教科版高中物理必修

1、教科版高中物理必修2编写说明与教材分析徐汉屏 王永生本文试就教科版高中物理必修2的编写修订作简要说明，并逐节对教材进行分析，希望对实际教学有所帮助。一、整体结构课程标准指出：在必修2模块中，“学生将通过机械能、曲线运动的规律和万有引力等内容的学习，进一步了解物理学的核心内容，体会高中物理课的特点和学习方法，为以后进一步学习打好基础，为后续模块的选择做准备。”为此，教科版必修2将该模块的教学内容分为以下五章来展开：第一章“抛体运动”；第二章“匀速圆周运动”；第三章“万有引力定律”；第四章“机械能和能源”；第五章“经典力学的成就与局限性”。作出上述安排，主要是出于以下考虑：1将“抛体运动”、“圆周

2、运动”与“万有引力”前移，有利于体现教材的逻辑了解。对照课程标准必修2的内容安排：一、“机械能和能源”；二、“抛体运动与圆周运动”；三、“经典力学的成功与局限性”（含“万有引力”）。教科版必修2是将“抛体运动”、“圆周运动”与“万有引力”放在了“机械能和能源”之前。必修1模块主要是两块内容：运动的描述、相互作用与运动规律，研究的内容主要是质点运动的基本规律以及力与物质运动的关系。从学生思维发展的角度和知识内在的逻辑了解来看，中间插入能量再回到曲线运动，显得比较生硬，而且学生在必修1中刚刚学习了力的分解与合成，这方面的基础有利于理解抛体运动中的运动合成与分解。而万有引力定律也涉及了力与运动的问题

3、，又与曲线运动相关。学完了运动，对各种不同运动中速度的理解，又将丰富和深化对机械能的理解。2将“经典力学的成就与局限性”后移，有利于教学内容的总结拓展。对照人教版必修2：第五章“曲线运动”；第六章“万有引力与航天”（含“经典力学的局限性”）；第七章“机械能及其守恒定律”。教科版必修2是将“经典力学的成就与局限性”单独列为一章，而且放在了教材的最后。最后以“经典力学的成就与局限性”作为高中物理必修1和必修2模块全部内容的一个总结，也是对力学内容学习的一个总结，可以让学生站在更高的角度来审视经典力学。“了解相对论”与“初识量子论”两节选学内容的安排，拓展了学生的视野。二、教材特色教科版必修2教材的

4、编写，力争体现以下特色：1重视情景创设物理教学要紧密了解学生的生活实际，从学生的生活经验和已有知识出发，创设生动有趣的情景，引导学生开展观察、操作、猜想、推理、交流等活动，使学生通过学习活动，掌握基本的物理知识和技能，学会从物理的角度去观察事物、思考问题，激发对物理的学习兴趣以及学好物理的愿望。为使学生较容易地进入状态，也便于教师解决备课时经常遇到的如何引入新课的问题，全书安排了大量的情景设置，主要有以下几类：（1）以图片创设情境例如：“曲线运动”图1-1-2形形色色的曲线运动；“圆周运动”图2-1-1圆周运动是一种常见的运动、图2-1-5闹钟与手表之争；“势能”图4-3-1吊起的重物具有重力

5、势能、图4-3-2高处的石头具有重力势能、图4-3-3被拦在高处的水具有重力势能；“动能 动能定理”图4-4-1与动能有关的现象；“机械能守恒定律”图4-5-2研究动能和势能的转化等。（2）以问题创设情景例如：“运动的合成与分解”对渡河问题的思考；“平抛运动”对滑翔机投送礼物的讨论；“功”对几种不同的做功过程及能量变化的思考；“能源的开发与利用”对运动员投掷标枪过程中做功及能量转化的讨论等。（3）以活动创设情境例如：“匀速圆周运动的向心力和向心加速度” 感受向心力等。（4）以导言创设情境例如：“圆周运动与人类文明”的导言；“天体运动”的导言；“万有引力定律”的导言；“万有引力定律的应用”的导言

6、；“人造卫星 宇宙速度”的导言；“功率”的导言；“经典力学的成就与局限性”的导言等。2突出科学探究“学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题。”这是课程标准规定的一项课程总目标。教科版必修2教材突出科学研究，旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，使学生在学习物理知识技能的同时，经历科学探究过程，学习科学方法，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。为使学生能经历探究过程，发挥主观能动性，积极参与，课文中设置了“实验探究”和“理论探究” 栏目

7、。（1）实验探究课程标准所说的科学探究包括“提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作”七个要素这类探究活动以科学实验为主要形式，我们称之为“实验探究”。教材设置的“实验探究”有：研究曲线运动的速度方向、研究曲线运动的条件、比较平抛运动和自由落体运动、研究斜抛运动、探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系、研究动能和势能的转化。教材还设置了如下“学生实验”：研究平抛运动、验证机械能守恒定律。另外，教材设置的“活动”栏目中，也有不少实验探究内容。如：运动的合成实验、感受向心力、研究合外力做功和动能变化的关系等。（2）理论探究除实验探究外，也

8、有不少探究活动则是属于纯理论性的探究，通常包括“提出问题、猜想与假设、思考与讨论、推理与论证、检验与评估、应用与实践、交流与合作”七个要素，我们称之为“理论探究”。教材设置的“理论探究”有：曲线运动的速度方向、平抛运动的分解、抛体运动中物体的机械能转化。另外，教材设置的“活动”、“讨论交流”、“观察与思考”栏目中，也有不少理论探究的内容。如：如何估测地球平均密度的活动、研究重力做功与路径是否有关的交流讨论、对小船渡河同时参与了两个运动的观察与思考等。3注重了解实际“关注科学技术的主要成就和发展趋势以及物理学对经济、社会发展的影响”；“能尝试运用有关的物理知识和技能解释一些自然现象和生活中的问题

