高中物理课程标准试用教材》介绍.ppt

高中物理课程标准试用教材介绍 人民教育出版社 2004.7 一、试用教材 的追求与特色 三个转移：独白对话 ；引起期待 引发思考；验证实验科学探究 三种统一：历史追向与现代审视；厚 重思想与轻松感觉；文字特色与图像 魅力 三个并举：实验观察与理性思考；探 究形式与探究精神；科学勇气与严谨 治学。 二 、 试用教材 的内容与意图 1、前言与绪论 u赵凯华 简介 u以学生自发性研究自由落体运动规律的故事，使学生接触 一个科学探究的事例 u目的在于使学生对于高中物理“学什么”、“怎样学”有 初步的感性认识 u物理学与人类文明 属绪论性质。分“物理学”、“ 物理学与其他科学技术”、“物理学与社会进步”和“物 理学与思维观念”、“物理学的未来”五个栏目 u特点是典型事例形成一些基本而重要的观念基础。 u物理学的未来 以汤姆孙的“新春献词”和德布罗意 物理学的未来 为线索，展示科学永远是一部未写完 的交响曲。 二 、 试用教材 的内容与意图 2、“第一章：运动的描述 ”总说明 u为什么先学习力学霍尔顿“无论从逻 辑上还是从历史上讲，力学都是物理学的基础 ，也是物理学及其他科学研究的典范力学 之于物理学如同骨骼之于人体” u为什么力学要先学“运动学”（1）亚 里斯多德“不了解运动就不了解自然”（2）物 理学发展的源头有两个是运动：落体与天体的 运动。 二 、 试用教材 的内容与意图 3、关于质点、参考系与坐标系 u质点概念的重要性首先在于它的建立揭示了“理 想模型”的必要性及一般原则。 u坐标系是参考系的数学抽象。从参考系抽象出的 坐标系的重要性在于强调一般性的科学方法 （1）把实际问题、抽象成物理模型（2）用数学 方法描述物理模型（3）寻求问题的解决 u为强调坐标概念的重要性，采用科学中通用符号 ，如：直线运动中用x表示质点位置，x= x2-x1 表示质点位移。 作为明确表示某一物理量变化 量的符号，不仅接收不难，且更易区分“某物理 量”与“该物理量的变化量”。 二 、 试用教材 的内容与意图 4、关于位移与矢量、s与x的优劣 u位移与路程的三点区别：唯一与不唯一；方向有无； 相加法则不同。 u“位移是矢量”与“矢量是什么” u基本要求：位移是矢量；思考与讨论：为矢量是什么作铺 垫。 5、关于速度、变化率与“极限”的思想 u速度概念，特别是瞬时速度概念的重要性只懂快慢是 生活，不是科学。 u速度是一种变化率 u瞬时速度是什么与变化率的极限 u关于“极限”的思想、术语与计算只重思想，不涉及 术语与计算： 为什么一定要用极限的思想定义瞬时速度？这样做并非出 于对严密性的偏爱。把一个变化的事物分解成很多小部分 ，每个小部分都可以看成是不变的，可以用比较简单的方 法去处理，再把各小部分的结果合起来，就得到整个问题 的解，这是近代数学物理中常用的方法。在现代信息技术 中，把模拟信号变成数字信号时，要分割、取样、量化， 实际上就是取极限的过程。所以，极限的思想已经不只是 个知识，它更是一种方法、一种观念，对于以后的学习甚 至科学思想方法的形成都是很重要的。 纯粹知识性的东西可以放到一生中的任何时候去学，但观 念性的、方法性的东西的确立，往往在一生中有个最佳时 机。这是编者在本书中十分看重极限等科学思想、科学方 法的原因。 二 、 试用教材 的内容与意图 二 、 试用教材 的内容与意图 6、关于加速度的处理 u加速度也是一种变化率及变化率的极限。 u加速度难在哪里？ u从变化率去理解加速度是科学的，也是可行的。 