組討論的方式總結(jié)出“力與加速度正比、質(zhì)量與加速度反比”的定律關(guān)系,并用生活中的例子(如推車、推車?yán)浀?進(jìn)一步鞏固概念。本題主要考察教師對實驗設(shè)計的科學(xué)性把握、對物理概念的深刻理解以及將實驗結(jié)果轉(zhuǎn)化為教學(xué)活動的能力?!裾_識別自變量與因變量能夠幫助學(xué)生明確實驗控制變量的概念,是科學(xué)探究的基本能力。●利用拉力-加速度的線性關(guān)系驗證牛頓第二定律,既檢驗了實驗的可靠性,也讓學(xué)生體會到數(shù)學(xué)模型與實驗數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系。●在教學(xué)策略上,強調(diào)“動手實驗—數(shù)據(jù)記錄—概念討論”三步走,有助于學(xué)生從感性感受轉(zhuǎn)向理性理解,符合高中物理課程的教學(xué)目標(biāo)。第二題簡述“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”實驗的教學(xué)設(shè)計要點,并說明如何通過該實驗有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。1.實驗教學(xué)目標(biāo)知識與技能:驗證a∞F(m一定)、a∞1/m(F一定)關(guān)系,掌握用打點計時器或光電門測加速度的方法。過程與方法:經(jīng)歷“提出問題→猜想假設(shè)→設(shè)計實驗→采集數(shù)據(jù)→圖像處理→得出結(jié)論→誤差分析”的完整探究流程。情感態(tài)度與價值觀:體驗控制變量法、平衡摩擦阻力的必要性,樹立實事求是的科學(xué)態(tài)度。2.教學(xué)流程設(shè)計(1)情境創(chuàng)設(shè):播放汽車起步與超載剎車對比視頻,引導(dǎo)學(xué)生提出“加速度與什么因素有關(guān)”的探究問題。(2)猜想與假設(shè):學(xué)生分組討論,借助牛頓第二定律預(yù)測a-F、a-m關(guān)系。①裝置選擇:氣墊導(dǎo)軌+光電門(或打點計時器+小車+鉤碼)。②控制變量:平衡摩擦力后用鉤碼重力近似外力F;保持F不變時逐次增減小車配重片改變m。③測量工具:刻度尺、天平、光電計時器(或紙帶)。(4)數(shù)據(jù)采集與處理:①用Excel或Tracker軟件繪制a-F、a-1/m圖像。②線性擬合求斜率,驗證比例關(guān)系。③計算相對誤差,討論鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量、未完全平衡摩擦等系統(tǒng)誤差來(5)結(jié)論交流:各組用白板展示圖像與誤差分析,全班得出“a=F/m”的實驗結(jié)論。(6)遷移應(yīng)用:讓學(xué)生解釋“賽車輕量化”“火箭分級”的加速度變化,實現(xiàn)知識內(nèi)3.科學(xué)探究能力培養(yǎng)策略①問題意識:借助真實情境引發(fā)認(rèn)知沖突,激發(fā)學(xué)生主動提問。②證據(jù)意識:強調(diào)多次測量、圖像線性化、誤差棒表示,培養(yǎng)“用數(shù)據(jù)說話”的③模型建構(gòu):引導(dǎo)學(xué)生把實驗曲線抽象成a=F/m數(shù)學(xué)模型,體驗從經(jīng)驗到理論的④合作交流:采用“組內(nèi)角色分工一組間互評—教師追問”的三層對話,提升論證與表達(dá)能力。⑤反思評價:課后布置“實驗方案優(yōu)化”小論文,讓學(xué)生提出用力傳感器、無線位移傳感器改進(jìn)方案,培養(yǎng)批判與創(chuàng)新能力。本題為“實驗教學(xué)+核心素養(yǎng)”類簡答題,評分時按“目標(biāo)—流程—素養(yǎng)”三級給分。目標(biāo)層面需點出三維目標(biāo);流程層面須體現(xiàn)“變量控制+數(shù)據(jù)處理+誤差分析”三要素;素養(yǎng)層面要具體說明“問題、證據(jù)、模型、合作、反思”五種探究能力的落地做法。表述若能結(jié)合新教材“學(xué)業(yè)質(zhì)量水平4”中“能將物理規(guī)律用于解釋新技術(shù)”之要求,可酌情加分。第三題在物理學(xué)教學(xué)中,如何設(shè)計一個實驗來驗證“萬有引力定律為了驗證萬有引力定,可以設(shè)計以下實驗:1.實驗原理:●利用扭秤(如卡文迪什扭秤)測量兩個質(zhì)量之間的微弱引力,通過測量扭轉(zhuǎn)角度2.實驗步驟:個較大的固定球(質(zhì)量為(M))?!駜x器限制:傳統(tǒng)扭秤靈敏度有限,實驗結(jié)果可能受誤差影響。解析:3.困難分析:考慮實際實驗中的誤差來源,在教學(xué)中,可引導(dǎo)學(xué)生思考如何減少誤差(如控制環(huán)境、多次測量取平均值),并聯(lián)系歷史實驗(如卡文迪什實驗)加深理解。1.提高學(xué)習(xí)興趣:將物理知識與日常2.加深理解:通過實際問題的解決,學(xué)生能夠更深刻地理解物理概念和原理,避3.培養(yǎng)科學(xué)思維:科學(xué)探究能力包括觀察、實驗、分析、歸納、推理等環(huán)節(jié)。在4.提升應(yīng)用能力:培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力,能夠提升他們在面對實際問題時運實施策略舉例:在高中物理教學(xué)中實施“聯(lián)系實際,注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力”策略可以采取●案例教學(xué):結(jié)合新聞報道、科技進(jìn)展等,引入實際案例進(jìn)行講解,例如:解釋光伏發(fā)電原理時,可以結(jié)合太陽能電池板的應(yīng)用;講解能量守恒定律時,可以結(jié)合汽車的剎車過程或火箭發(fā)射過程進(jìn)行分析?!駥嶒炋骄浚喊才艑W(xué)生進(jìn)行實驗探究活動,例如:探究加速度與力的關(guān)系(通過實驗測量加速度和合力);探究超聲波的傳播速度;探究物體動能與速度的關(guān)系。讓學(xué)生在實驗過程中觀察、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論?!耖_放性問題:在課堂上設(shè)置一些開放性問題,鼓勵學(xué)生運用所學(xué)知識進(jìn)行分析和思考,例如:如何設(shè)計一個簡單的力學(xué)實驗來測量物體動摩擦因數(shù)?如何利用物理原理提高汽車的燃油效率?●項目式學(xué)習(xí):組織學(xué)生開展物理相關(guān)的項目式學(xué)習(xí),例如:設(shè)計一個利用物理原理的簡易裝置,或研究一個與物理相關(guān)的社會問題?!