高中物理选修3-1模块教学指导意见解读

1、高中物理选修3-1模块教学指导意见解读 高中物理选修3-1的内容包括两场（电场、磁场）一路（电路）。对本模块的教学要求，在教学指导意见中已经作了较为详尽的阐述，再将其中一些条目进行解读。第一章 静电场第一节 电荷及其守恒定律l 知道电荷的种类和电荷相互作用的规律课本中关于正、负电荷的规定不必要求学生记住，故不宜让学生解答如下习题：用_摩擦过玻璃棒带的是_电。l 了解原子呈中性的原因教材中只说明原子呈电中性，没有特别指出物体带电和不带电的机制。考虑到我省初中科学没有静电知识，所以，教学时需要补充这方面的内容。l 理解电荷守恒定律接触起电知识在课本中没有提及，但考虑到许多问题都会涉及带电的物体与不

2、带电的物体相接触，以及带电的物体与带电的物体相接触，电荷重新分布的问题，所以，教学中应当补充这方面的知识，并用电荷守恒定律进行分析。电中和作为一种特殊的电荷重新分配的现象，学生在以后的学习中会经常接触到（例如电容器放电的过程就是正、负极板异种电荷电中和的过程），可以让学生应用电荷守恒定律进行分析。l 不要求了解正负电子湮灭现象和光子概念课本中介绍了正、负电子湮灭现象和光子的概念，考虑到光子、正电子等概念学生还很生疏，为了减少不必要的麻烦，教学时不必要求学生分析正负电子湮灭现象。第二节 库仑定律l 知道库仑定律的内容及适用条件，会用库仑定律进行简单的计算l 了解点电荷概念，体会科学研究中的理想模

3、型方法库仑定律的适用条件应当在教学过程中强调，而不应在得出定律之后再来说明。要把定律建立的过程设计成一个探究的过程。问题：电荷之间的相互作用力究竟跟哪些因素有关呢？猜想：可能跟两个带电体的电荷量有关； 可能跟两个带电体之间的距离有关； 可能跟两个带电体的形状有关； 可能跟空间的介质有关。简单化：不考虑形状：点电荷； 不考虑介质：真空。本节教学要突出科学家探究科学的思想方法： （1）对问题的简化：点电荷；真空。（2）类比猜想。（3）巧妙的实验设计。要启发学生：你想想，点电荷之间的相互作用力F与电荷量q1、q2以及之间的距离成什么关系呢？要引导学生进行类比：两个质点之间的万有引力（平方反比）两个点

4、电荷之间的静电力可能也遵守平方反比规律。l 了解库仑扭秤实验及其所蕴含的设计思想库仑实验巧妙的设计思想：（1）发明了库仑扭秤，将微小电力的测量转化为角度的测量，很好地实现了小量的放大；（2）利用两个相同金属球电荷等量分配的原理，很好地控制了带电体电荷量的成倍变化；（3）把装置放在封闭的容器里，防止外界的干扰。l 利用库仑定律公式求解静力学问题,只限于运用直角三角形知识l 利用库仑定律公式与其他动力学规律，求解力学与电学综合的问题，只要求所受各力在同一直线的情形这两条说明对涉及库仑力的静力学问题与动力学问题分别在难度上做了一些限制。第三节 电场强度l 了解试探电荷的作用，理解对试探电荷量和试探电

5、荷尺寸的要求试探电荷是一个理想化的模型，用试探电荷研究电场的性质的过程，实际上是一个思想实验的过程，因为所有利用试探电荷的操作都只是在思想中进行的。试探电荷是量度电场强弱的工具，跟其他量度工具一样，它的引入可能会对量度的对象产生影响。教学时可以利用类比的方法帮助学生认识这一道理。例如，将一根直尺插入杯内以测量水的深度，直尺的插入会改变水的深度。为了使尺的插入不致于影响测量结果，应当要求尺子极细。同样，要使试探电荷引入不致于影响原来的电场，应当要求试探电荷的电荷量极小；为了能够精确地测出某个点的电场强度，试探电荷的线度要极小。l 经历场强概念的建立的过程，进一步认识用比值定义物理量的方法用比值定

6、义物理量，是物理学常用的一种方法，学生在以前也已有所接触，而在以后还要频繁接触。例如，电势和电容的定义，电阻和电阻率的定义，磁感应强度的定义，等等，所以，应使学生有对这种定义方法有比较深刻的理解。应使学生通过思想实验过程看到，在电场中某一个点放入不同的试探电荷，电荷受到的电场力不同，但电场力与电荷量的比值F/q相同，比值F/q的大小与放入的试探电荷无关；在电场中不同的点，放入不同的试探电荷，比值F/q不同。所以，比值F/q反映的是电场本身的性质。l 不要求了解电磁场的产生机理，本节不要求了解电磁场关于电磁场，教材是为了说明电场具有物质性而引出的。但其实这种论证的理由并不十分充分。因为有限的速度