u科学漫步：变化率D、D、D/t 二 、 试用教材 的内容与意图 7、“第二章：匀变速直线运动的研究 ”的总说明 u不是在假定a不变后的公式（定义式）变形 u新思路（1）研究一种实际运动（2）测量v、t， 作出vt图，发现vt图为一直线 （3） vt图求加 速度（4）定义匀变速运动（5）分析求解这种运动， 得出：v=v0+a(t-t0) v=v0+at;x-x0= v0(t-t0)+a(t- t0)2/2 x= v0t+at2/2; v2-v02 =2ax u具体步骤1实验探究小车之vt关系；2分析 特点，求出vt关系； 3求xt关系和 vx关系 u特点(1)本质上是一种探究(2)提供了一种探究未 知规律时的一种典型思考方式，既有过程，又有方法 ；既有行为，又有思想；(3)避免了一种逻辑循环的嫌 疑 二 、 试用教材 的内容与意图 8、关于以定积分的思想求得x= v0t+at2/2 u从匀速运动vt图得出“位移与vt图线下矩形 面积”关系的猜想 u思考与讨论：如何参考匀速运动位移的特点，“ 估算”匀变速运动的位移x与v和t的关系 u以“化整为零，以恒代变”和“积零为整，再取 极限”的积分思想求得结果 ux= v0t+at2/2的结果固然重要，但更要重视“过 程与方法”的教学。这是新课程与过去课程的重 要区别 二 、 试用教材 的内容与意图 9、关于自由落体运动与伽利略对自由落体运动的 研究 u自由落体运动的研究是物理学的发端之一，也是 一种现实的重要运动。首先要解决三个问题及其 应用。 u伽利略对自由落体运动的研究是科学的分水岭， 其过程和方法光照后人。伽利略的科学勇气令人 钦佩。 u伽利略的科学精神和价值观永远激励我们 u伽利略的命运说明，没有学术的民主和思想的自 由，科学就不能繁荣。 二 、 试用教材 的内容与意图 10、“第三章：相互作用 ”的若干想法 u自然界的四种基本相互作用 决定了物质世界的一切 过程。这是一个基本观念。 u从重力是地球对地面附近物体的引力，逐步引入“ 万有引力”、“电磁相互作用力”、“强相互作用 力”和“弱相互作用力”，有所了解即可。 u力是相互作用的一种抽象。 u力的合成与分解既是解决一些较复杂问题的手段， 也为进一步理解矢量概念提供了实际事例。 u纠正了一个似是而非的表述：“作用在一个物体上 的力往往产生几个效果” 二 、 试用教材 的内容与意图 11、“第四章：牛顿运动定律 ”的几点说明 u牛顿第一定律是牛顿物理学的基石，不可一带而过 (1)提出了对整个物理学具有深远意义的三个概 念：相互作用力、物体的惯性和惯性参照系(2)推翻 了亚里士多德的旧观念(3)使牛顿从新的视角看待天 体的运动，发现引力定律。 u牛顿第二定律是牛顿物理学的核心(1)给出了a与 F、m的定量关系，提供了广泛检验的可能；(2)解决 了F、m的量度问题，与日常生活关系至深。 u本章第2 节叫做“探究加速度与力、质量的关系”，而 不叫做“探究牛顿第二定律”。 二 、 试用教材 的内容与意图 12、关于“物理实验”与“课题研究”及“课外读物 ” u自然界是沉默不语的，它不会自动告诉人们掩藏在 现象背后的本质、规律和内在联系。实验正是人们 与自然的主动对话，迫使自然作出回答，从而有所 发现和收获。实验技能和规范的学习是必要的。 u实验是利用理性分析来指导观察的方法。为了在实 验的基础上建立物理规律，还需要逻辑推理，包括 数学演算。一句话，实验技能与方法和理性思维是 不可分割的。 二 、 试用教材 的内容与意图 u科学探究与课题研究和物理实验既有联系又有区别 。从一个方面看，物理实验是某些科学探究、课题 研究的重要手段；从另一个方面看，也有一些实验 是为了验证已知规律和利用已知规律进行某些测量 。因此，不能因为强调科学探究而忽视物理实验在 物理教学中的独立地位。 u每个模块都有一个课题研究。它是学生发展自主学 习、合作学习、探究式学习的一种有效的方式。 