裥〗M討論:鼓勵學(xué)生組成小組,共同分析問題、討論解決方案,并分享學(xué)習(xí)成本題旨在考察學(xué)生對物理教學(xué)方法和教學(xué)理念的理解,以及將理論知識與實踐應(yīng)用的聯(lián)系能力。答案需要從重要性、原因和具體的實施策略三個方面進(jìn)行闡述,并能夠結(jié)合實際例子進(jìn)行說明,體現(xiàn)對學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)意識。對于實施策略的描述,需要具體、可行,體現(xiàn)了在課堂中如何將“聯(lián)系實際,注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力”融入到教學(xué)過程中。簡答題要求語言簡潔、條理清晰,能夠體現(xiàn)一定的思考深度。第五題:在高中物理“靜電場”一章的教學(xué)中,學(xué)生常對“電場強度”和“電勢”的概念產(chǎn)生混淆。請簡要分析學(xué)生容易混淆的原因,并設(shè)計一道對比性例題(需包含情境、問題和解析過程),幫助學(xué)生理解這兩個概念的區(qū)別與聯(lián)系。1.概念抽象:電場強度和電勢均描述電場屬性,但電場強度(E)是矢量,描述電場對電荷的力的性質(zhì);電勢(φ)是標(biāo)量,描述電場能的性質(zhì)。學(xué)生容易因矢量與標(biāo)量的差異產(chǎn)生混淆。義不同(力與能的對比)。3.空間分布關(guān)聯(lián)性:二者在空間中存在微分關(guān)系(E=-▽φ),學(xué)生若未理解數(shù)學(xué)工具的含義,易將二者等同。情境:某靜電場中,沿x軸方向的電勢分布為(φ=-2x2+8)(單位:V,x以m計),點電荷(q=+1imes103extC)在x=1m處由靜止釋放。(2)判斷電荷q在x=1m處所受電場力方向,并分析其后續(xù)運動趨勢。(3)比較x=1m和x=2m兩點的電勢高低,并說明電勢高低是否決定電荷運動方向。(1),代入(φ=-2x2+8)得(Ex=4x)。(2)電荷q帶正電,所受電場力(F=qE),方向與E相同(沿x軸正方向)。電荷將向x軸正方向加速運動。1.實驗設(shè)計:利用氣墊導(dǎo)軌(或光滑長木板與小車)配合打點計時器,讓小車在恒定拉力(如通過細(xì)繩與鉤碼連接)作用下從靜止開始做勻加速直線運動,隨后撤●用細(xì)繩連接滑塊與鉤碼(鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量),釋放后滑塊做勻加速運生“合力為零必靜止”的片面認(rèn)知?!裱由煊懻摚荷钪形矬w受摩擦力時合力為零則靜止,但理想光滑條件下合力為零物體會保持原有運動狀態(tài)。1.知識背景:該問題涉及牛頓第一定律的理解。學(xué)生錯誤源于將“平衡狀態(tài)”(合力為零)與“靜止”直接等同,忽略了物體可能保持勻速直線運動的情況。2.實驗設(shè)計意圖:通過創(chuàng)設(shè)近似無摩擦的環(huán)境(氣墊導(dǎo)軌),使合力為零時物體的運動狀態(tài)清晰呈現(xiàn),幫助學(xué)生直觀感受“勻速運動”也是平衡狀態(tài)的一種形式。3.教學(xué)價值:實驗不僅糾正了錯誤前概念,還強化了“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”這一核心觀點,為后續(xù)學(xué)習(xí)牛頓第二定律奠定基礎(chǔ)。三、案例分析題(共6題)某高中物理教師在講授《電磁感應(yīng)》單元時,設(shè)計了以下情境實驗:●實驗材料:長直導(dǎo)線、直流電源、可調(diào)電阻、導(dǎo)線、開關(guān)、磁針、支架、尺子、秒表等。1.將直流電源接入導(dǎo)線,調(diào)節(jié)電阻使電流穩(wěn)定在2A。2.在導(dǎo)線旁放置一根自由轉(zhuǎn)動的磁針,使磁針與導(dǎo)線平行并保持約5cm的距離。3.打開開關(guān),觀察磁針的偏轉(zhuǎn)情況并記錄時間。4.關(guān)閉開關(guān)后,記錄磁針恢復(fù)原位所需的時間。5.重復(fù)上述步驟,改變導(dǎo)線上的電阻,使電流分別為1A、3A、4A。請根據(jù)上述實驗,完成以下任務(wù):(1)提出本實驗的教學(xué)目標(biāo)(知識、科學(xué)方法、情感態(tài)度與價值觀),并在教學(xué)理念中體現(xiàn)“以學(xué)生為中心、情境驅(qū)動、循循漸進(jìn)”的教學(xué)原則。(2)分析實驗中可能出現(xiàn)的誤差來源,并給出兩條改進(jìn)措施以提高實驗數(shù)據(jù)的精確度。(3)設(shè)計一段課堂提問,要求學(xué)生在“電磁場的產(chǎn)生與感應(yīng)”概念框架下,闡述電流大小與磁針偏轉(zhuǎn)角度的定量關(guān)系,并說明實驗數(shù)據(jù)應(yīng)如何用圖像或方程式進(jìn)行處理。答案(1)教學(xué)目標(biāo)目標(biāo)類具體目標(biāo)型知識與·理解電流產(chǎn)生磁場的基本規(guī)律(右手螺旋定概念則)。<br>·掌握電磁感應(yīng)的實驗現(xiàn)象及其數(shù)學(xué)與電流大小的定量關(guān)系((heta∞1)在小角度近科學(xué)方●設(shè)計實驗、收集數(shù)據(jù)、提出假設(shè)、驗證結(jié)論法的完整科學(xué)探究流程。<br>·學(xué)會使用誤差分析的基本思路(系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差)。情感、●培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)實驗的興趣與探索欲。<br>·態(tài)度與強調(diào)實驗操作的安全規(guī)范與科學(xué)倫理(如關(guān)閉價值觀電源、避免短路)。對應(yīng)教學(xué)原則體現(xiàn)情境驅(qū)動:通過實際感知磁針偏轉(zhuǎn)直觀觸發(fā)學(xué)生的概念建構(gòu)。<br>以學(xué)生為中心:讓學(xué)生在操作中自行發(fā)現(xiàn)規(guī)循循漸進(jìn):從簡到繁,先讓學(xué)生觀察現(xiàn)象,再逐步引入計量與分析。情境驅(qū)動:在安全可控的情(2)誤差來源及改進(jìn)措施來源零點力或支架的微小隨機(jī)誤差電源內(nèi)部電壓波動、負(fù)載變化磁針偏轉(zhuǎn)角度的觀察與測量(刻度分辨率)值兩條主要改進(jìn)措施(可任選其一或同時實施):(3)課堂提問示例的轉(zhuǎn)矩(au=mBsinheta)((m)為磁矩),在小角度((sinheta≈heta))下得到(auxIheta)。平衡條件(au=)(懸掛彈性力矩)可推導(dǎo)出(heta∞1)?!