及时部分物理学科与教学知识

物理学科与教学知识是教师资格考试的重要内容，在历年考试中占有40%的比重。一般以单项选择题、计算题的形式进行考查，题型比较固定，主要考查考生对物理学科专业知识的掌握程度和对物理教学知识的运用能力。

本部分共有两章的内容，及时章详细阐述了力学、热学、电磁学、光学、原子和原子核物理的基础知识、物理单位及物理实验等。第二章重点介绍了物理教学知识，包括《普通高中物理课程标准(实验)》、物理教学的基本理论等。考生在备考时应依据大纲复习，建构知识体系，透彻理解基础知识，在理解的基础上进行运用，以达到事半功倍的效果。

1.掌握与高中物理密切相关的力学、热学、电磁学、光学以及原子和原子核物理的基础知识。

2.掌握中学物理的知识和技能，能运用物理基本原理和基本方法分析和解决有关问题。

3.掌握物理学研究方法和实验手段；了解物理学发展的历史和近期发展动态。

及时节力学

1.熟练应用匀变速直线运动规律以及牛顿运动定律解决运动学和动力学的相关问题。

2.熟悉动能定理的运用技巧，知道力学中各种能量变化和功的关系。

3.掌握平抛运动的运动规律，知道匀速圆周运动的动力学特征。

4.熟练应用万有引力定律解决天体运动相关问题。

5.理解和掌握动量定理、动量守恒定律。

6.理解机械振动和机械波的相关概念，知道波动图象和振动图象的区别。

7.知道波的叠加原理、波的干涉和衍射现象。

一、运动的描述、匀变速直线运动的研究

(一)运动的几个基本概念

1.质点

用来代替物体质量的点叫做质点。

①一个物体能否被看做质点，取决于所研究问题的性质，它的大小和形状在所研究问题中是否可以忽略不计，与自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小有关。

②质点是没有大小，没有形状，具有物体全部质量的点。

③质点是一种科学抽象，是一种理想化的模型。

2.参考系

描述物体的运动而被选作参考的物体称为参考系。

3.时刻和时间

时刻：指某一瞬时，是事物运动发展变化所经历的各个状态先后顺序的标志。

时间：两个时刻之间的间隔，时间是用来表示事物运动发展变化所经历的过程的长短。

4.路程和位移

路程：质点运动实际轨迹的长度。

位移：从初位置指向末位置的一条有向线段。

路程和位移的比较：

5.速度

定义：物理学中把位移与发生这段位移所用时间的比值称为物体的速度，通常用字母v表示。速度是表示质点运动的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或者m·s－1，常用单位还有千米每小时(km/h)，厘米每秒(cm/s)等。

(瞬时)速率：(瞬时)速度的大小叫做(瞬时)速率。它是标量，只有大小，没有方向。

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，叫做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=。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。平均速度既有大小又有方向，是矢量。其方向与一段时间Δt内发生的位移方向相同。

瞬时速度：运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度，瞬时速度地描述了物体运动的快慢及方向，是矢量。一般情况下所提到的速度都是指瞬时速度。

速度的微观表示：

速度是质点位置矢量对时间的变化率

v==vxi+vyj+vzk

vx=，vy=，vz=

速度的大小就是速率，表示为v==

6.加速度

加速度等于速度的改变量跟发生这一改变所用时间的比值，即a=。它是表示速度改变快慢的物理量。加速度是矢量，不仅有大小，还有方向。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。

加速度的微观表示：

加速度是质点的速度对时间的变化率

a==

加速度的方向为Δv的极限方向。加速度在直角坐标系中的分量式为

a=axi+ayj+azk

ax==，ay==，az==

7.位移、速度、加速度之间的计算关系

(1)已知质点位移随时间变化的关系r(t)，可由公式v=，a=分别求出速度、加速度随时间的变化关系。

(2)已知加速度随时间的变化关系a(t)，可由积分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。

(3)对于一维运动，已知加速度随路程s的变化关系a(s)，利用公式a(s)==·=v，解出v=v(s)；同时利用公式v(s)=，解出s=s(t)，再利用(1)中公式求解v(t)，a(t)。

(4)对于一维运动，已知加速度随速度v的变化关系a(v)，利用公式a(v)=，解出v=v(t)；同时利用(1)(2)中公式分别求解s(t)，a(t)。

(二)匀变速直线运动

1.基本规律

(1)沿着一条直线，且加速度不变的运动，叫做匀变速直线运动。如果物体的速度随时间均匀的增加，这个运动叫做匀加速直线运动；如果物体的速度随着时间均匀减小，这个运动叫做匀减速直线运动。

(2)速度公式：vt=v0＋at，位移公式：x=v0t＋at2

速度与位移的关系公式：vt2－v02=2ax，平均速度公式：=

2.匀变速直线运动的几个常用的结论

(1)Δx=x2-x1=x3－x2=……=xn-xn-1=at2，即任意相邻相等时间内的位移之差相等。

可以推广到xm－xn=(m－n)aT2

(2)v=v==，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。

v=，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)。

3.运动图象

(1)位移图象(x－t图象)：

①图象上一点切线的斜率表示该时刻所对应的速度；

②图象是直线表示物体静止或做匀速直线运动，图象是曲线则表示物体做变速运动；

③图象与横轴交叉，表示物体从参考点的一边运动到另一边。

(2)速度图象(v－t图象)：

①在速度图象中，可以读出物体在任何时刻的速度；

②在速度图象中，物体在一段时间内的位移大小等于物体的速度图象与这段时间轴所围面积的值；

③在速度图象中，物体在任意时刻的加速度就是速度图象上所对应的点的切线的斜率；

④图线与横轴交叉，表示物体在该时刻运动的速度反向；

⑤图线是直线表示物体做匀变速直线运动或匀速直线运动；图线是曲线表示物体做变加速运动。

4.自由落体运动

物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。自由落体运动是一种初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动。g的方向总是竖直向下，在地球上的不同地点，g的大小略有不同，赤道处的重力加速度最小，两极处的重力加速度较大。自由落体运动的规律为：v=gt，h=gt2，v2=2gh。

自由落体运动的历史研究

对自由落体研究的是古希腊的科学家亚里士多德，他提出：物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的，物体越重，下落得越快；反之，则下落得越慢。亚里士多德的理论影响了其后两千多年的人们。直到物理学家伽利略提出了相反的意见。伽利略在1638年的《两种新科学的对话》中设想物体下落的速度与时间成正比，它下落的距离与时间的平方成正比，物体下落的加速度与物体的重量无关，也与物体的质量无关。为了彻底改变亚里士多德的错误所形成的影响，伽利略特意在比萨斜塔上当众用两个大小不一的铁球做了一次实验，结果让所有在场的人大吃一惊，两个铁球同时落地。