7、，在空间传播，具有能量，机械波也是如此（关键是能够在真空中传播，不需要介质，因为它本质是一种物质）。考虑学生对这一点理解起来并不容易，教学时可以回避。第四节 电势能和电势本节从能的角度研究电场，研究电场能的性质。应使学生认识到，电荷放在电场中，要受到电场力的作用，我们从力的角度研究了电场，引出了电场强度概念。同样，电荷放在电场中，具有与电场力相关的能，电荷在电场中移动时，这种能会随之改变。所以，可以从能的角度研究电场。从能的角度研究电场的好处是：能是标量，其运算比矢量运算要容易些。能在转化时总量是守恒的，能量守恒对于问题的解决会带来许多便利。但是，能量是比力的更为抽象的概念，所以，教学时，要作

8、三个类比，一是电场力做功与重力做功进行类比都与路径无关，因此可以引出势能概念；二是电势的定义与电场强度的定义进行类比都采用比值定义法，定义式具有相同的形式；三是等势面与电场线的类比都有直观描述电场的方法。l 了解电势概念及单位，知道它的定义式，理解与p、q无关在教材中，公式虽然不像公式那样详尽地阐述其定义的过程，但两者的定义方式是一样的，都是用比值法进行定义的。虽然电势与Ep、q无关，但Ep却与和q有关。电荷在电场某处电势能的高低，不但该处电势的高低有关，跟电荷量的大小有关，还跟电荷的性质有关。正电荷在电势高的地方电势能较大，负电荷在电势高的地方电势能较小。l 理解电场线的方向与电势高、低之间

9、的关系对电势的变化，可以从电场力做功，电势能变化角度，进行完全归纳推理，即：正电荷沿电场线方向移动，电场力做正功，电势能减小，电势降低。负电荷沿电场线方向移动，电场力做负功，电势能增大，电势降低。 可以让学生利用电场线方向与电势变化的关系推理：若取无穷远处电势为零，则正电荷电场的电势为正，负电荷电场的电势为负。l 不要求用等势面去推断电场的强弱和方向AB等势面与电场线是从不同的角度，用不同的形式来描述电场的，它们都可以描述电场的强弱和方向。电场线切线的方向就是电场强度的方向，电场线的疏密反映电场的强弱。等势面与电场的方向垂直，电势降低的方向即为电场的方向，等势面疏密反映电场的强弱。但教学中并不

10、要求学生利用等势面判断电场的强弱和方向。如：例 根据图示的电场线和等势面分布（同一图中相邻的等势面之间的电势变化量相同），判断A、B两点的电场强度的大小。第六节 电势差与电场强度的关系l 掌握匀强电场中场强与电势差的关系式要防止出现一些不适宜用公式U=Ed求解的习题。例 在水深超过200 m的深海，光线极少，能见度极低。有一种电鳗具有特殊的适应性，能通过自身发出生物电，获取食物，威胁敌害，保护自己。若该电鳗的头尾相当于两个电极，它在海水中产生的电场强度达到104 V/m，可击昏敌害。身长50 cm的电鳗，在放电时产生的瞬间电压可达（ ）A10 V B500 V C5000 V D10000 V

11、l 不要求了解电场强度的方向就是电势降低最快的方向这是对电场强度方向与电势变化的关系这一知识作出了限制。沿着电场强度的方向，电势降低。但电势降低的方向有许多，沿不同的方向降低的快慢并不相同，电场强度的方向正是电势降低最快的方向。考虑到这一知识在教学中有两个难处：一是要从匀强电场的分析中得出这一结论，再推广到一般的电场；二是这里所谓的最快是指电势相对于空间的变化率，即电势梯度，而不是相对于时间的变化率。第七节 静电现象的应用l 不要求计算感应电荷的场强和静电力l 不要求应用“处于静电平衡的导体是个等势体”解决有关问题根据这两条限制，以下习题都是不适宜的。例1如图所示，在真空中把一绝缘导体向带负电

12、的小球A缓慢地靠近(不相接触)时，下列说法中正确的是（ ）A.导体两端的感应电荷越来越多 B.导体内部场强越来越大C.导体上的感应电荷在B点产生的场强大于在C点产生的场强D.导体上的感应电荷在B、C两点产生的场强相等例2 在上题中，如果用一根导线将B、C相连，则A有电流从B通过导线流向CB有电流从C通过导线流BC导线上没有电流通过D无法确定导线上有无电流通过+例3 如图所示，一个不带电的球形导体放在一个正点电荷附近。在下面的四个图中，电场线分布的画法没有明显错误的是第八节 电容器与电容l 经历影响平行板电容器电容因素的探究过程，体会其中蕴含的控制变量等思想方法 这是一条关于科学方法教育方面的要