u每个模块后附有课外读物书目，并对其内容和特点 作了介绍，以供学生选择阅读。 二 、 试用教材 的内容与意图 13、 “第五章：机械能守恒定律 ”的说明 u以往“功和能”讲述回顾与评价（1）先定义功及计 算式（2）一个物体能对外做功，就说它具有能；（3） “我们知道，各种不同形式的能量可以相互转化，而且 在转化过程中守恒”；（4） “在这种转化过程中，功扮 演着重要的角色” ；（5）举例说明，做功伴随着能量 的转化；（6）结论： “做功的过程就是能量转化的过 程。作了多少功，就有多少能量发生转化。功是能量变 化的量度” 。 u评价（1）定义功是为了定义能；（2）上述之（3 ）无根据，硬塞给学生的；（3）上述（4）、（5）举 例有据，但其后“作了多少功，就有多少什么能量发生 转化”则无据；（4）因而结论（6）无根据。 二 、 试用教材 的内容与意图 u新教材对能量和做功的理解与处理（1）在物 理学中，能量并不是由功定义的。能量的概念是 在人类追寻运动中“什么是守恒量”的认识中发展 起来的；（2）能量的概念之所以重要，就是因为 它是一个守恒量；（3）守恒关系是自然界中十分 重要的关系。 我们强调科学观念和科学方法的教 育，就要从中学时代开始加强学生对守恒关系的 认识；（4）功的概念起源于早期工业革命的需要 。当时的工程师们需要一个比较蒸汽机效益的办 法。在实践中大家逐渐同意用机器举起的物体的 重量与高度之积来度量机器的输出，并称之为功 ； 二 、 试用教材 的内容与意图 （5）19世纪初，法国科学家科里奥利明确地把作用 力和受力点沿力的方向的位移的乘积叫做“运动的 功” ；（6）所以，功的概念表示受力物体在运动 过程中，力在空间的积累作用；（7）当功和能量 这两个概念汇合之时，人们才认识到功的重要意义 在于它可以决定能量的变化，因而为研究能量转化 过程奠定了一个定量分析的基础 。 u处理1追寻守恒量；2功；3功率；4重 力的功和重力势能；5探究弹性势能；6探究做 功与物体速度变化的关系； 7动能和动能定理； 8机械能守恒定律； 9验证实验； 10能量与 能源 二 、 试用教材 的内容与意图 14、关于重力的功与重力势能 u思路（1）已知物体被举高而具有势能；（2）物 体的高度变化时，重力要做功；（3）认识这种势能， 不能脱离对重力做功的研究；（4）讨论从A到B三种 不同路径下重力的功，WG=mghA-mghB；（5）WG的 两个特点：与路径无关、大小与hA 、hB有关；（6）由 （5）知，mgh是一个具有特殊意义的物理量：它既与 重力大小相联系，又与高度相联系，恰与势能的两个 基本特征相联系相互作用力和相对位置，所以可 以定义：EP=mgh；（7）进而有：WG=EP1-EP2 。 二 、 试用教材 的内容与意图 u特点（1）认真分析WG与路径无关，是希望有助 于学生形成严肃认真的科学态度。我们不是鼓励学生 质疑吗？如物体从A到B ，不同路径下， WG不同，EP 应怎样算？ EP还有意义吗？物理教学应该培养学生“追 根问底”的习惯，提高逻辑思维能力；“自圆其说” 应该 是学习中起码的要求；（2）本书强调科学思维和研究 方法，用了比较高的观点俯视和处理问题。这些内容 只要求学生能够“跟”下来，并不要求学生去重复。也 许一段时间之后，他们记不清教科书中所写的内容了 ，但这样走过的路会在他们的心中留下印记，形成他 们的科学素质 二 、 试用教材 的内容与意图 15、关于弹性势能的探究 u通过探究，落实过程与方法和情感、态度与价值观的目标 u科学探究是通过学生自主学习的探索活动。变未知为已知 的一种学习过程。其中是否包含实验，不是本质特征。此 探究不含实验。 u思路根据既然功是能量变化的量度，既然重力势能表 达式是通过重力做功的分析得来，那麽自然会想到：通过 弹力做功的分析可以得到弹性势能表达式。 