9、”；“尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题”；“有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题”。这些，都是课程标准中规定的课程具体目标。教科版必修2无论在教学内容、习题选编与课外拓展中，都对生活、生产及科研方面的实际问题给予了较多的关注。（1）教学内容教科版必修2在教学内容的设置上，紧密了解实际问题，作为引入课题的情景、研究问题的载体和物理知识的应用。 引入课题的情景。例如：以形形色色的曲线运动实例引入“曲线运动”；以常见的圆周运动实例引入“圆周运动”；以“闹钟与手表之争”这一实际问题引入角速度概念；以“惊涛拍岸”、“龙卷风”等自然现象引入

10、动能概念等。 研究问题的载体。例如：以“小船渡河”实例研究运动的合成与分解；以“运动员沿斜坡滑雪”实例研究正功、负功的物理意义及合力的功；以“汽车过拱形桥”、“旋转秋千”、“火车转弯”等实例为载体分析圆周运动；以“动能和势能转化的实例” 研究机械能守恒定律等。 物理知识的应用。例如：以“神舟”五号飞船的绕地运动为背景，求向心加速度和向心力；以“预言彗星回归”、“预言未知星体”、“计算天体质量”等实例讲述万有引力定律的应用；应用动能定理计算在高速公路上行驶的汽车最小间距；应用机械能守恒定律讨论轻轨站台设置坡度的原因等。（2）习题选编在课后练习与章末习题的编制中，我们尽量摆脱传统的“抽象思辨”式的

11、习题编制方式，尽可能多地选择有真实物理现象和实际科技背景，与现实生活、生产和科学研究相了解的问题，也注意到训练培养和提高学生综合运用已有知识分析问题的能力。 了解生活实际。例如：第4页第3题画出伞边雨滴撒开后的俯视轨迹；第7页第2题对三峡库区船只航行的讨论；第12页第2题涉及汽车飞跃黄河问题；第18页第2题和第5题分别以飞机投放救援物资和汽车特技表演为素材；第23页第4题涉及自行车中的圆周运动；第29页第1题涉及旋转餐厅中顾客对向心力的感受；第40页第2题涉及200m赛跑和“魔盘”游戏；第67页第4题对弹簧门弹簧弹力做功与弹性势能变化的讨论；第80页第5题要求撰写停电对生活影响的短文；第82页

12、第5题、第9题分别涉及“蹦极”和跳高运动等。 了解生产实际。例如：第35页第4题涉及工厂中行车的运行；第63页第1题、第82页第8题则均以起重机起吊货物为背景等。 了解科研实际。例如：第48页第2题涉及大、小麦哲伦云间引力的计算；第51页中的4道题分别涉及地球、太阳、海王星和月球质量的计算；第54页第1题涉及太空实验室，第4、5、6题均涉及人造地球卫星；第56页第7题关于“人造环月宇宙飞船发射成功”新闻真实性的论证；第71页第1题涉及我国第一颗人造卫星“东方红”1 号等。（3）课外拓展教科版必修2的课外拓展内容大多安排在“发展空间”栏目，有课外阅览、问题讨论、物理在线、实验室等子栏目，其间设置

13、了不少实际问题。 课外阅览。例如：第4页“香蕉球”成因探秘；第48页卡文迪许测定引力常量的实验；第54页地球同步卫星；第80页永动机不可能实现等。 问题讨论。例如：第12页探究排球运动中沿水平方向近网扣球的最大速度等。 物理在线。例如：第16页查阅武器发射方式；第35页查阅公路、铁路弯道路面设计资料；第55页查阅世界与我国航天技术发展的历史和前景等。 实验室。例如：第24页观察解释自行车轮高速旋转时的现象；第35页感受“水流星”；第51页估测太阳的密度；第64页估测“引体向上”的平均功率；第67页估测人在水平路面上行走时克服重力做功的功率；第71页估测手上抛石块所做的功；第75页粗测压笔的小帽

14、时其内部弹簧弹性势能的增加量等。4渗透人文精神课程标准将“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”作为课程的三维目标。教科版必修2在凸显“知识与技能、过程与方法”的同时，注意人文精神的渗透，注意“情感态度与价值观”目标的达成，主要体现在以下几个方面：（1）关注物理学的发展历史例如：第9页介绍了早在300多年前伽利略就曾研究过平抛运动；第42页介绍了哥白尼的“日心说”；第43页介绍了第谷与开普勒对行星运动的观察和研究；第44页介绍了中国古代的宇宙理论；“万有引力定律”一节介绍了牛顿等科学家对发现万有引力定律所作的贡献，介绍了卡文迪许对引力常量的测定；“万有引力定律的应用”一节介绍了历史上对哈雷

15、彗星回归的预言，以及天王星、海王星的发现；第52页提到早在1895年，俄国宇航先驱齐奥尔科夫斯基在一篇名为天地幻想和全球引力效应的论文中，率先提出了制造人造地球卫星的设想等。这对于学生确立科学的唯物史观，学习科学家百折不挠的探究精神与实事求是的科学态度，都将起到很好的激励作用。（2）关注物理学对经济、社会发展的贡献例如，我们在第二章“匀速圆周运动”中专门安排了一节选学内容“圆周运动与人类文明”。这一节是站在人类社会发展的角度来观察、认识圆周运动，这是课程标准要求的STS的很好体现，体现了科学发展的人文与社会价值。这部分内容与高考还看不出有什么直接关系，但对学生了解人类文明史、物理与人类文明的关

