新課標高中物理教材3-1 教材分析和教學(xué)建議

1、新課標高中物理教材3-1教材分析和教學(xué)建議,課程教材研究所 人民教育出版社物理室 谷雅慧guyh@pep.com.cn2007.7,教材分析的幾個基本出發(fā)點,1. 體現(xiàn)模塊3 系列課程要求的定位,《課程標準》關(guān)于選修模塊的說明：,選修課程由10個模塊組成。選修1-1、1-2 側(cè)重物理學(xué)與社會科學(xué)和人文科學(xué)的融合，強調(diào)物理學(xué)對人類文明的影響；選修2-1、2-2、2-3 側(cè)重從技術(shù)應(yīng)用的角度展示物理學(xué)，強調(diào)物理學(xué)的應(yīng)用和實踐；

2、選修3-1、3-2、3-3、3-4、3-5 在注重物理學(xué)的應(yīng)用和社會意義的同時，較系統(tǒng)地介紹物理學(xué)的內(nèi)容，進一步強調(diào) 物理學(xué)的研究思想和方法。,,,教材分析的幾個基本出發(fā)點,1. 體現(xiàn)模塊3 系列課程要求的定位,《課程標準》關(guān)于選修 3-1 模塊的說明：,本模塊是選修模塊。物理學(xué)有自己的實驗基礎(chǔ)和邏輯結(jié)構(gòu)，有廣泛的技術(shù)應(yīng)用，它是人類文化的重要組成部分，它的發(fā)展深刻地影響著人類的生產(chǎn)和生活方式。在本模塊中，學(xué)生將比較全面地學(xué)習(xí)物理學(xué)及

3、其技術(shù)應(yīng)用，了解它與社會發(fā)展以及人類文化的互動作用?！?。,,,,教材分析的幾個基本出發(fā)點,1. 體現(xiàn)模塊3 系列課程要求的定位,——比較系統(tǒng)和全面地學(xué)習(xí)物理學(xué)，強調(diào)物理學(xué)的研究思想和方法,2. 體現(xiàn)新的課程理念,——促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極參與、樂于探究、勇于實驗、勤于思考，重視學(xué)習(xí)過程中的體驗，發(fā)展科學(xué)探究能力，逐步形成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。,（一）3-1與原教材 章節(jié)結(jié)構(gòu)對比,〔新〕第一章 1 電荷及其守恒定律　2

4、 庫侖定律　3 電場強度 　4 電勢能和電勢　　5 電勢差 　6 電勢差與電場強度的關(guān)系 7 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用 　8 電容器的電容　9 帶電粒子在電場中的運動,〔原〕第十三章一、電荷　庫侖定律  二、電場　電場強度 三、電場線 四、靜電屏蔽 五、電勢差　電勢 六、等勢面 七、電勢差與電場強度的關(guān)系 八、電容器的電容 

5、九、帶電粒子在勻強電場中的運動十、靜電的利用和防止,,,,〔新〕第二章 恒定電流 1 電源和電流2 電動勢 3 歐姆定律4 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路 5 焦耳定律 6 電阻定律 7 閉合電路歐姆定律 8 多用電表 9 實驗：測定電池電動勢和內(nèi)阻 10 簡單的邏輯電路,〔原〕第十四章　恒定電流一、歐姆定律 二、電阻定律　電阻率三、半導(dǎo)體及其應(yīng)用 四、超導(dǎo)及其應(yīng)用 五、電功和電功率&

6、#160;六、閉合電路歐姆定律 七、電壓表和電流表,,,√,√,√,√,,√,√,√,√,〔新〕第三章 磁場1 磁現(xiàn)象和磁場 2 磁感應(yīng)強度3 幾種常見的磁場4 磁場對通電導(dǎo)線的作用力5 磁場對運動電荷的作用力 6 帶電粒子在勻強磁場中的運動,〔原〕第十五章 磁場一、磁場　磁感線  二、安培力　磁感應(yīng)強度 三、電流表的工作原理 四、磁場對運動電荷的作用&

7、#160;五、帶電粒子在磁場中的運動　質(zhì)譜儀六、回旋加速器,,,,,,總的感覺,一、結(jié)構(gòu)方面：大體繼承了原教材的基本結(jié)構(gòu)和線索，對此，不會造成教學(xué)不適應(yīng)的問題。,二、內(nèi)容方面：新增加的知識內(nèi)容不多（傳感器、門電路）。而且在編寫這些新內(nèi)容時，注重基礎(chǔ)性、連貫性和可讀性，新教科書在知識上不會有大的困難。,三、理念方面：新教科書重視“過程“目標的落實，重視“情感”目標的體現(xiàn)，重視聯(lián)系學(xué)生生活、社會實踐和現(xiàn)代科技。如何在新教科書的基礎(chǔ)上通過