裢扑]繪制(heta)與(I)的散點圖并進(jìn)行一次或二次多項式回歸;若希望檢查是否符合直線關(guān)系,可進(jìn)一步繪制(heta/D隨(D)的變化圖,或在對數(shù)坐標(biāo)下作(logheta)對(logI)的圖,檢驗冪律(heta=kI)?!袷纠匠?線性形式):(heta=aI+b)(在零電流時的偏折應(yīng)趨近于0,可令(b≈の),或冪律形式:(heta=kI")(對數(shù)圖應(yīng)接近直線,斜率(n)為指數(shù))。本題通過情境實驗直接讓學(xué)生感受電流產(chǎn)生磁場、磁針感應(yīng)轉(zhuǎn)動的過程,符合“情境驅(qū)動、以學(xué)生為中心”。教學(xué)目標(biāo)涵蓋知識、方法、情感三大維度,并明確了教學(xué)理念的落實。誤差分析幫助教師在課堂上及時提醒學(xué)生實驗的局限性,并提供可操作的改進(jìn)方案,促進(jìn)科學(xué)探究能力的提升。最后的課堂提問則要求學(xué)生在概念層面進(jìn)行抽象遷移,能夠有效檢驗學(xué)生是否真正理解了電磁感應(yīng)的數(shù)學(xué)模型與數(shù)據(jù)處理方法。(以上即為第一題的完整題目、答案與解析。)楞次定律實驗探究的教學(xué)分析閱讀以下高中物理課堂片段,并回答問題:1.請分析學(xué)生A組和B組提出的問題分別反映了學(xué)生在理解楞次定律過程中存在的哪些障礙或思維誤區(qū)?(6分)2.結(jié)合《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求,說明在該教學(xué)環(huán)節(jié)中,李老師引導(dǎo)學(xué)生探究感應(yīng)電流方向(而非直接記憶結(jié)論)的重要意義。(4分)3.若你是李老師,針對學(xué)生提出的問題,接下來你會如何組織教學(xué)或設(shè)計活動,幫助他們突破思維障礙?(10分)1.學(xué)生問題反映的障礙與誤區(qū)分析(6分):●學(xué)生A組(尋求“記憶竅門”)的障礙:●現(xiàn)象驅(qū)動的表面化理解(核心障礙,3分):學(xué)生對實驗現(xiàn)象的觀察停留在機(jī)械●過度依賴記憶而非規(guī)律理解(1分):當(dāng)面對兩組看似相反的實驗現(xiàn)象(N極動作系列vsS極動作系列)組合時,感到困惑和記憶負(fù)擔(dān),希望通過“捷徑”記●學(xué)生B組(質(zhì)疑探究方向的必要性)的誤區(qū):●忽視科學(xué)探究過程價值(核心障礙,2分):學(xué)生低估了“探究方向”本身對于礙原磁通變化”),忽略了結(jié)論得出的過程以及方向判斷所蘊含的因果關(guān)系(感應(yīng)電流的磁場如何阻礙變化)是楞次定律的核心和精髓。這也反映出部分學(xué)生存在2.探究感應(yīng)電流方向的重要意義(結(jié)合課標(biāo),4分):●落實物理學(xué)科核心素養(yǎng)(關(guān)鍵依據(jù),3分):《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》明確將“科學(xué)探究”和“科學(xué)思維”作為物理學(xué)科核心素養(yǎng)。李老師引導(dǎo)學(xué)生主動探究感應(yīng)電流方向(而非灌輸結(jié)論):●發(fā)展科學(xué)探究能力(1分):讓學(xué)生經(jīng)歷提出問題(感應(yīng)電流方向與什么有關(guān)?)、設(shè)計實驗、獲取信息(觀察、記錄)、分析論證(尋找規(guī)律)的過程,培養(yǎng)實驗●培養(yǎng)科學(xué)思維(建模與推理)(2分):通過分析不同操作下感應(yīng)電流方向的變磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化(楞次定律)”這一物理模型。探究方向的過程,正是理解和提煉“阻礙”內(nèi)涵的過程(涉及磁極方向、運動方向、磁場變化與感應(yīng)磁場方向的復(fù)雜關(guān)系),這對發(fā)展學(xué)生的邏輯推理和因果分析能●深化概念理解(1分):定律的表述“阻礙原磁通變化”看似簡單,但真正理解圖景的必經(jīng)之路,使學(xué)生知其然(結(jié)論)更知其所以然(因果邏輯與方向關(guān)系)。3.教師后續(xù)教學(xué)策略設(shè)計(10分):·(面向A組障礙:深化實驗分析,建立物理●活動1:聚焦“阻礙變化”的對比分析(核心活動,4分):●提問引導(dǎo):“當(dāng)N極插入線圈時,穿過線圈的磁通量(方向、大小)如何變?電流計左偏/右偏說明感應(yīng)電流方向如何?根據(jù)安培定則,感應(yīng)電流的磁場方向如何?這個磁場方向與正在增加的原有磁場(N極的磁場)方向是同向還是反向?”(引導(dǎo)學(xué)生思考具體案例中“阻礙變化”的表現(xiàn))●設(shè)計記錄表格升級:在原有實驗記錄表(操作動作、電流方向)基礎(chǔ)上,增加關(guān)鍵物理量列:原有磁場方向(標(biāo)在線圈內(nèi)),磁通量變化(增/減及方向),推向/變化的關(guān)系(是反對變化還是增強變化?)。讓學(xué)生通過實際填寫數(shù)據(jù),建立操作→磁通量變化→感應(yīng)電流磁場方向(阻礙變化)的清晰邏輯鏈條。●組織小組研討:對比N極插入與S極插入操作下各量的關(guān)系,找出共性(無論磁極,磁通量增加時,感應(yīng)電流磁場總與原磁場方向相反;減少時則相同)。使●活動2:引入“相對運動”與“阻礙”概念演示(輔助理解,2分):可用彈簧類比磁通量變化(拉伸表示增加,壓縮表示減少),感受彈力(類比感應(yīng)電流的作用)總是阻礙形變(即阻礙變化)。幫助學(xué)生形象理解“阻礙”的含義是反抗·(面向B組誤區(qū):強調(diào)方向探究的價值)●活動3:討論“沒有方向判定的后果”或?qū)嶒炞C偽(提升認(rèn)識,2分):●方案1:情境討論:假設(shè)有一閉合回路靠近或遠(yuǎn)離通電直導(dǎo)線(典型電磁感應(yīng)具體方向,能否判斷回路中感應(yīng)電流方向?讓學(xué)生意識到方向判斷是應(yīng)用定律解●活動4:聯(lián)結(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律(深化理解,2分):指出楞次定律方向與法拉第定律中的負(fù)號(體現(xiàn)了方向關(guān)系)在數(shù)學(xué)上的一致性,說明方向外負(fù)擔(dān)。第三題某教師在講授“帶電粒子在勻強磁場中的運動”時,先讓學(xué)生分組觀察陰極射線管(電子束管)實驗:當(dāng)電子束垂直進(jìn)入圓形亥姆霍茲線圈產(chǎn)生的勻強磁場后,熒光屏上顯示出一段明顯的圓弧軌跡。隨后教師提問:“若保持磁感應(yīng)強度B不變,僅將加速電壓U提高為原來的4倍,圓弧軌跡的半徑r將如何變化?請給出推導(dǎo)過程?!