16、系以及学习从多角度观察思考问题是很有益处的。（3）关注国内、外科技发展现状与趋势例如：在“人造卫星 宇宙飞船”一节提到了1957年10月4日，当时的苏联将第一颗人造卫星送入环绕地球的轨道，震惊了全世界；1984年4月8日，我国成功地发射了一颗地球同步轨道通信卫星，使我国成为少数几个能独立发射地球同步卫星的国家之一；介绍了中国国家航天计划；要求通过互联网了解经典力学对航天技术发展的贡献，收集关于世界与我国航天技术发展的历史和前景的资料，特别是有关我国“神舟”系列飞船载人航天、宇航员太空行走成功及登月计划的资料。这对学生增强振兴中华的使命感与责任感，增强将科学服务于人类的意识，会有较大的帮助。（4

17、）关注与物理学相关的热点问题例如：“能源的开发与利用”一节在给出“能量守恒定律”后，介绍了人类利用能源的历史，指出能源利用方式的改进极大地提高了劳动生产率，促进了人类社会的发展。同时，又进一步指出能源的短缺，以及能源的大量使用（特别是化石燃料的利用）引起了环境问题。这部分内容涉及能源、环保等社会热点问题，有助于学生提高社会责任感，确立科学发展观，增强人与自然和谐发展的现代意识。5方便自主学习在编写过程中，我们注意到，教材应该在符合课程标准的前提下尽量方便学生自主学习，而且不脱离当前实际（高考）。所谓方便学生自主学习，就是指学生在没有教师指导的情况下通过自学也基本能达到要求。如果能达到这一点，学

18、生自主学习方便，教师教起来也就不会困难。为此，我们在以下方面进行了尝试：（1）教材呈现形式灵活在教材的正文部分，我们设置了“实验探究”、“理论探究”、“观察思考”、“讨论交流”、“活动”等栏目，各栏目有不同的要求，它们相辅相成，对学生的自主学习发挥了不同作用：“实验探究”是要学生动手实验，探究实验现象，发现物理规律。“理论探究”是要学生基于一定情境，动脑思考，从理论层面上分析推导，得出科学结论。“讨论交流”、“活动”是要学生之间、师生之间互动，既有动手也有动脑。其中，各个“活动”要求不尽相同。例如：第33页的“活动”（图2-3-9小小甩干机）仅要求做，第50页的“活动”（如何估测地球的平均密度

19、）仅要求回答问题；第73页的“活动”（图4-5-4小球从斜轨上滚下）则要求又做又答。（2）课文旁注画龙点睛在编写中，我们在课文旁侧编排有“小词典”栏目或小注。这些在正文旁边的“小词典”与小注的作用如下： 名词解释。如第85页的“小词典”给出了自然观的解释“自然观指的是对自然界的总体看法”。 点睛之笔。如第20页“事实上转动物体上的每一点都在绕轴心做圆周运动”；第47页“你能认出真理，因为它既美又简单费曼（Richard Feynman）”等。 经典介绍。如第42页的小资料“哥白尼日心说的提出，”等。 总结性语言。如第49页“一个成功的理论不仅要能解释已知的事实，更重要的是能预言未知的现象”；第

20、85页“任何理论都有一定的适用范围。超出这个范围，随着科学技术及人类认识的发展，必将有新理论出现”等。 对正文的补充说明。如第61页“机器工作时，外界对机器做功的功率叫输入功率，机器对外界做功的功率叫输出功率。机器的机械效率”；第63页“若力F的方向与速度v的方向夹角为，则功率、力和速度的关系式为P=Fvcos”；第74页“运用机械能守恒定律解题时，我们不需要弄清斜坡的具体形状，也不需要了解电车沿斜坡运动的性质，这正是运用机械能守恒定律解题的优越性”；第78页“与非再生能源相对的是再生能源，再生能源消耗一些后，能在较短的时间内再产生，再出现，得到不断的补充”等。 启发式的提问。如第3页“要改变

21、速度方向，力的方向能否与速度方向相同？能否与速度的方向相反？力的方向应当与速度方向成怎样的关系才能使速度方向发生变化”；第32页“为什么火车转弯时要限定车速，既不能过大也不能过小”；第73页“你知道站台做成这样一个小坡有什么好处吗”等。（3）课后作业分层要求教材在每一节后还安排有“练习与评价”、“发展空间”栏目，体现了作业的多样性和分层性。课后作业的形式，除了常规的书面作业外，还有课外阅览、动手实验、资料搜索、社会实践等。如“机械能守恒定律”一节，安排了动手实验“粗测压笔的小帽时其内部弹簧弹性势能的增加量”。又如“经典力学的成就与局限性”一节，安排了课外阅览“牛顿的科学思想和科学方法”；资料搜

22、索（物理在线）“查阅相关资料，了解中国古代的力学成就及这些成就取得的年代，与西方同时代的情况做一比较在比较中你得到什么结论”；社会实践（走向社会）“在我们的日常生活中和其他我们所知道的范围内，经典力学有哪些应用”三类作业。“练习与评价”中的问题属于基本要求，可供全体学生使用；“发展空间”中的问题则属于较高要求，仅供有余力有兴趣的学生选用。（4）章末复习及时到位为了帮助学生建立良好的学习习惯，教材每一章后都安排有“本章小结”，并配以章末“习题”，便于学生在每章学习结束后及时进行反思与总结。三、修订说明为配合这次教科版高中物理教材在江苏部分地区试用，省教研室和省科技出版社组织人员专门对教材进行了认