8、教師的進一步創(chuàng)造，在課堂教學(xué)中體現(xiàn)新的課程理念，這是實施新課程需要解決的最大問題。,（二）選修 3-1 教材分析和教學(xué)建議,各種守恒定律都是物理學(xué)的基本定律，它們不是在盲目摸索中得來的副產(chǎn)品，它是物理學(xué)家追求的目標。新教科書突出了守恒的思想，例如，力學(xué)中學(xué)習(xí)功和能的時候就是從“追尋守恒量”開始的。這里把電荷守恒定律作為一節(jié)，目的就在于此。 過去常把摩擦起電和感應(yīng)起電作為單獨的兩個知識點來處理，新書中它們從屬于電荷守恒定律。

9、編者要通過對這兩個現(xiàn)象的分析，使學(xué)生想到：電荷可能是守恒的。 對于元電荷的概念，最重要的是把握電荷量子化的思想，這是學(xué)生第一次接觸“量子化”，要為以后的學(xué)習(xí)做鋪墊。,為什么把電荷守恒定律單列一節(jié),大量事實表明，電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變。這個結(jié)論叫做電荷守恒定律（law of conservation of electric c

10、harge）。 近代物理實驗發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，帶電粒子可以產(chǎn)生和湮沒。例如，由一個高能光子可以產(chǎn)生一個正電子和一個負電子；一對正、負電子可同時湮沒，轉(zhuǎn)化為光子。不過在這些情況下，帶電粒子總是成對產(chǎn)生或湮沒，兩個粒子帶電數(shù)量相等但正負相反，而光子又不帶電，所以電荷的代數(shù)和仍然不變。因此，電荷守恒定律現(xiàn)在的表述是：一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變。它是自然界重要的基本規(guī)律之一。,電荷守恒定律的傳統(tǒng)表述和現(xiàn)在的表述

11、,在有效完成“電荷”教學(xué)的基礎(chǔ)上，學(xué)生能夠認識到，無論是摩擦起電還是感應(yīng)起電，其本質(zhì)都是微觀帶電粒子（如電子）在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移，而不是創(chuàng)造出了電荷。有了這樣的認識，就可以順利引出電荷守恒定律的傳統(tǒng)表述。對于這一表述在教學(xué)中需明確： 電中性物體中是有電荷存在的，只是電荷的代數(shù)和為零；“電荷的中和”是指電荷的種類和數(shù)量達到等量、異號，這時正、負電荷的代數(shù)和為零；“電荷的總量”是指電荷的代數(shù)和。 由此可見，如果能夠使學(xué)生正

12、確理解上述問題，就容易理解現(xiàn)在的電荷守恒定律了。 注意：關(guān)于正、負電子的湮沒轉(zhuǎn)化為光子等現(xiàn)象，在教學(xué)中不宜要求過高，可以告訴學(xué)生，這部分內(nèi)容以后還會學(xué)習(xí)，現(xiàn)在只要求學(xué)生體會到，隨著人類研究領(lǐng)域的擴大和深入，電荷守恒定律有了新的表述即可。,電荷守恒定律的傳統(tǒng)表述和現(xiàn)在的表述,這章的第1節(jié)給出了驗電器和靜電計的照片。靜電計實際上就是具有導(dǎo)電外殼的驗電器。靜電計的外殼與中間的金屬桿構(gòu)成了一個電容器，它們是電容器的兩個極板。與驗電器一樣

13、，指針（或金屬箔）張開的大小表示帶電的多少；對于電容器來說，帶電多少正比于兩板的電勢差，所以當它們分別與兩個導(dǎo)體相連時，可以由靜電計指針的張角判斷它們的電勢差。外殼是否接地對于顯示電勢差沒有影響，但有時可以增加實驗現(xiàn)象的穩(wěn)定性。 由于靜電計這個“電容器”的兩個極板太簡陋，受外界影響太大，極板間的電勢差與板上電荷量的關(guān)系比較復(fù)雜，所以靜電計只能用來定性地估計電勢差。,靜電計與驗電器有什么區(qū)別？,,科學(xué)定律的建立需要實驗事實，也

14、需要歸納，但不一定符合“大量數(shù)據(jù)—→歸納—→結(jié)論”這樣簡單的模式?？茖W(xué)家以廣泛的知識和深刻的洞察力為基礎(chǔ)進行的猜想，才是最有創(chuàng)造力的思維活動。 在18世紀中葉，庫侖定律發(fā)現(xiàn)的前夕，對萬有引力的研究已經(jīng)相當深入，人們已經(jīng)知道了反平方力的各種表現(xiàn)，例如，把質(zhì)點放到均勻物質(zhì)球殼中的任何一點，球殼對它的引力都是零。18世紀60年代，富蘭克林做了一個實驗：把一個帶電的軟木球吊在帶電的罐頭盒中，軟木球不受任何力的作用。另一位物理學(xué)家愛

15、普里斯特利據(jù)此猜測靜電力也與萬有引力一樣具有反平方的性質(zhì)。這里只能說是猜測，因為實驗條件并不一樣：罐頭盒并不是均勻帶電的球殼。在此同時，還有其他人由于不同事實的啟發(fā)，也在推測靜電力的反平方規(guī)律。 庫侖是在這樣的背景下進行他的扭秤實驗的。也就是說，實驗前他已經(jīng)對結(jié)果有了預(yù)測。現(xiàn)代人看他的原始資料，實驗數(shù)據(jù)與反平方規(guī)律之間有很大的差距，根據(jù)這樣的數(shù)據(jù)寫出靜電力的表達式，的確需要“勇氣”。 出于這樣的考慮，教科書用