睂W(xué)生甲回答:“由r=mv/qB可知,v增大為2倍,故r也增大為2倍?!苯處熥穯枺骸叭舯3諹不變,而把B增大為原來的2倍,半徑r又會如何變化?并說明這對‘質(zhì)譜儀’測量離子比荷q/m的靈敏度有何啟示?”課堂實錄顯示:超過一半學(xué)生認(rèn)為r與B成反比,可直接答“減半”;但對于“靈敏度”問題,多數(shù)學(xué)生只給出“磁場變大測量更準(zhǔn)”之類模糊表述。(1)結(jié)合上述學(xué)生回答,指出甲、乙兩位學(xué)生在物理觀念和科學(xué)推理上的可取之處與不足。(2)如果你是任課教師,針對“靈敏度”追問,請設(shè)計一段追問一應(yīng)答一再追問的師生對話(不少于3輪),引導(dǎo)學(xué)生得出“要獲得高靈敏度(即能分辨m相近的兩種離子),應(yīng)在固定加速電壓下盡可能增大B,使r足夠小,從而讓半徑差△r明顯可測”這一結(jié)論。(3)簡要說明在本節(jié)課后,可布置一道怎樣的“實踐—反思”型作業(yè),既呼應(yīng)課堂實驗,又落實核心素養(yǎng)中的“科學(xué)探究”與“態(tài)度責(zé)任”維度。答案與解析①甲能直接調(diào)用洛倫茲力提供向心力的半徑公式r=mv/qB,物理觀念正確。②乙進(jìn)一步把“動能定理”與“圓周運動”綜合,用qU=2mv2推導(dǎo)出vx√U,體現(xiàn)了“能量一運動”統(tǒng)一觀念,科學(xué)推理更嚴(yán)謹(jǐn)。①甲對“v如何隨U變化”未加論證,推理鏈條缺失,易形成“公式套用”習(xí)②乙雖給出v∞√U,但未指出“質(zhì)量m、電荷q不變”這一隱性前提,若換作另一種離子,結(jié)論會失效,說明“控制變量”意識仍需強化。(2)示范對話:師:很好。現(xiàn)在假設(shè)兩種正離子質(zhì)量僅差1%,電荷相同,加速電壓也相同,請問如何調(diào)整儀器,才能讓它們在熒光屏上的“圓弧終點”位置差△r更容易被分辨?生:讓r變小,這樣同樣百分?jǐn)?shù)的質(zhì)量差就能拉出更大的“距離”?師:距離可測,但“百分?jǐn)?shù)”不夠直觀。能否用△r/r表示相對分辨本領(lǐng)?也同比例縮小,但比值△r/r不變……哦,要“放大”的是△r的絕對量!師:對,屏幕大小固定,△r絕對量太小就會重疊。既然△rr×1/B,增大B可(3)作業(yè)設(shè)計:“利用手機(jī)慢動作功能拍攝電視屏幕上的‘電子束地磁偏轉(zhuǎn)’現(xiàn)象(顯像管電視或示波器),估算地磁場水平分量B//,給出測量原理、數(shù)據(jù)記錄與不確定度分析,并討——任務(wù)既讓學(xué)生重演“帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)”模型(科學(xué)探究),又促使他們反思技術(shù)與社會的關(guān)系(態(tài)度責(zé)任)。第四題(案例分析題)小球,靜止后標(biāo)記平衡位置0。2.用手將小球豎直向下拉離平衡位置A=43.教師用固定在鐵架臺上的位移傳感器(量程±10cm,采樣頻率50Hz)實時記重力加速度g?!钡弥芷赥≈0.63s,再讀圖測得周期也是0.63s,說明理論成立;由mg=k△x可求g=k△x/m=20×0.04/0.2=4m/s2?!笔菄?yán)格簡諧;而且g不可能只有4m/s2,是不是空氣阻力或彈簧質(zhì)量的影響?”②把實驗測得的平衡位置彈簧伸長量△x與理論值mg/k作比較。③討論兩種誤差來源——“系統(tǒng)誤差”與“偶然誤差”——在本實驗中分別體現(xiàn)m/s,偏小約11%。2.結(jié)合教師課后數(shù)據(jù),解釋“圖線非嚴(yán)格正弦”以及“v_max偏小11%”因(至少兩條)。3.若要求利用本實驗裝置較準(zhǔn)確地測定g,請?zhí)岢鰞蓷l改進(jìn)措施,并說明其抑制的錯誤①:把“振幅A=4cm”當(dāng)成靜伸長量△x來計算g。正確:靜伸長量應(yīng)取小球掛在彈簧上從原長到平衡位置的伸長△x=mg/k,與振幅無關(guān);由教師數(shù)據(jù)△x=9.8cm≈0.098m,可得g=k△x/m=20×0.098/0.2=9.8m/s2,與公認(rèn)值吻合。錯誤②:用“圖周期與理論周期一致”就斷言“理想簡諧”并忽略能量耗散。正確:周期對小幅阻尼不敏感,但振幅衰減、速度偏小、殘差非隨機(jī)都說明存在阻尼,不能僅憑周期吻合就認(rèn)定“理想”。原因①:速度阻尼——空氣阻力與彈簧內(nèi)摩擦使能量逐漸耗散,速度幅值減小。原因②:彈簧有效質(zhì)量未修正——系統(tǒng)慣性增大,實測v_max小于“質(zhì)點+無質(zhì)量彈簧”理論值。原因③:位移傳感器非線性或支架振動——殘差呈雙駝峰,可能來自傳感器在極端位移處的靈敏度下降或支架共振。(答出兩條即可,每條2分,共4分)3.改進(jìn)措施措施①:給小球加裝流線型輕質(zhì)外殼并使用細(xì)彈簧,減小空氣阻力與渦流,抑制系統(tǒng)誤差(阻尼項)。措施②:采用光電門測速,取最大速度平均值并做多次測量,用逐差法減小隨機(jī)誤差;同時把彈簧有效質(zhì)量1/3m_s引入理論式v_max=A√[k/(m+1/3m_s)],修正系統(tǒng)(每條2分,共4分;需明確“系統(tǒng)/偶然”歸類)本題圍繞“簡諧運動模型成立條件”與“實驗誤差分析”展開,考查考生能否:·區(qū)分“振幅”與“靜伸長”兩個長度量的物理意義?!駨闹芷?、振幅、能量、擬合殘差等多維度判斷模型適用性。·正確歸類誤差類型并給出針對性措施。答題時應(yīng)體現(xiàn)“證據(jù)—解釋一改進(jìn)”鏈條,語言簡潔、物理圖像清晰。第五題某高中物理教師在講授“機(jī)械能守恒定律”一課時,設(shè)計了如下教學(xué)片段:1.教師首先展示一個單擺實驗,將擺球拉到某高度后釋放,讓學(xué)生觀察擺球擺動過程中高度與速度的變化。2.教師提問:“擺球在最高點和最低點時,動能和勢能如何變化?總機(jī)械能是否保持不變?”3.學(xué)生討論后,教師直接給出機(jī)械能守恒的條件:只有重力或彈力做功,并板書公4.教師隨后講解兩道例題,要求學(xué)生套用公式計算。5.課堂練習(xí)時,不少學(xué)生對于“只有重力或彈力做功”的理解存在困難,尤其在分析斜面上下滑的小車是否受摩擦力時,無法判斷機(jī)械能是否守恒。1.請指出該教學(xué)片段在探究環(huán)節(jié)設(shè)計上存在的主要問題。2.針對學(xué)生理解“機(jī)械能守恒條件”的困難,提出改進(jìn)教學(xué)的具體建議(至少兩條)。3.設(shè)計一個簡單的課堂探究活動,幫助學(xué)生直觀理解機(jī)械能守恒的條件。參考答案與解析:1.教學(xué)片段存在的主要問題●探究過程缺失實質(zhì)建構(gòu):教師僅通過單擺實驗觀察便直接給出結(jié)論,未引導(dǎo)學(xué)生基于實驗數(shù)據(jù)或理論推導(dǎo)自主發(fā)現(xiàn)規(guī)律,缺乏對機(jī)械能轉(zhuǎn)化過程的定量分析與論證,導(dǎo)致探究流于形式?!