23、真负责的审阅与修订。我们的修订原则是：贴近课程标准，保留原有特色，有利实际教学。特别是江苏此前全部使用人教版高中物理教材，教师已逐步适应人教版教材的编写风格与教学内容，我们不希望教材的变更对教学造成太大的冲击。这次修订的内容主要有：1降低了部分章节的教学要求（1）将部分章节的内容由必修改为了选修例如：将“斜抛运动”、“了解相对论”和“初识量子论”由必学改为选学。教材对这三部分内容的介绍都较详实，不宜要求全体学生掌握。改为选学后，若不作专题讲解，则可在讲平抛运动时适当拓展，介绍斜抛运动的分解方法，但不要求定量计算；至于相对论和量子论，可结合经典力学的局限性作简单介绍。（2）将正文中的部分内容移至

24、了“发展空间”例如：将“平抛运动”一节正文中的“探究排球近网扣球的最大速度”、“圆周运动”（原为“描述圆周运动”）正文中的“匀速圆周运动与一般曲线运动的关系”分别移至了该节的“发展空间”。2对部分教学内容作了适当调整（1）调整了部分知识的呈现顺序例如：原教材先提出向心力的概念，然后直接给出向心加速度公式，再由牛顿第二定律得出向心力公式。修订后，在提出向心力概念的基础上，用J2130向心力演示仪对“物体所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系”进行实验探究，得出向心力公式，再由牛顿第二定律得出向心加速度公式。这样调整，更具逻辑性，也更符合学生的认知规律。在“动能、势能和动能定理”的处理上，

25、原教材将“动能、势能”归为一节，然后讲“动能定理”，先概念，后规律。但“动能”和“动能定理”是密切了解在一起的，中间插个“势能”，总令人有割裂之感。为此，修订时将“势能”单列一节，而将“动能”和“动能定理”合为一节。“能量守恒定律”原附在“机械能守恒定律”一节内，这次修订时在“机械能守恒定律”一节中增加了“学生实验：验证机械能守恒定律”，为避免这一节内容过于庞大，故将“能量守恒定律”移至了下一节“能源的开发与利用”内。“万有引力定律的应用”一节原来先介绍“预言未知天体”，后介绍“预言彗星回归”，修订后按历史顺序倒了过来。（2）调整了部分章节的教学内容例如：“运动的合成与分解”一节中的“活动”，

26、由对小船渡河的讨论改为“运动的合成实验”。该实验是在一张白纸上，让铅笔笔尖靠着直尺沿横向移动，同时让直尺沿纵向移动，观察笔尖描出的轨迹。这样的“活动”较为直观。在讲圆周运动的向心力时，不再用绳系玩具赛车和螺母研究向心力的活动，代之以用J2130向心力演示仪进行研究。因为“绳系玩具赛车实验”不好控制，“螺母实验”则与前面的“感受向心力”活动重复。“圆周运动的实例分析”（原“匀速圆周运动的实例分析”）一节，原分为“自行车转弯做圆周运动的分析、汽车和火车转弯做圆周运动的分析、离心运动”，现改为“汽车过拱形桥、旋转秋千、火车转弯、离心运动”。这是因为，“自行车转弯”问题的受力分析难度较大（这里面有个“

27、进动”问题），“汽车过拱形桥”在最高点向心力由一直线上的力提供，难度相对较小；“旋转秋千”可结合圆锥摆，学生也感兴趣。“万有引力定律的应用”一节，原将估测太阳平均密度的内容分列在正文与“发展空间”中，这次修订将正文估测太阳平均密度的内容改成了估测地球的平均密度。3增删了部分文字、图片和习题（1）增删文字例如：“运动的合成与分解”一节原有“发展空间”讨论自行车气门芯的运动，该问题旨在说明运动合成与分解中两个分运动并不一定都是互相垂直的，但难度较大，与后续知识“平抛运动”的分解也无了解，故予以删除。“平抛运动”一节的“发展空间”原有“用碎纸片估测出原子弹爆炸威力的科学家”（介绍费米实验），但在冲击

28、波的影响下碎纸片很难说做的是平抛运动，故予以删除。在“圆周运动”一节删去了对线速度方向的“实验探究”，这是因为圆周运动的线速度方向完全可由曲线运动的速度方向直接得出，没有再次探究的必要。在“机械能守恒定律”一节增加了“学生实验：验证机械能守恒定律”，因为课程标准有这方面的要求。（2）增删图片例如：这次修订将原教材中的人物卡通画（讨论交流）全部删除，改成了文字叙述。因为在高中教材中使用卡通画来呈现讨论交流的内容，可能已不适合学生的年龄特点。“曲线运动”一节“曲线运动的条件”中关于速滑运动员的图片删除，因为图中速滑运动员做弯道滑跑时手撑地面，受力分析较复杂。“运动的合成与分解”一节将“机械地震仪示

29、意图”删除，因为该图可能在讲振动图象时出现更合适。在“人造卫星 宇宙飞船”一节增加了“中国国家航天计划示意图”，目的是引导学生关心祖国的科技发展，热爱祖国，热爱科学。（3）增删习题删去了一些难度较大的习题或重复的习题，如原第一章“习题”的第2题（涉及有风时飞机的飞行，难度较大）、原第三章“万有引力定律的应用”“练习与评价”的第5题（要求回答发现万有引力定律的几个阶段，与章末“习题”重复）。增加了部分习题，这主要是在章节调整后为弥补部分练习题量不足而设置，如“势能”一节的第3题；有的则是为加强重点内容而设置，如“机械能守恒定律”一节的第1题、第3题。尚有不少修订内容，恕不一一列出。四、教材分析下