13、求。要让学生认识到，本实验控制极板的电荷量不变，而这个条件的获得是近拟的。这是因为，由于电容器的极板与静电计相连，静电计的指针偏角发生变化，表明静电计带的电荷量发生变化，也即电容器所带的电荷量发生变化。但由于静电计指针所带电荷量远远少于电容器极板所带电荷量，所以，可以认为电容器极板所带的电荷量保持不变。第九节 带电粒子在电场中的运动l 示波管问题的分析与计算不涉及两个偏转电极同时加电压的情形l 解决带电粒子偏转运动问题只限于垂直电场方向入射且偏转电极加恒定电压的情形第一条限制使带电粒子的偏转运动限定在二维的运动；第二条限制要求的是“加恒定电压”，所以，有些在短时间内电极间的电场视作匀强电场的问

14、题，也应不作要求。ld例在真空中速度为v=6.4107 m/s的电子束连续地射入两平行极板之间，极板长度为l=8.010-2 m，间距为d=5.010-3 m，两极板不带电时，电子束将沿两极板之间的中线通过，如图所示。在两极板上加一50 Hz的交变电压u=U0sint，如果所加电压的最大值U0超过某一值Uc时，开始出现以下现象：电子束有时能通过两极板，有时间断，不能通过。（1）求Uc的大小；（2）求U0为何值时才能使通过的时间 (t)通 跟间断的时间 (t)断 之比为(t)通：(t)断=2：1。第二章 稳恒电流第一节 电源和电流l 了解电源使电路形成电流的机制只要初步了解电源在在极积累了一定的

15、正负电荷，使两极之间保持稳定的电压，于是在导体内部产生一个电场，从而使电荷在导体内部定向移动。但并不要求细致地讨论，在导线的内部，这个电场的方向与导线平行。l 不要求计算液体导电时的电流根据这一条的限制，不要给学生求解类似如下的问题：在电解液中，有多少正离子通过某截面，从多少负离子从反方向通过某截面，求电路中的电流。l 不要求解决与导线内部自由电子定向运动速率相联系的问题课本中的例题可以采用，让学生学习推导的方法，构建一个柱体，确定研究对象，导出定向运动的速率。但不要求学生求解有关问题。学生实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线本实验安排学生分组在课内进行，但由于所用的时间并不长，建议采用随堂实验的方

16、法。本节教学中，只要求认识伏安特性，不涉及电阻的变化，电阻随温度的变化在学习“电阻定律”时再讲。学生学习了电阻率随温度变化的知识时，可以让学生回过头来解释小灯泡的伏安特性。第四节 串联电路和并联电路l 会推导串联电路和并联电路的总电阻公式，并会用来进行有关计算浙江省初中科学教材中，没有出现串联电路和并联电路的总电阻公式。因此，应当要求学生利用串并联电路电流、电压的关系，以及欧姆定律进行推导。得出电阻计算公式之后，还要引导学生推导出串联电路的电压分配关系、并联电路的电流分配关系，并熟练掌握。l 了解简单的混联电路及其简化方法对于混联电路，主要是让学生知道处理混联电路的方法：将混联电路转化为简单的

17、串、并联电路，没有必要给学生十分复杂的混联电路，让学生陷入繁复的运算。l 能定性分析电流表和电压表的内阻对电路测量的影响电流表和电压表的内阻对电路测量的影响，原因在于电流表的内阻并非为零，电压表的电阻并非无穷大。但只要求只作定性的分析，而没有定量的要求。可以让学生分析电流表测量电流、电压表测电压时，测量值与真实值的关系。比较伏安法测电阻时，电阻的测量值与真实值。但不要求学生计算系统误差。l 不要求解决无穷网络等复杂电路问题ABR1R1R1R1R1R1R0电路问题在历年的高考中要求都不高，根据这条限制，要求：呈现给学生的电路，电阻的个数不要太多；各个电阻的连接方式应当比较容易看出。例 如图所示的

18、电路中，R0是已知的，要使AB间的总电阻恒等于R0，则R1的电阻值是多大？l 电表改装只限于改装成单量程电压表和电流表课本练习中有这样的题目，但教学要求中对此作出了限制。第六节 电阻定律l 会通过实验探究导体的电阻与长度、横截面积的关系l 会推导导体的电阻与长度、横截面积的关系l 领会“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验控制变量的思想探究过程分三步：1实验探究：导体的电阻跟长度、横截面积、材料的关系。2理论探究：导体的电阻跟长度、横截面积的关系。3实验探究：导体的电阻跟材料的关系。电阻定律反映的是导体的电阻跟长度、横截面积、材料的关系，可以先让学生回忆初中的实验方法，如何分别对有关变量进