駰l件理解缺乏情境辨析:教師對“只有重力或彈力做功”這一條件的講解過于抽象,未通過對比實驗(如存在摩擦力的運動)讓學(xué)生直觀感受機(jī)械能不守恒的情形,導(dǎo)致學(xué)生難以遷移到實際問題中。2.改進(jìn)教學(xué)的建議●對比實驗,凸顯條件:增加對比性實驗,例如讓小車分別從光滑斜面與粗糙斜面下滑,引導(dǎo)學(xué)生測量并比較兩種情況下底部速度與高度的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)摩擦力對機(jī)械能的影響,從而深化對守恒條件的理解?!穹植揭龑?dǎo),自主歸納:在單擺實驗中,引導(dǎo)學(xué)生測量不同位置的高度與速度,計算各點的動能、勢能及總和,通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)總和基本不變,再讓學(xué)生討論“若存在空氣阻力會怎樣”,自然推導(dǎo)出守恒條件。3.課堂探究活動設(shè)計示例●活動名稱:探究小車下滑中的機(jī)械能變化●器材:傾斜軌道(一側(cè)光滑、一側(cè)鋪粗糙布料)、小車、光電門、刻度尺。(1)將小車從光滑軌道同一高度釋放,用光電門測量底部速度,計算動能與勢能變化,驗證機(jī)械能守恒。(2)將小車從粗糙軌道同一高度釋放,重復(fù)測量,發(fā)現(xiàn)動能減小,引導(dǎo)學(xué)生分析摩擦力做功的影響。(3)分組討論:哪些情況下機(jī)械能守恒?并舉例說明?!つ康模和ㄟ^對比數(shù)據(jù),讓學(xué)生直觀認(rèn)識守恒條件,突破抽象條件的理解難點。本題從教學(xué)案例出發(fā),考查教師對探究教學(xué)本質(zhì)的把握及解決實際教學(xué)問題的能力。機(jī)械能守恒定律是高中物理的重點與難點,教學(xué)中應(yīng)避免“重結(jié)論輕過程”,需通過實驗對比與數(shù)據(jù)驗證,幫助學(xué)生主動構(gòu)建知識。改進(jìn)建議需緊扣學(xué)生認(rèn)知障礙,強調(diào)情境化辨析與自主歸納,體現(xiàn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)中“科學(xué)探究”與“科學(xué)思維”的培養(yǎng)要求。第六題在一次高中物理課堂上,教師講授“牛頓第三定律”(作用力與反作用力)時,為了幫助學(xué)生理解該定律的實質(zhì),設(shè)計了以下兩個演示實驗:實驗一:兩個滑冰者A和B在冰面上相對靜止,A用力推B,結(jié)果兩人分別向相反方向運動。實驗二:教師用一根彈簧連接兩個小車,用手按壓其中一個,使得兩個小車被彈簧推開。學(xué)生觀察后,教師提出問題:“這兩個實驗分別說明了什么?作用力與反作用力有什么特點?”學(xué)生回答如下:●學(xué)生甲:兩個物體之間的作用是相互的,A推B的同時B也推A?!駥W(xué)生乙:兩個力大小相等,方向相反,作用在同一直線上。●學(xué)生丙:這兩個力可以互相抵消,使物體保持靜止?fàn)顟B(tài)?!駥W(xué)生丁:這兩個力作用在不同物體上,因此不能抵消。(1)請分析上述四位學(xué)生的回答是否正確,如有錯誤,請指出錯誤所在,并說明理由。(2)結(jié)合該教學(xué)情境,說明教師在教學(xué)中采用演示實驗的主要教學(xué)功能及其教學(xué)(3)如果你是教師,為幫助學(xué)生進(jìn)一步理解作用力與反作用力的關(guān)系,你還可以設(shè)計一個怎樣的教學(xué)活動?請簡要說明設(shè)計意圖。參考答案與解析:(1)四位學(xué)生回答分析:●學(xué)生甲:正確。這反映了牛頓第三定律的核心觀點:物體之間力的作用是相互●學(xué)生乙:正確。這也是牛頓第三定律的標(biāo)準(zhǔn)表述:兩個力大小相等、方向相反、作用在同一直線上?!駥W(xué)生丙:錯誤。作用力與反作用力雖然大小相等、方向相反,但它們分別作用在兩個不同的物體上,因此不能互相抵消。例如A受到的力和B受到的力是作用在不同物體上的,不能合成一個合力為零的結(jié)果,除非兩個物體組成一個系統(tǒng)進(jìn)行整體分析。●學(xué)生?。赫_。再次強調(diào)作用力與反作用力作用在不同物體上,因此不能像一對平衡力那樣相互抵消。(2)演示實驗的教學(xué)功能及教學(xué)價值分析:●直觀呈現(xiàn)物理現(xiàn)象:演示實驗?zāi)軌驅(qū)⒊橄蟮奈锢硪?guī)律通過具體、直觀的實驗現(xiàn)象展現(xiàn)出來,幫助學(xué)生建立感性認(rèn)識?!窦ぐl(fā)學(xué)習(xí)興趣:學(xué)生通過觀察生動的實驗現(xiàn)象,容易被吸引注意力,激發(fā)探究●引導(dǎo)科學(xué)思維:教師通過設(shè)置問題情境,引導(dǎo)學(xué)生思考并歸納物理規(guī)律,有助于培養(yǎng)學(xué)生歸納、推理與表達(dá)能力。●促進(jìn)概念理解:實驗中學(xué)生能觀察到作用力和反作用力的同時性和方向相反性,從而有助于深入理解牛頓第三定律的本質(zhì)?!駨默F(xiàn)象到本質(zhì):實驗教學(xué)是連接物理現(xiàn)象與物理理論之間的重要橋梁?!衽囵B(yǎng)科學(xué)素養(yǎng):通過觀察、分析、推理,幫助學(xué)生逐步形成科學(xué)探究的基本方法和態(tài)度。●支持教學(xué)重點突破:本課的教學(xué)重點在于理解作用力與反作用力的特點,實驗有效支持了這一難點的突破。(3)教學(xué)活動設(shè)計建議:教學(xué)活動:分組活動,每位學(xué)生兩人為一組,利用彈簧測力計互相拉或推,同時記錄彼此測力計的讀數(shù),觀察是否總是相等。●通過動手操作與數(shù)據(jù)記錄,讓學(xué)生親身體驗作用力與反作用力的同時性、大小相等的性質(zhì)?!裨趯嶋H測量中直觀驗證牛頓第三定律。●為后續(xù)講解一對相互作用力與一對平衡力的區(qū)別打下基礎(chǔ)??疾橹R點:牛頓第三定律、物理實驗教學(xué)、學(xué)生前概念分析、教學(xué)設(shè)計能力。四、教學(xué)設(shè)計題(共6題)第一題以“牛頓第二定律”為例,設(shè)計一節(jié)45分鐘的課堂教學(xué)。要求:1.撰寫本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)(知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀)。2.分析本節(jié)課的教學(xué)重點和難點。3.設(shè)計教學(xué)過程(包括導(dǎo)入、新課講授、鞏固練習(xí)、課堂小結(jié)等環(huán)節(jié)),并說明每個環(huán)節(jié)的設(shè)計意圖。