30、面，分章节对教材做一简要分析。1第一章“抛体运动”课程标准要求：“会用运动合成和分解的方法分析抛体运动”；“关注抛体运动的规律与日常生活的了解”。本章分为四节：第1节“曲线运动”；第2节“运动的合成与分解”；第3节“平抛运动”；第4节“斜抛运动（选学）”。与人教版相比（曲线运动、质点在平面内的运动、抛体运动的规律、实验：研究平抛运动），主要区别在于：人教版以“烛块实验”展开对质点在平面内的运动（运动的合成与分解）的研究，而教科版则以“小船渡河”问题与“尺笔联动”活动展开。人教版将平抛运动实验作为应用性实验，而教科版则作为探究性实验。人教版将斜抛运动放在平抛运动之后简单提及，而教科版则单独列为一

31、节（选学）。（1）第1节“曲线运动”本节关键要解决两个问题：曲线运动的速度方向、曲线运动的条件。对于曲线运动的速度方向，教材首先要求学生观察图片（图1-1-3 砂轮切割钢材时，火花飞溅），让学生对曲线运动的速度方向有一个直观的认识。然后，设置了“实验探究”（图1-1-4 小球沿弯曲的纸带运动）和“理论探究”（图1-1-5 A点逐渐向B点靠近时，AB 割线的变化）。通过实验和理论分析，即可得出结论：质点在做曲线运动时，在某一位置的速度方向就是曲线在这一点的切线方向。曲线运动是变速运动。对于曲线运动的条件，教材设置了“实验探究”（图1-1-7 磁铁吸引钢球）。实验表明，当运动物体所受合外力的方向跟

32、它的速度方向不在同一直线上时，物体就做曲线运动。到此，本节的两个问题通过学生的活动已经解决（这一段如果学生自学，也并不存在太大的障碍）。最后的“讨论交流”实际是对学生学习曲线运动条件的“验收”。“发展空间”中的“化曲为直”提供了一种思维方法，揭示了曲线运动与直线运动的了解；“香蕉球成因探秘”则需结合流体力学的知识进行分析。两者均有一定的难度，仅供学有余力和有兴趣的学生阅读思考。（2）第2节“运动的合成与分解”本节内容是学生学习中的一个难点。尽管已有必修1模块“力的合成与分解”的基础，此处“运动的合成与分解”仍然是一个“难点”，又是一个重点。运动的合成与分解既可以理解为牵连运动问题，也可以说是一

33、种处理问题的方法（在后面两节中更主要的是把它作为一种方法），它属于思维层面的问题，不可能一蹴而就，所以只简单的从物体“参与”两个运动引入运动合成与分解的概念，不必过多地强调 “运动的独立性”。事实上，“运动的独立性”并不是普适规律。为此，教材首先设置了 “观察思考”（图1-2-1 小船渡河同时参与了两个运动），让学生从中得出物体“参与”两个运动，给出“分运动”与“合运动”的概念。接着，设置了“活动”（图1-2-2 运动的合成实验），让学生动手操作，寻找规律。通过观察与实验，得出运动的合成与分解遵循平行四边形定则的结论。此后，教材安排了关于小船渡河的例题，对小船垂直渡河进行了定量计算。

34、这一问题既与开头的“观察思考”相呼应，又是本节知识的巩固和应用。题后设置的“交流讨论”，是对渡河问题的进一步拓展。（3）第3节“平抛运动”平抛运动对学生来讲是很熟悉的。本节首先是对它进行“规范”，通过对乘坐滑翔机投送礼物问题的“观察思考”（图1-3-1），明确什么是平抛运动：物体具有初速度，只受重力作用（注意：没有特殊说明一律以地球为参考系，这在必修1中已有约定）。这些学生可自行完成。第二步，研究平抛运动的特点。首先，教材提出了几个问题，要求学生“讨论交流”：假如物体在空中被水平抛出后不受重力的作用，将会怎样运动？假如物体没有水平速度，松手后，物体将会怎样运动？以水平速度抛出一个物体，物体将如

35、何运动？启发学生利用运动的分解，将平抛运动转化为熟悉的、简单的运动。这是一个思辨的过程。接着，教材设置了两个“实验探究”，其一是用平抛竖落仪比较平抛运动和自由落体运动（图1-3-3），可得出结论：平抛运动竖直方向的分运动为自由落体运动；其二是研究平抛运动和自由落体运动的频闪照片（图1-3-4），使学生明确平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。当然，这种分解不是唯一的。最后，教材还设置了“理论探究”，引导学生对平抛运动物体进行受力分析，理解两个分运动的特点。这部分内容应是本节教学的着力点。第三步，总结平抛运动的规律。在明确平抛运动特点的基础下，得出平抛运动规律（公式）是

36、顺理成章的事，可由学生自己完成。另外，教材中只写出了合速度的大小和方向，没有写出合位移的大小和方向，这个问题可由学有余力的学生自己考虑（处理“在斜面上平抛一物体”的问题时，可能要用到）。“学生实验：研究平抛运动”与传统实验基本一致，勿庸赘述。有关实验及仪器可参考教师教学用书第3节中的“分析拓展”。该实验需单独占用1课时。“发展空间”中“探究排球运动中沿水平方向近网扣球的最大速度”是一个平抛运动规律的应用。值得注意的是：将排球看成质点并将排球的运动当作平抛运动处理，是对问题进行了简化。事实上，排球已不能看成质点，它的旋转作用至关重要；排球运动中空气阻力并未小到可忽略的程度（本章第1节“发展空间”