16、的語言是，庫侖“通過研究確認”了現(xiàn)在周知的庫侖定律。,為什么沒有說“庫侖定律是由大量實驗歸納得到的” ？,以現(xiàn)代物理學(xué)的觀點看，場是一種物質(zhì)，但以數(shù)學(xué)的觀點看，如果某量是空間各點的函數(shù)，這個空間也可以定義為一個場。例如，某空間區(qū)域的各點都對應(yīng)一個矢量，那么這個空間就是一個矢量場。這個矢量場可以不涉及任何物質(zhì)實體。 定義電場的思路是這樣的：在一個電荷附近的任何一點，檢驗電荷會受力，力與電荷量的比值與電荷量無關(guān)，說明比值反映了空

17、間的某種性質(zhì)，于是就定義了電場。這樣定義的電場，可能是一種物質(zhì)實體，也可能根本就是一個數(shù)學(xué)工具，我們無法區(qū)分。因此，在這里可以提一提電場的物質(zhì)性，不必強調(diào)。我們沒有說服學(xué)生的理由，過于強求反而給人不說理的印象。只有在變化的電磁場中，也就是在研究了電磁波的能量流動，特別是研究了電磁波的動量之后，我們才有充分的理由說，電磁場是一種物質(zhì)。 第三章關(guān)于磁場的物質(zhì)性也是這樣處理的。,為什么本章沒有強調(diào)電場的物質(zhì)性？,各種勢能都是空間點

18、的函數(shù)，即一個點對應(yīng)一個確定的值，如果做不到，就不可能定義某種勢能。例如，在有摩擦的平面上把一個物體從基點O移到某點A，沿不同路徑運動時摩擦力做的功不一樣，這種情況下就不能在A點定義所謂的“摩擦勢能”。分析某種力做功的特點，就能知道是否“一個點對應(yīng)一個確定的（勢能）值”。強調(diào)這些，目的是使學(xué)生對于勢能有個清晰的認識。學(xué)習(xí)重力勢能時教科書這樣做了，學(xué)習(xí)電勢能時還要這樣做。教科書在這里以自己的行動滲透了科學(xué)態(tài)度的教育：說話、做事要講道理，要

19、合乎邏輯。 有這樣一個疑問：分析靜電力做功的特點要用掉一些時間，盡管這樣有利于科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度的教育，但是會不會影響學(xué)生解題的訓(xùn)練？ 其實兩者可以兼顧。分析做功特點時的主要運算是功的計算，還有就是“用不變的量代替變化的量”的方法。這些都是解題所需要的非?；镜募寄?，教學(xué)時不僅要想著目標――得到做功與路徑無關(guān)的結(jié)論；更要想著過程――功的計算。,為什么要討論靜電力做功的特點？,q 在沿直線從A移往B的過

20、程中（圖1.4-1 甲），受到的靜電力F＝qE，靜電力與位移AB的夾角始終為q，靜電力對q 所做的功為 W＝Fcos q· AB = qE· AM q 在沿折線AMB 從A 移往B 的過程中（圖1.4-1 甲），在線段AM 上靜電力對q 所做的功W1 = qE· AM 。在線段MB上，由于移動方向跟靜電力垂直，靜電力不做功，W2＝0。在整個移動過程中靜電力對

21、q 所做的功W＝W1 + W2。所以 W＝ qE· AM 再使q 沿任意曲線ANB 從A 移動到B（圖1.4-1 乙）。我們可以用無數(shù)組跟靜電力垂直和平行的折線來逼近曲線ANB。只要q的移動方向與靜電力平行，靜電力都做功，而這些與靜電力平行的短折線的長度之和等于AM 。因此，靜電力所做的功還W＝ qE· AM可見，不論q 經(jīng)由什么路徑從A 點移動到B 點，靜電力做的功都是一樣的。 由于移動電荷時靜

22、電力做的功與移動的路徑無關(guān)，電荷在電場中也具有勢能，這種勢能叫做電勢能.,新教科書要突出科學(xué)思想，其中重要的一條是通過做功研究能量。分析了靜電力做的功之后馬上就會自然地得到電勢能的概念，隨后，由于電勢能與檢驗電荷成正比，于是又得到了電勢和電勢差……先學(xué)電勢差則不便于落實“通過做功研究能量”的思想。 還有一個原因。對于現(xiàn)代的高中學(xué)生，能量已經(jīng)是熟知的概念，電勢和電勢差則相對抽象，先學(xué)電勢能再學(xué)電勢差也符合從具體到抽象的原

23、則。 電勢能作為能量家族的新成員，不僅豐富了對能量概念的認識，而且為電現(xiàn)象與其他現(xiàn)象之間的聯(lián)系提供了溝通的渠道。后面講到的非靜電力對電荷做功與電勢能的轉(zhuǎn)化就是一例。,,為什么按電勢能－電勢－電勢差的邏輯關(guān)系展開教學(xué)？,電 場 力,電場強度,電 勢 差,電 勢,電 勢 能,電場力的功,,,,,,,電場力做功與路徑無關(guān),,電 場 力,電場強度,電 勢 差,電 勢,電 勢 能,電場力的功,,,,,,,電勢定義：單