答案●理解牛頓第二定律的內(nèi)容,掌握公式F=ma的表達(dá)形式?!衲苓\用牛頓第二定律解決簡單的動力學(xué)問題(如已知力和質(zhì)量求加速度,或已知加速度和質(zhì)量求力)。2.過程與方法:●通過實驗探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,掌握“控制變量法”?!駥W(xué)會處理實驗數(shù)據(jù)(繪制aext-F、像),歸納物理規(guī)律。3.情感態(tài)度與價值觀:●體驗科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)性,培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度。●感受物理規(guī)律對解釋自然現(xiàn)象的普適性,增強學(xué)習(xí)物理的興趣。二、教學(xué)重難點●教學(xué)重點:牛頓第二定律的內(nèi)容及其應(yīng)用。1.通過實驗數(shù)據(jù)歸納加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系(a∞F、2.理解公式中各物理量的物理意義(如合力、瞬時性、矢量性)。三、教學(xué)過程及設(shè)計意圖環(huán)節(jié)導(dǎo)入新課講授教學(xué)活動1.教師演示:用相同大小的力推動空車和裝滿引導(dǎo)學(xué)生思考:“加速度可能與哪些因素有關(guān)?如何定量研究?”(1)提出問題與猜想(5分鐘)<br>-學(xué)生分組討論:加速度a與力F、質(zhì)量m的關(guān)系可能是什么?<br>-教師匯總猜想:aαF、<br>''<br>(2)實驗探究(15分鐘)<br>-介紹實驗裝置(氣墊導(dǎo)軌、小車、砝碼、打點計時器)及控制變量法:<br>-階段一:保持小車質(zhì)量m不變,改變拉力F(增減砝碼),測量加速度a;<br>-階段二:保持拉力F不變,改變小車質(zhì)量m(增減砝碼),測量加速度a。<br>-學(xué)生分組實驗,記錄數(shù)據(jù)并填入表格。<br>''<br>(3)數(shù)據(jù)處理與結(jié)論(5分鐘)<br>-引導(dǎo)學(xué)生繪制圖像(F恒定);<br>-分析圖像:aext-F為過原點的直線,為過原點的直線,得出aα即F=ma;<br>-總結(jié)牛頓第二定律:物體的加速度與合力成正比,與質(zhì)量成反比,方向設(shè)計意圖聯(lián)系生活實際,創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突,激發(fā)探究欲望;明確本節(jié)課的研究方向(加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系)。培養(yǎng)科學(xué)猜想能力,明確實驗觀感受控制變量法的應(yīng)用;<br>用圖像分析數(shù)據(jù),將抽象規(guī)律可視化,突破“定量關(guān)系”的難點;<br>從實驗現(xiàn)象自然歸納出定律,避免機(jī)械記憶。環(huán)節(jié)教學(xué)活動設(shè)計意圖與合力方向相同。鞏固1.基礎(chǔ)題:質(zhì)量為4extkg的物體受12extN合練習(xí)力,求加速度;<br>2.拓展題:已知物體以鐘)組討論:若合力為零,加速度是否為零?為什么?小結(jié)ma;<br>-關(guān)鍵特性:矢量性、瞬時性、同體 (2分性;<br>-實驗方法:控制變量法、圖像法。鐘)<br>2.學(xué)生反思:“實驗中如何減小誤差?為何要保持導(dǎo)軌水平?”將理論應(yīng)用于實際問題,檢驗公式理解;<br>通過討論強化對“合力”和“瞬時性”的認(rèn)識,深化對定律本質(zhì)的理解。梳理知識脈絡(luò),強化重點;<br>引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實驗細(xì)節(jié),培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性。解析本題考查教師對高中物理教學(xué)設(shè)計的綜合能力,重點在于體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的探究式教學(xué)理念,符合《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》對“科學(xué)探究”素養(yǎng)的要求?!とS目標(biāo)清晰,既涵蓋知識技能(掌握公式、解決問題),又注重過程方法(實驗探究、數(shù)據(jù)分析),同時融入情感價值(科學(xué)態(tài)度、物理興趣),體現(xiàn)新課程“立德樹人”的根本任務(wù)。2.重難點分析:●重點明確為“定律內(nèi)容及應(yīng)用”,因為這是課程核心目標(biāo);難點聚焦于“定量關(guān)系的歸納”,這是學(xué)生認(rèn)知上的關(guān)鍵障礙(初中物理僅學(xué)定性關(guān)系),需通過實驗和圖像分析突破。3.教學(xué)過程設(shè)計:●導(dǎo)入環(huán)節(jié):用日?,F(xiàn)象引發(fā)思考,避免枯燥灌輸,符合“從生活走向物理”的課標(biāo)理念?!癫捎每刂谱兞糠?,符合物理學(xué)研究方法論?!裢ㄟ^分組實驗和圖像分析,將抽象規(guī)律轉(zhuǎn)化為直觀認(rèn)知,有效化解難點?!癖苊庵苯咏o出公式,而是引導(dǎo)學(xué)生“做中學(xué)”,培養(yǎng)科學(xué)思維。●練習(xí)環(huán)節(jié):由淺入深,基礎(chǔ)題鞏固公式應(yīng)用,拓展題深化對定律本質(zhì)的理解,小組討論則促進(jìn)合作學(xué)習(xí)?!裥〗Y(jié)環(huán)節(jié):提煉核心概念與方法,強調(diào)實驗細(xì)節(jié)(如導(dǎo)軌水平),凸顯物理學(xué)科的嚴(yán)謹(jǐn)性。4.設(shè)計意圖合理性:●整個教學(xué)過程以“問題驅(qū)動一實驗驗證一規(guī)律歸納—應(yīng)用提升”為邏輯主線,符合建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論?!裢ㄟ^圖像分析數(shù)據(jù)(而非單純數(shù)學(xué)推導(dǎo)),降低認(rèn)知難度,適合高中生思維水平。●注重“科學(xué)本質(zhì)教育”(如強調(diào)實驗誤差控制、定律適用條件),培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素第二題請設(shè)計一節(jié)關(guān)于“電磁感應(yīng)”主題的高中物理教學(xué)方案(約45分鐘),要求包括下1.