37、中关于香蕉球的内容涉及这个问题）；扣球手扣出的球往往不是水平方向而是斜向下方。如有学生有兴趣问到球被斜向扣出的问题，可告诉他选学下一节后看看能否找到解决方法。（4）第4节“斜抛运动（选学）”（略）2第二章“匀速圆周运动”课程标准要求：“会描述匀速圆周运动，知道向心加速度”；“能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力，分析生活和生产中的离心现象”；“关注圆周运动的规律与日常生活的了解”。 本章分为四节：第1节“圆周运动”；第2节“匀速圆周运动的向心力和向心加速度”；第3节“圆周运动的实例分析”；第4节“圆周运动与人类文明（选学）”。与人教版相比（圆周运动、向心加速度、向心力、生活中的圆周运动），

38、主要区别在于： 人教版先讲向心加速度，再由牛顿第二定律讲向心力；而教科版则先讲向心力，再由牛顿第二定律讲向心加速度。 教科版比人教版多了一节“圆周运动与人类文明（选学）”。（1）第1节“圆周运动”教材首先在“形形色色的圆周运动”中，让学生通过“观察思考”，观察图片、阅读文字，感受到要“描述”圆周运动离不开轴（圆心）和圆周。这是要达到的主要目的。接下来通过“讨论交流”，定义匀速圆周运动。按必修1中对匀速直线运动的思路，定义弧长与时间的比值为线速度。这个定义是粗略的。速度是矢量，弧长与时间都是标量。能力较强的学生肯定会发现这个问题，确切的定义要用到极限思想。 需要强调的是：匀速圆周运动中的匀速的“

39、速”实际指“速率”，因为仅是速度的大小不变，而速度的方向总在变化。此时有些学生会认为描述匀速圆周运动的快慢已有了初步的结果，教材从图2-1-5（闹钟与手表之争）的“讨论交流”中，再引出新的矛盾，指出在两个都做圆周运动的物体如果转动一周用时间相同，仅线速度这个物理量描述它就不够用了（或者说需要新的物理量），使角速度这个物理量适时出现，顺势提出周期这个物理量。弄清了概念，得出v、T之间的关系，一般不会成问题。教材正文最后一句话“利用v =R就可以化解闹钟与手表秒针针尖运动快慢之争了”是开放性的语言，怎么化解，要学生自己思考说明。“发展空间”中的“匀速圆周运动与一般曲线运动的关系”是引申到实际情形，

40、在处理曲线运动问题时，任一小段曲线可视为某圆周的一部分，这要结合到数学中的曲率半径概念。此处不作具体要求，只为学生以后继续学习打基础。（2）第2节“匀速圆周运动的向心力和向心加速度”本节开始的“实验探究”是要学生“体会”物体做圆周运动需要力的作用。并体会作用力的方向及影响作用力大小的因素。接着，通过对图2-2-2（匀速圆周运动的两个实例）的“讨论交流”，得出物体做匀速圆周运动时所受合力方向始终指向圆心，从而给出向心力概念，并说明：向心力可以由弹力提供，也可以由其他性质的力提供；可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供。为了揭示做匀速圆周运动的物体所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系

41、，教材安排了一个“实验探究”，实验所使用的装置（J2130向心力演示仪）如图2-2-3所示。该装置巧妙地将水平方向的力转化为竖直方向的效果进行显示，能够很好地进行实验演示，可以在以下三种条件下进行探究： 相同半径、相同转速（线速度或角速度）、不同质量； 相同半径、相同质量、不同转速（线速度或角速度）； 相同角速度、相同质量、不同半径（线速度）。实验前应向学生交代清楚向心力大小的显示方式，应在相同质量、相同半径、相同转速的情况下让学生观察显示的力是否相同。大小皮带轮可以有三种组合方式，应先通过实验让学生观察，大皮带轮转动一周，小皮带轮转动几周，从而知道它们的转速比。在实验基础上，教材给出了向心力

42、公式Fm2r和。其后的“交流讨论”（向心力的大小与半径成正比还是成反比），目的是加深对向心力公式的理解。最后，教材通过牛顿第二定律，由向心力公式得出了向心加速度公式，并设置了一道关于“神舟”五号飞船的例题，作为向心力公式和向心加速度公式的简单应用。“发展空间”中的“利用速度合成求向心加速度”从另一个角度对向心加速度公式进行了推导，可供学有余力的学生参考。（3）第3节“圆周运动的实例分析”教材安排了三个实例：汽车过拱形桥、“旋转秋千”和火车转弯。其中，汽车过拱形桥一般不是匀速圆周运动，为使问题简化，只讨论汽车过拱形桥最高点的情况，这时提供汽车向心力的两个力在一条直线上。“旋转秋千”可简化为圆锥摆

43、，做的是匀速圆周运动，但提供向心力的两个力不在一条直线上。火车转弯比“旋转秋千”更复杂，因为还有轮缘与轨道的挤压问题。对于汽车过拱形桥和“旋转秋千”，教材是以设问和叙述的形式展开的。实际教学时，汽车过拱形桥问题可由学生自行完成，“旋转秋千”问题可通过师生讨论共同完成。火车转弯的分析以“讨论交流”提出问题，并配以例题作具体分析。这里的难点有两个：一是哪些力提供火车转弯所需的向心力，二是圆心在何处？要引导学生具体分析，突破难点。在分析上述问题时，毫无疑问是把汽车、“旋转秋千”中的人（包括座椅）和火车均当作质点来处理，这一点要提醒学生。教材把离心运动也安排在这一节，是考虑到前面的分析得出的向心力都是