24、位正電荷由該點移到參考點（零電勢）電場力所做的功,,,定義: UAB＝WAB / q,,電 勢,電 勢 差,電 勢 能,,和重力與重力勢能類比,靜電力做功與路徑無關(guān)沒有證明,原教材中的有關(guān)知識鏈,電場力的功,電 場 力,電場強度,電 勢 差,電 勢,電 勢 能,電場力的功,,,,,,,試探電荷在電場中某點的電勢能與電荷量的比值跟試探電荷無關(guān),電場力做功與路徑無關(guān),電場中兩點電勢之差叫電勢差,試探電荷在場中某點受的電場力與電

25、荷量的比值跟試探電荷無關(guān),E數(shù)值等于沿場強方向單位距離的電勢差,E＝F/q,WAB＝EpA－EpB,φ＝Ep /q,,UAB＝φA－φB,U＝Ed,（簡單、和諧、統(tǒng)一、對稱）,●上述教材的設(shè)計有利于知識的類比：,在科學(xué)技術(shù)工作中，公式的作用不只是用來計算，它也用來反映物理量之間的關(guān)系，包括定性的關(guān)系。這兩個公式在教科書中正是起這樣的作用。影響電容的幾個因素的不同作用，通過公式可以一目了然。課程標準沒有要求這兩個公式，教科書也沒有這方面的

26、練習(xí)題，不必讓學(xué)生記憶，也不必利用它們進行運算。,由極板面積S和極板間的距離d計算平行板電容器電容的兩個公式和應(yīng)該要求到什么程度？,師生可以自行決定是否學(xué)習(xí)“做一做”和“說一說”欄目中的內(nèi)容。如果跳過去，對后續(xù)學(xué)習(xí)沒有直接的影響。 用傳感器做實驗，這是一個方向，教科書寫入這些內(nèi)容，表示編者的導(dǎo)向。由于各校和各位老師的情況不同，編者沒有把它們當做必學(xué)內(nèi)容。但是，應(yīng)該盡量創(chuàng)造條件做一兩個這樣的實驗，至少可以在學(xué)生的興趣小

27、組中試做。,怎樣處理“做一做”欄目中“用傳感器觀察電容器的充電和放電”這類實驗？,關(guān)于自由電荷在導(dǎo)體中做定向移動的原因，過去教學(xué)時總是說“……導(dǎo)體中有了電場……（于是）自由電荷發(fā)生定向運動”，沒有更多的話。這段解釋是正確的，但是實際教學(xué)中學(xué)生常問：導(dǎo)體中的電場不是為零嗎，怎么又有了電場？當然，“導(dǎo)體中電場為零”是有條件的――靜電平衡，不過學(xué)生的印象并不深刻，因為我們從來沒有處理過靜電不平衡的情況。如果稀里糊涂地過去，對于學(xué)習(xí)恒定電流這個

28、知識點沒有多大妨礙，但卻有悖于“物理要說理”這個科學(xué)態(tài)度教育的原則。 因此，教科書在這里往前走了一小步：有恒定電流存在時，電源兩極和導(dǎo)體內(nèi)的不同位置有電荷的堆積，使得導(dǎo)體內(nèi)的電場不是零；但這些電荷的分布是不隨時間變化的，因而電場也不隨時間變化，這個電場（恒定電場）的規(guī)律與靜電場相同。 關(guān)于恒定電場，學(xué)生知道這些就足夠了，不必分析導(dǎo)體內(nèi)電荷分布的具體情況，也不必分析電荷分布達到平衡的過程。讓學(xué)生具體知道哪些問題有待

29、將來解決是有益的，我們的教學(xué)不只為學(xué)生解惑，也要使學(xué)生更多地存疑。,為什么要引入“穩(wěn)恒電場”的概念？,從功和能的角度學(xué)習(xí)電動勢的概念,從能量轉(zhuǎn)化的角度看，電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1 C的正電荷在電源內(nèi)從負極移送到正極所做的功。如果移送電荷q 時非靜電力所做的功為W，那么電動勢E 表示為 E ＝W/q可以看出，電動勢也是用比值定義的物理量。,在過去的教學(xué)中我們說：“電源兩

30、極間電壓的大小是由電源本身的性質(zhì)決定的，為了表征電源的這種特性，物理學(xué)中引入了電動勢的概念”，就這樣把電動勢的概念直接交給了學(xué)生。從學(xué)知識的角度看，這樣做的確比較簡潔，但卻不能利用電源這個素材再一次強化“通過做功研究能量”的思想，而這點正是編者十分看重的，是科學(xué)方法教育的體現(xiàn)。 物理課程要使學(xué)生養(yǎng)成理性思維的習(xí)慣（價值觀的教育），凡是能講理的都要講。這并非是要求學(xué)生能夠重復(fù)教科書的論述，而是讓學(xué)生感受說理的過程。教科書