u前面所展示的极限思想派上了用场。 u重在过程与方法，对于EP=kx2/2无任何要求. 二 、 试用教材 的内容与意图 16、关于探究功与物体速度变化的关系 u企图通过实验，利用功能关系探究另一种能量(动能)及其表达式 u功与速度变化的测量是一个桥梁，因为EK与速度相关是EK之本 质特征，且已于1中认识了。 17、动能和动能定理 u上节探究结果： EK极可能与v2成正比 u实验并不可能解决一切问题，将实验思路变成一个理论性问题： m、F、l、与v1、v2关系，得出：W= mv22/2-mv12/2 u从上式看出(1) mv2/2很可能有特定意义(2)与v和m有关，即 与物体之动能EK有关(3)上节探究与之一致 u定义EK = mv2/2，进而有W= EK2-EK1 18、关于 “机械能守恒定律” 的处理 u以往以自由落体为例，得知机械能守恒，进而“人为” 地推广 u新教材在得到机械能守恒关系时，不涉及EK与EP的具体表达式， 所以更具普遍性。 19、“第六章：曲线运动 ”的一些说明 u“曲线运动速度的方向”之处理(1) 旧：两个圆周运动的观察 引出普遍结论；只是观察，有形象认识却无把握果真如此；缺少 过程、方法；(2)新：A. 保留旧;B.增加一个实验探究，不仅有观 察，还有行为和测量；C.配以理论分析：从平均 瞬时 ； 从割线切线 u“运动的合成与分解”与两个运动是否独立无关，只是研究时方便 与否而已 vv 二 、 试用教材 的内容与意图 二 、 试用教材 的内容与意图 u较之以往，向心加速度和向心力的教学有所加强(1)第一次 对于不在同一直线上的两个速度矢量进行分析，有一定难度； (2) 教材把这一分析细化为五个小步骤，化难为易；(3)向心加 速度用运动学方法引入，因而出现(1)中之问题，但此种方法教 育意义较大 u讨论了变速圆周运动和一般曲线运动的一些基本问题，以使学 生的科学视野不被封闭。 20、“第七章：万有引力与航天”的一些说明 u物理学的发端之一是人类对理解天体运动的追求。万有引 力定律的发现堪称这个过程的里程碑，谱写了人类揭示物 理规律普适性的宏伟史诗，展示了物理规律的简洁与和谐 。 二 、 试用教材 的内容与意图 u物理规律是有层次的。层次愈深，即规律越基本， 就越简单，其适用性也越广泛。万有引力定律就是 这样的物理规律。从历史到前沿，从天文到物理， 它是牛顿力学最成功、最精彩的部分 21、关于“科学足迹”与名人名言的作用 u本章“科学足迹”叙述了人类认识行星运动的历史， 把科学与历史、科学与艺术、科学与社会，以及科 学发展与思想解放等几方面很好地结合起来了。寓 意颇深，应引导阅读 。 二 、 试用教材 的内容与意图 u与整套教材一样，本章引用了许多名人名言马克 吐温“科学真是迷人。根据零星的事实，增添一点猜 想，竟能赢得那么多收获”，虽出自外行人之口，却 道出科学发现的精髓。冯劳厄“没有任何东西像牛顿 引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树立起 人们对年轻的物理学的尊敬。从此以后，这门自然科 学成了巨大的精神王国”颂扬了经典力学的成就 ；而萧伯纳“科学总是从正确走向错误”的调侃也不失 为对科学发展过程的一种幽默的表述；爱因斯坦“一 个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜”，则 是激励学生去进一步探索宇宙奥秘 二 、 试用教材 的内容与意图 u“科学漫步”的“黑洞”与旧教材不同。第一，明确提 出在黑洞问题上经典力学与实际情况是不一致的。 第二，介绍了黑洞探测的最新成果；第三，回答了 “人