44、受一定条件限制的，实际问题中往往有另一面：提供的向心力不能满足运动的需要便会出现离心现象。（4）第4节“圆周运动与人类文明（选学）”（略）3第三章“万有引力定律”课程标准要求：“通过有关事实了解万有引力定律的发现过程，知道万有引力定律，认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探索未知世界的作用”；“会计算人造卫星的环绕速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度”。本章分为四节：第1节“天体运动”；第2节“万有引力定律”；第3节“万有引力定律的应用”；第4节“人造卫星 宇宙速度”。与人教版相比（行星的运动、太阳与行星的引力、万有引力定律、万有引力理论的成就、宇宙航行），主要区别在于： 人教版

45、将“太阳与行星的引力、万有引力定律”分为两节处理，而教科版则合二为一。 教科版在“万有引力定律的应用”中，增加了“预言彗星回归”的内容。（1）第1节“天体运动”这一节用历史事实说明万有引力定律发现的前期过程，这个过程主要包括地心说、日心说、第谷和开普勒的工作。首先安排的“讨论交流”是从总体看各种天体运动。从运动的相对性提出问题：是否有可能地球也在运动呢？如果天体和地球都在运动，它们的运动可能有什么特点呢？对这些问题的回答，托勒密的天文学大成说的是地球为中心的宇宙体系；哥白尼天球运行论说的是日心说，人类这一进步用了一千六百多年。在此处还加了一个“小资料”，说明科学的进步有时也要付出沉重代价。地心

46、说和日心说从参考系的观点来说似乎是一样的，有谁对谁错的问题吗？这一点教材没有明确提出，但在课后“练习与评价”的问题中反映出来。如学生有疑问，可请他们从必修1“运动的描述”一节中去找答案。这一节最后安排的内容是开普勒行星运动定律。在此，要学生从中体会到探索客观世界需付出长期艰苦的努力，从观测中获取资料并用科学的头脑进行分析才能不断取得成功。开普勒行星运动定律的具体内容只要求学生知道就行，同时认识到开普勒行星运动定律为牛顿的天体力学理论奠定了观测基础和有力支持。（2）第2节“万有引力定律”这一节从圆周运动需要向心力来引入。“讨论交流”栏目设置了几个问题，表面看似乎没有什么关系，但它的目的是要使学生

47、认识到它们之间有本质上的相同点：作用力都是万有引力（必修1中提到的四种相互作用中的一种），使学生认识和体会到地面上物体的运动与天空中星体的运动遵守相同的规律。在此基础上，由圆周运动的向心力公式和开普勒第三定律相结合，得出天体之间相互作用力与两质量之乘积成正比，与距离平方成反比。这一大段数学推导课文写得比较详尽，目的是要学生：将学过的知识融会贯通，进行应用；体会这一重大科学发现是几代科学家长期探索、研究的结果，确如牛顿所言：“如果我曾经看得远一些，那是由于我站在巨人肩膀上的缘故。”在得出万有引力定律公式后，引力常量虽然单列一小段，但仅介绍卡文迪许测量的结果和当代的数据，指出他们很相近。将“卡文迪

48、许测定引力常量的实验”及“月地”检验放在课后“发展空间”中，这是为了不增加难度和要求。若是对物理有兴趣和学有余力的学生，自己阅读“发展空间”中的这两段内容也很容易看懂，且会受益匪浅。应建议学生尽可能读一读。（3）第3节“万有引力定律的应用”万有引力定律的应用，含有两个方面的意思：人类用万有引力定律探索客观世界；学生用它解决一些人类已经解决但对学生来说还是未知的问题。本节主要针对自然界的天体运动部分，分三个方面：预言彗星回归；预言未知星体（冥王星、海王星的发现）；计算天体质量。前两小节更详细的过程可由学生上网查询。“计算天体质量”是要求学生掌握的，它的依据是星体做匀速圆周运动的向心力来源于它受到

49、的圆心处的星体的引力。首先，卡文迪许说自己的实验是“称量地球的重量”，这是为什么？已知地球半径R、重力加速度g即可算出地球的质量。随后是测量太阳的质量，最终的结论是：计算的是处于运动轨道圆心处的天体的质量，但需要测量一个绕它做匀速圆周运动的星体的运动周期和运动半径。“活动”（估测地球的密度）是计算天体质量的引申。由于万有引力定律及其应用中均大量出现星体间的距离r，学生对此会感兴趣：到底是怎么测量的？在“发展空间”（估测太阳的密度）中介绍了一种几何方法。可以看出，这一节对学生要求的重点内容是会用万有引力定律测算天体质量，并且明确需知道哪些物理量才能完成这个工作。（4）第4节“人造卫星 宇宙速度”

50、这一节是应用万有引力定律和先进技术解决人造天体的相关问题。教材以人类提出卫星设想到第一次实现作为本节的开始。人造地球卫星绕地球做圆周运动的向心力是万有引力，关系式是解决本节问题的关键，得出这个式子对学生来说已不陌生，是顺理成章的。课本对上式并未进一步说明，教师可适当引导学生分析：这个速度是卫星绕地球“运转”线速度的大小环绕速度；卫星的环绕速度与卫星本身的一切性质无关（如它的大小、质量、形状等），那与什么有关？如果发射一颗人造卫星，既想要它有高度又转得快行不行？（h、v、T三项中只能人为决定一个） 由上式进一步推导，就可得出第一宇宙速度（从得出的过程可知它是人造地球卫星的最大环绕速度）。“活动”

51、的推导，学生应可自行完成。在这里学生容易对“发射速度越大，环绕速度越小”产生疑问，可请学生暂时放一放，等学完下一章以后看看是否能够解决。第二宇宙速度和第三宇宙速度的定义与数值均不会构成问题。需要指出的是：这里的“计算”都是理想情况。实际的卫星发射过程要复杂得多，但仍遵守牛顿运动定律和万有引力定律。因课程标准中没有提到地球同步卫星，但它是航天技术中的一项重要内容，故在课后的“发展空间”中用一定的篇幅介绍它。可要求学生课后阅读。有兴趣的学生可根据和导出其距地面的高度。4第四章“机械能和能源”课程标准要求：“举例说明功是能量变化的量度，理解功和功率，关心生活和生产中常见机械功率的大小及其意义”；“通