31、從非靜電力做功出發(fā)學(xué)習(xí)電動勢的概念，體現(xiàn)了“說理”這個科學(xué)態(tài)度。 “經(jīng)歷科學(xué)過程”的形式是多種多樣的：學(xué)生可以通過討論或?qū)嶒炚J識新的規(guī)律，可以通過閱讀來了解前人的工作過程……跟著教師的思路一環(huán)套一環(huán)地接受新的概念，也是經(jīng)歷科學(xué)過程的一種形式。,為什么要從功和能的角度學(xué)習(xí)電動勢的概念？,在用圖象研究電流與電壓的關(guān)系時，橫坐標和縱坐標各應(yīng)是哪個物理量？,原則上講，用圖象表示兩個物理量的函數(shù)關(guān)系時，橫坐標、縱坐標各表示哪個量

32、都可以。至于平時所說的“伏安特性曲線”，習(xí)慣上用橫坐標表示電壓。但是，新教科書中有些變通。 書中引入歐姆定律的思路是這樣的：演示實驗→電壓與電流成正比→斜率反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用→定義電阻。這段教學(xué)中，如果按習(xí)慣以電壓為橫坐標、電流為縱坐標，圖象的斜率是電阻的倒數(shù)，解釋起來麻煩一些。所以，教科書用圖象表示演示實驗的結(jié)論時，以電流為橫坐標、電壓為縱坐標；而在接下來的伏安特性的學(xué)習(xí)中又按習(xí)慣將橫坐標、縱坐標分別表示電壓、電流

33、。為了讓學(xué)生注意這個差別，圖2.3-2和2.3-3之間加了一個旁批做些說明,在用圖象研究電流與電壓的關(guān)系時，橫坐標和縱坐標各應(yīng)是哪個物理量？,串聯(lián)和并聯(lián)電路的知識線索,關(guān)于串、并聯(lián)電路的主要知識線索,,串、并聯(lián)電路的電壓關(guān)系,串、并聯(lián)電路的電阻關(guān)系,根據(jù)電勢差的概念理論分析,串、并聯(lián)電路的電流關(guān)系,,A,,,,,,,,B,C,D,根據(jù)“電荷分布穩(wěn)定”分析得出,導(dǎo)線上堆積電荷分布穩(wěn)定,導(dǎo)線內(nèi)恒定電場的形成過程,電流表和電壓表（及量程改變）

34、,建立電流表和電壓表的電路模型,,,,,,,,,,,第三節(jié)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路電壓表和電流表,一個電壓可讀的大電阻,一個電流可讀的小電阻,,,,為什么不從實驗引入串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的電流、電壓的關(guān)系？,初中物理教科書也涉及串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的電流、電壓的關(guān)系，那是通過實驗總結(jié)出來的。這套高中物理教科書以此為基礎(chǔ)上了一個臺階：根據(jù)電荷守恒的思想，分別得出串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中各點的電流的關(guān)系；又根據(jù)各點電勢的關(guān)系，分別得出兩種電路中的電壓

35、關(guān)系。 教科書這樣做的目的是使學(xué)生體會到，各個概念、規(guī)律都靠邏輯關(guān)系聯(lián)系著，物理學(xué)是一個自恰的體系。編者還考慮到，在初中物理及其他科學(xué)課程的學(xué)習(xí)中，關(guān)于科學(xué)認識的過程，學(xué)生往往形成一個圖景，那就是“實驗→科學(xué)規(guī)律、實驗→科學(xué)規(guī)律……”而實際的圖景比這復(fù)雜得多：人們以事實為基礎(chǔ)，總是力圖找出盡量少的幾個基本原理，再從這幾個基本原理通過邏輯關(guān)系解釋已知的事實（包括已知的科學(xué)定律）和預(yù)言未知的事實。不僅科學(xué)研究是這樣，日常生活中

36、也是這樣。所找到的基本原理是否正確，所建立的邏輯網(wǎng)是否合適，則靠其后的事實來檢驗。這就是所謂的公理化體系。 編者的這些努力，同樣出于落實科學(xué)過程教育的考慮。,電表的改裝應(yīng)該要求到什么程度？,電表的改裝不應(yīng)該做為一個獨立的知識點來處理。編寫教科書時的著眼點在于通過電表的改裝來復(fù)習(xí)歐姆定律，教學(xué)時也應(yīng)有這樣的考慮，可以把它做為歐姆定律的應(yīng)用來處理，與習(xí)題課有些相似。 第4節(jié)的練習(xí)題3涉及測電阻時電壓表的內(nèi)接和外接的

37、問題，是否要求太高？ 如果把電壓表的內(nèi)接、外接也做為一個知識點讓學(xué)生記憶，那么該記的東西就太多了。教科書在這里是把它做為歐姆定律在新情境下的應(yīng)用來處理的。教學(xué)的著眼點應(yīng)該在于基本規(guī)律的練習(xí)，絕對不要讓學(xué)生記憶××情況下應(yīng)該內(nèi)接、××情況下應(yīng)該外接。,高中物理的電學(xué)是否要求掌握混聯(lián)電路？,“混聯(lián)電路”不是一個規(guī)范的科學(xué)名詞，歷次教學(xué)大綱和課程標準以及歷年的教科書中都沒有這個名詞。無論初中