教學(xué)目標(biāo)(知識、能力、情感態(tài)度與價值觀)2.教學(xué)重點、難點3.教學(xué)過程(包括導(dǎo)入、新授、鞏固、評價四個環(huán)節(jié)的具體活動)4.教學(xué)資源與輔助材料(如實驗器材、課件、多媒體等)5.課堂作業(yè)或?qū)嵺`任務(wù)(課堂內(nèi)完成的練習(xí)或課后延伸任務(wù))答(示例答案)序內(nèi)容具體設(shè)計號1教學(xué)目①知識目標(biāo):掌握電磁感應(yīng)的基本概念、磁通、感應(yīng)電動勢的公式及給定情境下的感應(yīng)電流方向與大??;能夠設(shè)計2教學(xué)重重點:感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生條件及其計算;感應(yīng)電流方向的判斷(右手定磁場概念。<br>'<br>新授(15min)<br>1.講授磁通(Φ)、感應(yīng)電動勢(ε)、感應(yīng)電流(1)的定義與公式:<br>ε=-dΦ/dt(法拉第電磁場中移動)演示如何利用右手定則求方向,用積分求感應(yīng)電動勢的大小。<br><br>鞏固(15min)<br>開展小組實驗:學(xué)生分組使用導(dǎo)線圈、磁序號內(nèi)容具體設(shè)計鐵、電壓表、示波器(或數(shù)據(jù)采集卡)完成“磁鐵插入/拔出線圈產(chǎn)生感比較理論值;<br>③討論實驗誤差來源(摩擦、磁場不均勻等)。<br>'<br>評價(10min)<br>1.課堂即時檢測:出題2題(①計算感應(yīng)電動勢;②判斷感應(yīng)電流方向),采用快速答題卡形式,檢驗學(xué)生是——“變化的磁通會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢”,并強調(diào)“方向由左手定則)決定”。<br>3.作業(yè)布置:<br>-課堂內(nèi)完成:完成教材第3章第2節(jié)的習(xí)題1、3、5(共3題),提交答案與解題思路。<br>-課后延伸:設(shè)計一段“電磁感應(yīng)在自行車發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用”微課視頻(5分鐘),需包含實驗原理、關(guān)鍵公式與實際參數(shù)估算。4·課件(含概念圖、公式推導(dǎo)、動畫演示)<br>·實驗器材:導(dǎo)線圈(50段<br>·參考教材:人教版《物理(必修四)》第3章5業(yè)或?qū)嵳n堂內(nèi)完成:教師現(xiàn)場發(fā)放《感應(yīng)電動勢計算練習(xí)》工作紙,學(xué)生在10分鐘內(nèi)完成題目并提交。<br>課后任務(wù):<br>1.完成教材習(xí)題3-1、3記錄、數(shù)據(jù)處理、誤差分析),字?jǐn)?shù)約300字。<br>3.選取一種生活中號的電磁感應(yīng)應(yīng)用(如感應(yīng)式炒菜機(jī)、無線充電、磁懸浮列車),寫一篇500字的應(yīng)用分析報告,列出涉及的基本原理與關(guān)鍵參數(shù)。解析(AnswerExplanation)1.目標(biāo)設(shè)計的合理性●知識目標(biāo)覆蓋了電磁感應(yīng)的核心概念(磁通、感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流)及其應(yīng)用,符合高中物理大綱要求?!衲芰δ繕?biāo)強調(diào)分析與計算能力,尤其在多變量情境下的遷移應(yīng)用,為后續(xù)的電磁場、電磁波等單元做鋪墊。●情感、態(tài)度與價值觀通過與生活技術(shù)的關(guān)聯(lián)(如自行車發(fā)電、無線充電)提升學(xué)習(xí)興趣,體現(xiàn)價值取向。2.重點、難點的把握●重點選取了感應(yīng)電動勢的計算與方向判斷,這兩者是學(xué)生最容易混淆的環(huán)節(jié),針對性地在課堂上進(jìn)行示例與實驗驗證。●難點聚焦于磁通變化率的抽象概念和多線圈系統(tǒng)的求解,提供實驗情境幫助學(xué)生直觀感受,降低認(rèn)知負(fù)荷。3.教學(xué)過程的層次性●導(dǎo)入利用動畫/視頻激發(fā)情境興趣,幫助學(xué)生把抽象概念與生活現(xiàn)象關(guān)聯(lián)?!裥率诓捎霉酵茖?dǎo)+示例講解的方式,確保概念的系統(tǒng)性?!耢柟掏ㄟ^小組實驗讓學(xué)生在“學(xué)中做、做中學(xué)”,實現(xiàn)概念的感性認(rèn)識和數(shù)學(xué)處理的定量能力提升?!裨u價采用課堂即時檢測、課堂小結(jié)、作業(yè)三層次,既檢查即時掌握,又促進(jìn)鞏固與延伸。4.資源與材料的可操作性●課件與多媒體資源幫助直觀展示變化的磁通與感應(yīng)電壓的波形,適配不同學(xué)習(xí)風(fēng)●實驗器材選用低成本、易操作的器具(導(dǎo)線圈、磁鐵、示波器),保證在普通高中實驗室即可完成。5.作業(yè)設(shè)計的層層遞進(jìn)●課堂內(nèi)練習(xí)側(cè)重于鞏固基本計算與方向判斷,確保課堂即有即有反饋?!裾n后作業(yè)結(jié)合理論題與應(yīng)用報告,促使學(xué)生把所學(xué)知識遷移到生活情境中,提升科學(xué)素養(yǎng)?!裎⒄n視頻的設(shè)計進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的科技傳播能力和信息表達(dá)水平??偟膩碚f,這份設(shè)計在目標(biāo)明確、重點突出、過程層次分明、資源適配、評價合理的前提下,能夠幫助學(xué)生在理解電磁感應(yīng)概念的同時,培養(yǎng)其科學(xué)探究精神和創(chuàng)新思維,符合教師資格考試對“教學(xué)設(shè)計”題目的評分標(biāo)準(zhǔn)。第三題(教學(xué)設(shè)計題)閱讀下列材料,完成教學(xué)設(shè)計方案。材料:人教版《物理·必修3》“1.4電場電場強度”一節(jié)中,教材首先通過“用細(xì)線懸掛的帶電泡沫小球在帶電體附近偏轉(zhuǎn)”的實驗情境,引導(dǎo)學(xué)生感受“帶電體周圍存在一種‘看不見的物質(zhì)’——電場”;隨后給出電場強度E的定義式E=F/q,并強調(diào)其矢量性;最后安排“勻強電場中電場線”的演示實驗。1.以“電場強度”為核心概念,設(shè)計一節(jié)45分鐘的探究課,面向高一平行班(學(xué)(1)教學(xué)目標(biāo)(三維目標(biāo),可測可評)。(3)教學(xué)流程(用表格呈現(xiàn),含教師活動、學(xué)生活動、設(shè)計意圖、時間分配)。