52、过实验探究恒力做功与物体动能变化的关系，理解动能和动能定理，用动能定理解释生活和生产中的现象”；“理解重力势能。知道重力势能的变化与重力做功的关系”；“通过实验验证机械能守恒定律。理解机械能守恒定律，用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题”；“了解自然界中存在多种形式的能量，知道能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一”；“通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性，了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义”。本章分为六节：第1节“功”；第2节“功率”；第3节“势能”；第4节“动能 动能定理”；第5节“机械能守恒定律”；第6节“能源的开发与利用”。与人教

53、版相比（追寻守恒量、功、功率、重力势能、探究弹性势能的表达式、实验：探究功与速度变化的关系、动能和动能定理、机械能守恒定律、实验：验证机械能守恒定律、能量守恒定律与能源），主要区别在于： 教科版比人教版减少了“追寻守恒量”、“探究弹性势能的表达式”两节内容。 人教版安排了用橡皮筋拉小车的实验“探究功与速度变化的关系”，为介绍动能定理做准备；而教科版则在“动能和动能定理”中安排了“活动”采用打点计时器“研究合外力做功和动能变化的关系”，得出动能定理。（1）第1节“功”本节开始的情景是3张图片（图4-1-1），可通过“观察思考”提出问题，要求学生回答。这里设定的前提是：学生知道力做功的问题；学生知

54、道能量转化。功和能量转化这两个概念在初中都已初步建立，不再重新严格定义。从“观察思考”中得出：有力对物体做功，物体的能量就发生变化。但“功是能量转化的量度”是不能仅由这几个图片分析就能得出的，“大量实验事实表明”这句话就至关重要了。第二步是如何计算功、如何量度能量的转化。教材安排一个“活动”，讨论力和位移成夹角情况下的做功，要求学生用以前学过的知识（初中物理中功的计算和必修1中力的分解），通过自己的努力来回答“活动”中的问题。这一步学生大都可以完成，在这里教师要提示学生：这里计算的是“力”的功，图中的物体受不受摩擦力不清楚，但并不影响恒力F的功的计算。由此得出恒力做功的计算式。“功的正负 合力

55、的功”这一段先由恒力做功的计算式出发，说明功有正功与负功之分；接着安排了一个“活动”，要学生分析一个具体实例，从中体会力做正、负功的条件及正功、负功的物理意义，体会合力的功与各分力的功之间的关系。（2）第2节“功率”生产、生活中经常遇到机械、电器的功率问题。起重机是在建筑工地和码头常见的机械，其搬运货物有质量不同和快慢不同从此引入表示做功快慢的物理量：功率。教材这一段相当于对初中物理内容的复习。紧接着的“讨论交流”（为什么快步上楼时人会气喘吁吁，而慢步上楼却不会？老年人上楼为什么比年轻人上楼要慢些？）可以引起学生的极大兴趣。对于其中提出问题的回答要分析：第一个问题是对同一个做功的物体（此处是人

56、）两种不同做功情况的比较；第二个问题是对两个不同做功物体的比较。从物理学的角度来说，人做功与机械做功都是力在做功。“功率的含义”最后一段叙述给出了三种功率：额定功率、实际运行功率以及输出功率。要使学生理解它们的关系。“功率、力和速度之间的关系”是让学生对功率的讨论、理解达到一个更高的层次。得出公式P=Fv并不太困难，由此要进一步理解平均功率和瞬时功率。至此，共出现了5个“××功率”。对这一段中的“讨论交流”问题要进行互动，要提示学生用规范的语言，用前面的5个“××功率”来说明，以加深学生对它们的理解及用以解决实际问题的能力。最后的例题学生可自学。“发展空

57、间”中估测“引体向上”的平均功率是个有趣的小“实验”，引体向上的快慢反映了人体的输出功率，可让学生进行实际测量估算。（3）第3节“势能”由于“能”的准确定义较为困难（尤其是后面学生还要在选修系列中学习热力学第二定律，显然以“做功的本领”来定义就很不准确和不够科学），课本回避了“能”的定义，而直接说“势能”（把“能”视为已知）。对于重力势能，其粗浅定义在初中物理已有。“讨论交流”必须要做好，由对图4-1-4（两种方式下楼）的讨论就可以回答第一个问题（重力对你做的功是否相等）。第二个问题（重力做功跟物体运动的路径是否有关）具有概括性，仅由个案不能说明，接着是进一步讨论比较三种不同路径重力的功：物体

58、沿倾斜直线运动；物体沿竖直线和水平线运动；物体沿曲线运动（提示学生采用“微分法”）。最终，用“功是能量的转化”来理解WG= mgh1mgh2，得出重力势能的表达式Ep= mgh。关于“重力对物体做功，物体的重力势能会发生变化吗？怎样变化？”的“交流讨论”，目的是让学生得出“重力做功与重力势能变化的关系”。“弹性势能”的内容课程标准没有具体要求，但为了使以后学习选修3系列的学生在知识上得以衔接，加了这一小节，仅作定性介绍。“势能是系统所共有的”是要给学生一个初步认识，对后续的学习有用。（4）第4节“动能 动能定理”关于“动能”，教材开头出示了“与动能有关的现象”的图片（图4-4-1），希望学生通过它们以及日常生活经验明确：物体有速度才有动能。这里，动能的相对性暂不作要求，如有学生从