38、還是高中，如果出現(xiàn)多個電阻而且有的電阻之間相互串聯(lián)、有的電阻之間相互并聯(lián)，我們都要首先在最低層次上考慮兩個（或多個）電阻單純的并聯(lián)或單純的串聯(lián)；然后把它們當成一個整體，再考慮與其他電阻的關(guān)系。這時我們應(yīng)用的仍然是最基本、最單純的串聯(lián)和并聯(lián)的規(guī)律。不存在所謂的混聯(lián)的規(guī)律。,為什么要通過能量關(guān)系來引入閉合電路的歐姆定律？,在過去的教學(xué)中，閉合電路的歐姆定律是通過兒童滑梯的比喻引入的，從學(xué)習(xí)這個知識點的角度講，這樣引入比較簡單，學(xué)生容易接受。

39、但閉合電路的歐姆定律是一個很好的素材，它能夠充分體現(xiàn)功和能的概念在物理學(xué)中的重要性。既然學(xué)生已經(jīng)從做功的角度認識了電動勢的概念，這里仍舊通過功能關(guān)系的分析來建立閉合電路的歐姆定律，就是順理成章的事了。 能夠嫻熟地從功和能的角度分析物理過程，對于解決物理問題，以至對于應(yīng)考，都是很有好處的。,閉合電路歐姆定律的知識線索,《課程 標準》要求：“理解閉合電路歐姆定律”,教科書用理論分析的方法推導(dǎo)出閉合電路歐姆定律，以利于對該

40、定律的理解。,推導(dǎo)的核心過程是分析閉合電路以下三處的能量轉(zhuǎn)化 外電路： E外＝I2R t ① 內(nèi)電路： E內(nèi)＝I2 r t ② 電池化學(xué)反應(yīng)層： W ＝E I t ③,這需要一個清晰、合理、不斷深化的教學(xué)線索,,

41、電池化學(xué)反應(yīng)層E I t,內(nèi)電路 I2 r t,外電路I2R t,＝,＋,第2節(jié)課文●非靜電力移送電荷做的功等于其電勢能的增加量。●電動勢與非靜電力做功的關(guān)系 E＝W/q●練習(xí)題：根據(jù)電動勢計算非靜電力做功,,根據(jù)“電場力做功，電勢能減?。环庆o電力做功，電勢能增”分析閉合電路各點的電勢高低關(guān)系。,一個沿電流方向電勢高低變化的直觀圖,在圖中分清哪是內(nèi)電路、哪是外電路,在內(nèi)、外電路電勢降落處應(yīng)用焦耳定律,根據(jù)能量守恒推導(dǎo)出閉合

42、電路歐姆定律,通過路端電壓跟負載的關(guān)系理解歐姆定律,用斷路和短路兩種極端情況深化對定律的理解,,,,,,鏈2,鏈3,本節(jié)課的結(jié)構(gòu)和線索,鏈1,電阻定律的教學(xué)是怎樣體現(xiàn)科學(xué)探究精神的？,課程標準要求“探究決定導(dǎo)線電阻的因素”。教科書提供了兩個探究方案，一個是通過實驗分別研究長度、橫截面積、導(dǎo)體材料三個因素的影響；另一個是先通過邏輯分析研究長度、橫截面積的影響，然后通過實驗研究導(dǎo)體材料的影響。 提供不同的實驗方案，這是新

43、教科書從必修開始就做的努力，而第二個方案中的邏輯分析則表明科學(xué)探究并不等于做實驗。,把理論探討和實驗探究結(jié)合起來,——關(guān)于決定金屬導(dǎo)體電阻大小的因素的探究,a 和 b ：長度不同,探究方案一,a 和 c ：橫截面積不同,a 和 d ：材料不同,把理論探討和實驗探究結(jié)合起來,——關(guān)于決定金屬導(dǎo)體電阻大小的因素的探究,1. 理論分析導(dǎo)體電阻跟長度的關(guān)系；,探究方案二,,●一個導(dǎo)體，可以把它看成是由n段相同長度、橫截面積的同樣導(dǎo)體串聯(lián)而成的。

44、,2. 理論分析導(dǎo)體電阻跟橫截面積的關(guān)系；,●一個導(dǎo)體，可以把它看成是由n股相同長度、橫截面積的同樣導(dǎo)體并聯(lián)而成的。,3. 實驗探究導(dǎo)體電阻跟材料的關(guān)系；,●可以取不同長度、橫截面積、不同材料的導(dǎo)體進行實驗。（探究不同材料比例常數(shù)）,為什么歐姆表原理的討論比過去更深入？,對于歐姆表的原理，教科書的篇幅比過去多一些，但并不要求學(xué)生能夠回答“中值電阻是怎么回事”“表盤刻度為什么不均勻”等等這類問題。這樣做的目的，仍是以一個實際問題為藍本，讓

45、學(xué)生練習(xí)歐姆定律的應(yīng)用，也就是說，教師教的是歐姆表，心里想的卻是歐姆定律。如果學(xué)生記住了歐姆表的結(jié)論，只能用來解決歐姆表的問題，而掌握了歐姆定律，能解的問題卻廣泛得多。 通過真實的問題來學(xué)習(xí)基本的規(guī)律，是這套教科書的一貫思想。,5mA,R＝1.5/I -150,把學(xué)生的體驗跟物理知識的構(gòu)建結(jié)合起來,如果電流表10mA刻度標為“0Ω”，把5mA刻度標為150Ω”，把0mA刻度標為“∝Ω”，把其它電流刻度都按 R＝1.