(4)學(xué)習(xí)效果評價方案(含評價目標(biāo)、工具與標(biāo)準(zhǔn))。(5)課后實踐性作業(yè)(突出學(xué)科融合或STEAM元素)。①說出電場、電場強度的物理意義,寫出定義式E=F/q,并指明其矢量性及單位。②利用電子力傳感器(或彈簧測力計)和金屬球—平行板系統(tǒng),測出勻強電場中不同位置、不同試探電荷所受電場力,作出F-q圖象,通過斜率求出E并完成誤差分2.過程與方法①經(jīng)歷“提出問題—設(shè)計方案—采集數(shù)據(jù)一線性擬合一模型建構(gòu)”的完整探究過②通過Geogebra或Excel對F-q數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合,發(fā)展數(shù)字化實驗與信息處理能力。3.情感態(tài)度與價值觀感受物理模型“簡約而不簡單”的魅力,樹立定量、精確描述自然的科學(xué)態(tài)度;培養(yǎng)合作、質(zhì)疑、證據(jù)意識。二、教學(xué)重難點重點:電場強度定義式的建構(gòu)及其矢量性理解。難點:將“電場力F與試探電荷q成正比”的實驗事實抽象為“比值定義”的物理量E,并認(rèn)識E與q無關(guān)。三、教學(xué)流程(45min)時間教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖階段目標(biāo)達(dá)成標(biāo)志5播放“特斯拉線圈上方輕氣觀察現(xiàn)象,提出猜想:創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖學(xué)生能用“空min球懸浮”慢鏡頭,提問:“沒空間中存在某種“東突,引出間”“中介”導(dǎo)入有接觸,力從哪來?”西”傳遞力。“場”概念。等關(guān)鍵詞表達(dá)力的非接觸性。5板書驅(qū)動問題:如何定量描分組頭腦風(fēng)暴,記錄明確探究變小組上交“變min述電場的強弱?引導(dǎo)討論:可測量量:力F、距量,為后續(xù)量思維導(dǎo)到什么可測量量?10提供器材:金屬平行板(±①畫裝置示意圖;培養(yǎng)實驗設(shè)方案表經(jīng)教min6kV)、球形導(dǎo)體(1cm)、②填寫“探究方案計能力,強師簽字后方時間教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖階段目標(biāo)達(dá)成標(biāo)志設(shè)計電子力傳感器(0.01N分辨表”:自變量、因變量、化安全與變可實驗。方案率)、高壓電源、絕緣支架、控制變量、數(shù)據(jù)記錄量控制。μC)。講解安全規(guī)范。15巡回指導(dǎo):提醒保持極板間①采集數(shù)據(jù);②用用真實數(shù)據(jù)散點圖相關(guān)min距d=10cm不變,每組測5筆記本即時錄入;③生成模型,系數(shù)頭驗組(q,F)數(shù)據(jù);實時將各觀察散點趨勢,提出體驗“數(shù)據(jù)與建組數(shù)據(jù)投影到Excel散點“Fαq”線性猜想?!?guī)律→模5引導(dǎo)學(xué)生用斜率定義“電場回答:E不變,與q突破難點,學(xué)生能口述min強度”:E=F/q,單位N/C;無關(guān);總結(jié)“比值定完成概念升“E是場本身理論板書矢量方向規(guī)定。提問:義”普適性。華。性質(zhì)”。3給出勻強電場E=2.0×10?快速計算:F=1.0×10即時反饋,正確率≥minN/C,求q=+0.5μC電荷受2N,方向與E同鞏固概念。90%。應(yīng)用力大小方向。向。拓展3用“KWL表”讓學(xué)生勾選“我自評并提交KWL表。元認(rèn)知提80%學(xué)生能min已學(xué)會”欄目;布置課后作升。寫出兩條以小結(jié)業(yè)。上收獲。時間教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖階段目標(biāo)達(dá)價(1)實驗報告(含原始數(shù)據(jù)、F-q圖、線性擬合截圖、誤差分析),評價量規(guī):數(shù)據(jù)完整20%,圖象規(guī)范20%,誤差溯源20%,結(jié)論準(zhǔn)確40%;滿分100,≥80(2)課堂即時測驗(學(xué)習(xí)通掃碼答題):3道選擇+1道計算,正確率納入平時分。單元測試中設(shè)置“電場強度概念+估算”綜合題,占10%;達(dá)成標(biāo)準(zhǔn)為班級平均分“自制電場強度測繪儀”提交形式:①3min團(tuán)隊展示視頻;②源碼與熱圖截圖;③反思日志(限200評價:創(chuàng)新性30%,技術(shù)實現(xiàn)40%,反思深度30%;優(yōu)秀作業(yè)推薦參加市級青少1.課標(biāo)對接:本設(shè)計對應(yīng)《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020修訂)》“電場”3.難點突破:學(xué)生常誤認(rèn)為E由q決定,設(shè)計“固定場源、只改變q”實驗,借助業(yè)將“電場強度”與Arduino梯度計算結(jié)合,實現(xiàn)知識跨學(xué)科遷移。請設(shè)計一節(jié)關(guān)于“光的折射與全反射”的高中物理課,要求包括以下內(nèi)容(每項不少于100字):1.教學(xué)目標(biāo)(知識、能力、情感態(tài)度價值觀)3.教學(xué)準(zhǔn)備(教具、多媒體課件、實驗材料等)4.課堂教學(xué)環(huán)節(jié)(提出問題→探究活動→概念講解→鞏固練習(xí)→課堂小結(jié)→作業(yè)布5.課堂小結(jié)與作業(yè)設(shè)計(如何幫助學(xué)生鞏固所學(xué))式計算入射角、折射角及臨界角。●技能:通過實驗觀察光的折射現(xiàn)象,能夠設(shè)計并進(jìn)行簡單的光路實驗;能夠把物理概念遷移到實際生活(如光纖通信、雨滴產(chǎn)生彩虹)中。●情感、態(tài)度價值觀:培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)探究的興趣,增強觀察力和實驗設(shè)計意識,樹立“科學(xué)解釋自然現(xiàn)象”的思維方式。2.教學(xué)重點、難點●重點:斯涅爾定律的應(yīng)用、折射率的定義、全反射的產(chǎn)生條件(入射角大于臨界角且介質(zhì)為高折射率向低折射率)。●難點:直觀感受不到全反射現(xiàn)象,學(xué)生容易混淆“臨界角”與“入射角”,以及在不同介質(zhì)組合下的臨界角變化。3.教學(xué)準(zhǔn)備●教具:透明玻璃棱鏡、半圓玻璃板、激光指示器、可調(diào)傾斜臺、白色屏幕、

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