46、5/I -150 轉(zhuǎn)換成電阻刻度，它豈不成了一個能直接測量電阻的儀器？,,142Ω,——電阻表,——關(guān)于電阻表的教學(xué),(2)調(diào)至滿偏后保持R1的值不變，在A、B間接入一個150Ω的定值電阻R2，電流表指針指著何處？ (3)若A、B間接另一電阻時電流表讀數(shù)為I，該電阻值R等于多少？,,,,,G,,,,,,,,,,,,5mA,R＝1.5/I -150,教學(xué)中還可以進一步配合真實的演示實驗，呈現(xiàn)習(xí)題的答案和刻度改裝的過程，把習(xí)題教學(xué)、實驗、

47、刻度改裝和新課教學(xué)融合在一個真實的、視聽同步的過程中。,把學(xué)生的體驗跟物理知識的構(gòu)建結(jié)合起來,,142Ω,圖中電源的電動勢1.5 V，內(nèi)阻0.5Ω，電流表滿偏電流10mA，電流表電阻7.5Ω，A、B為接線柱。 (1) 用導(dǎo)線使A、B 短路，此時，應(yīng)把可變電阻R1調(diào)節(jié)為多少才能使電流表達到滿偏電流？,一個例題,——關(guān)于電阻表的教學(xué),教科書只有單向傳遞信息的功能，它只能通過文字和圖形把信息提供給讀者，教科書無法收集讀者的信息，更不可能對讀

48、者的信息在教學(xué)現(xiàn)場中進行反饋。因此，有呼有應(yīng)的教學(xué)設(shè)計需要教師在教科書的基礎(chǔ)上進一步創(chuàng)造。本章“多用電表”一節(jié)，教科書為教師設(shè)計雙邊活動的教學(xué)過程提供了一個初步的框架。,讓學(xué)生在解決問題的探究過程中學(xué)習(xí)新知識,上圖中，甲、乙、丙分別是電流表、歐姆表和電壓表的示意圖。下圖是一個單刀多擲開關(guān)，通過操作開關(guān)，接線柱 B 可以接通1，也可以接通2或3?，F(xiàn)在要使 B 接通1時，能像圖甲那樣成為電流表，接通2時像乙那樣成為電阻表，接通3時像丙那樣成

49、為電壓表，這就成了一個簡單的多用電表。討論一下，這個多用電表的電路圖是怎樣的？請對照兩個圖，把它在下圖基礎(chǔ)上畫出來。,思考與討論,,,,,A,,,,甲,,,,,,,,,,乙,,,,,,丙,R1,R2,A,A,,A,,A,,,,,,,,,,,,,1,2,3,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,A,,,,,,,A,,甲,,,,,,,,,,,,乙,,,,,,丙,R1,R2,,A,,,A,,,6,,B,1,A,,,,,,,,,,,,,,,,,

50、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,G,2,3,4,5,,,,,,,,A,S,下面是一個多量程多用電表的電路示意圖，電流、電壓、電阻各有兩個量程。請談一談：開關(guān)S 調(diào)到哪兩個位置上多用電表測量的是電流？調(diào)到哪兩個位置上測量的是電壓？調(diào)到哪兩位置上測量的是電阻？兩個位置中哪個位置測量的量程大？ 在識別電阻檔和電壓檔電路時，可以把虛線框內(nèi)的電路當成一個電流表。,,說一說,E1,E2,,,第9節(jié)測定電動勢和內(nèi)阻的實驗是否有些陳舊？

51、,有的老師提出，現(xiàn)在的電壓表本身的電阻都很大，電源開路時用電壓表測量路端電壓，與電源的電動勢相差無幾，為什么第9節(jié)還要介紹那么陳舊的測量方法？物理教科書與技術(shù)讀本的任務(wù)并不相同。前者是使學(xué)生學(xué)好物理學(xué)并通過物理學(xué)的學(xué)習(xí)實現(xiàn)課程的三維目標；而技術(shù)讀本的目的是使讀者掌握一項技術(shù)，物理知識是為了學(xué)習(xí)技術(shù)而做的準備，或者是學(xué)習(xí)技術(shù)的副產(chǎn)品。通過第9節(jié)“實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻”這節(jié)課，學(xué)生可以更靈活地運用閉合電路的歐姆定律，可以再一次熟

52、悉用圖象處理數(shù)據(jù)的方法，還可以得到電學(xué)實驗中許多操作技能的的訓(xùn)練。因此，第9節(jié)的目的不只是交給學(xué)生一個測量電動勢的方法，它是落實三維課程目標的一個有機組成部分。至于用測量路端電壓的方法測量電動勢，在第7節(jié)已用黑體字指出：“斷路時的路端電壓（在數(shù)值上）等于電源電動勢，我們常根據(jù)這個道理測量電源的電動勢。”實際測量時可以根據(jù)需要和器材的具體情況選擇合適的方法。,“簡單的邏輯電路”要求到什么程度？,課程標準的要求是“通過實驗，觀察門電路的基

53、本作用。初步了解邏輯電路的基本原理以及在自動控制中的應(yīng)用?！睆闹锌梢钥闯觯旱谝?、這里的要求很低；第二、學(xué)習(xí)邏輯電路必須做實驗。 課堂上完成教科書中的演示，課后完成“問題與練習(xí)”中的題目，就能達到教學(xué)的要求。 這里的內(nèi)容也是為選修3-2中傳感器的教學(xué)做準備的。3-2里關(guān)于傳感器的學(xué)生實驗，多數(shù)都要借助邏輯電路才能完成。實際上，也只有做過3-2中關(guān)于傳感器的實驗后才能學(xué)好邏輯電路的知識。,●邏輯關(guān)系,●

54、符號,Y,,,Y,,B,第1節(jié)“磁現(xiàn)象和磁場”是否與初中的內(nèi)容重復(fù)？,這里有些內(nèi)容的確與初中相似，例如磁極、磁場、地球的磁性等。但作為研究磁現(xiàn)象的背景，不能沒有這些內(nèi)容。教學(xué)時第1節(jié)可以一帶而過，甚至可以只讓學(xué)生閱讀。為什么教科書沒有提“磁現(xiàn)象的電本質(zhì)”？“磁現(xiàn)象的電本質(zhì)”這個說法容易給人一個不準確的印象，好像物質(zhì)的電屬性比磁屬性更本質(zhì)一些。實際上，從微觀的角度看物質(zhì)，粒子的電荷與磁矩都是它們的基本屬性，不能籠統(tǒng)地說哪個更本質(zhì)。因此

55、，教科書中用“安培分子電流假說”作為這部分內(nèi)容的標題。,關(guān)于安培力和洛侖茲力，是否要求F = ILBsin θ和F = qvBsin θ這兩個公式？,教科書中的習(xí)題只要求計算導(dǎo)線方向（或粒子運動方向）與磁場方向垂直情況下導(dǎo)線（或運動粒子）所受的力，不要求計算一般情況下的安培力或洛倫茲力。 書中引入了F = ILBsin θ這個公式，目的在于介紹一個方法：把B沿導(dǎo)線方向和垂直于導(dǎo)線的方向分解，分別研究這兩個分量的作用

56、。這里實際上承襲了力學(xué)中已經(jīng)應(yīng)用多次的方法（有人把它叫做正交分解法）。這也是教科書重視科學(xué)方法教育的一個體現(xiàn)。關(guān)于洛倫茲力也是按照同樣方法處理的，這在該節(jié)的“思考與討論”中已經(jīng)體現(xiàn)。 附帶說一下，教科書在涉及安培力時避免使用“電流方向”這樣的用語，用的是“導(dǎo)線的方向”。原因在于電流不是矢量，平時所說的“電流方向”，與矢量在空間取向的意義并不相同。,—— 較系統(tǒng)、全面地學(xué)習(xí)物理學(xué)；強調(diào)研究思想和方法,習(xí)題設(shè)計上重視

57、3系列課程要求的定位,●洛倫茲力/,洛倫茲力的應(yīng)用/,洛倫茲力跟電場力的平衡問題,介紹科學(xué)發(fā)現(xiàn)歷史的目的：,重視物理學(xué)史的學(xué)習(xí),●認識科學(xué)發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ),●欣賞科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的智慧,●體會科學(xué)發(fā)現(xiàn)的價值,●學(xué)習(xí)科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的精神,奧斯特實驗背景,基本要求：,實驗——基本要求和多種方法相結(jié)合,△實驗原理：根據(jù)閉合電路歐姆定律，測出電路中除電動勢、內(nèi)阻以外有關(guān)物理量，利用圖象或計算，求出電動勢和內(nèi)阻。,△數(shù)據(jù)處理：用圖象分析時，什么表示電動勢？什么表

58、示內(nèi)阻？怎樣減小實驗的偶然誤差？,多種方法：,通過外電路U、I、R關(guān)系的變換，閉合電路歐姆定律可以寫成多種方式。因此，通過測量U和I、或者U和R、或者I和R都可以求得電動勢和內(nèi)阻。實驗方法的多樣性可以拓展學(xué)生的思路，可以避免死記實驗步驟，有利于靈活把握實驗原理，也有利于因地制宜選擇實驗器材。,●實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻,實驗——基本要求和多種方法相結(jié)合,●實驗：測定電池的電動勢和內(nèi)阻,統(tǒng)一、基本的實驗要求和靈活、多樣的實驗方法相結(jié)合