19、行控制。然后再引导学生将三个实验整合起来。也可以让学生对课本中的实验方案进行再探究，分析该实验是如何对变量进行控制的。第七节 闭合电路欧姆定律l 能够结合其他电学知识解决简单的综合性问题电路综合性问题包括：1与能量的综合2与电场知识的综合3与磁场知识的综合（在学习磁场知识以后）l 能够分析外电路为简单的串、并联电路的动态电路问题l 不要求分析外电路为混联电路的动态电路问题动态电路的负载在变化，变化的起因有：滑动变阻器的滑动；开关的启闭。动态电路问题是教学的难点，这两条目的在于限制动态电路的复杂程度。根据这个限制，如下题是不合适的。R1R3R4R2PE，r例 如图所示，当电路中的滑动变阻器R4的

20、滑动头P向下移动时，消耗功率随之增大的电阻是A电源的内阻rBR1CR2DR4其实，外电路为简单的串并联电路的动态电路，有时问题也并不简单，如：例 在如图所示电路中，闭合开关S，四个理想电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示。当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时，四个电表示数的变化量（绝对值）分别为I、U1、U2和U3 ，则下列叙述正确的是 AU1/I不变，U1/I不变BU2/I变大，U2/I变大 CU2/I变大，U2/I不变DU3/I变大，U3/I不变 第八节 多用电表l 不要求了解多用电表的电路结构对多用电表，只要求知道它是将电压表、电流表和欧姆表集合在一起，可以用来测量电压、电流和电阻的

21、电表。三个表的集合方式在教材中有相应的介绍，但教学中不作要求。教学中，要把主要精力放在多用电表的使用上，建议采用随堂实验的方法，让学生在动手操作中掌握多用电表的使用方法。学生实验：学习使用多用电表掌握多用电表的使用方法是多用电表教学的重点，为此安排了学生分组实验，建议采用随堂实验的方法进行教学。第九节 实验：测定电池的电动势和内阻l 领会利用图象求电源电动势、内电阻的优点图象方法的优点：直观、简便、非平权。而求平均值的方法，各组实验数据是平权的。l 了解测定电源电动势和内电阻的其他方法只要方程中含有电动势和内阻，其余量可以测量的，就可以为测定电源电动势和内阻提供方法。因为未知量有两个，方程至少

22、需要两个。教材中给出了几个实验电路，可以让学生通过讨论得出其他测定方法。这类问题在高考设计性实验题中也是经常出现的。l 不要求分析测量电源的电动势和内电阻实验的误差对于这个实验，不但不要求定量分析，也不要求定性分析。学生实验时，电流表的接法，教师可以直接告知连接方式，并指出这样的连接方式误差较小。第十节 逻辑电路l 不要求分析由多个门电路组合的问题l 不要求利用门电路进行实际控制电路的设计逻辑电路是这次新课程中新增的内容，教材安排这个内容主要是因为逻辑电路的实际使用非常广泛，让学生有所了解，可以消除对它的神秘感。实际的逻辑电路都比较复杂，这两条说明限制了问题的复杂程度，可以防止问题的无度扩散。

23、第三章 磁场第一节 磁现象和磁场l 了解电流的磁效应，领会发现电流磁效应现象的意义奥斯特发现是首先发现电流磁效应的科学家，本节介绍这一发现，主要是认为这一发现的意义，即：（1）表明电流能够产生磁场；（2）表明事物之间的相互联系和世界的统一性。至于电流磁场的特点，后面还要深入学习，本节不宜深究。l 知道磁体和通电导体周围都有磁场，磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的在本章中，磁场对通电导体的作用分三次学习，要区别认识每次学习的目的。本节指出磁场对电流会产生作用，电流对电流也会产生作用，目的在于说明：电流与通电导体、通电导体与通电导体的相互作用，都是通过磁

24、场发生的。至于这些作用的规律，则是后续学习的内容，也不必在本节教学时深究。第二节 磁感应强度l 通过探究，了解影响通电导线受力的因素本节先探究通电导线受力的影响因素，得出通电导线受力的影响因素，并给出通电导线受力的计算公式。再由这个公式导出磁感应强度的。在探究磁场力的影响因素时，可以让学生先进行猜测，再设计实验进行检验。得出结论之后，需要对结论作出解释，而解释的过程也是深化认识的过程。为什么电流越大，导线的长度越长，磁场力也越大呢？因为2I0的电流可以看作是2个I0的电流相叠加。由于每一个I0的电流都受到的力为F，所以2I0的电流就会受到2F的力。同理，2L0长的通电导线可以看作是2个L0的通

25、电导线连接起来，每个L0长度的导线都受到F的力，则2 L0的通电导线就受到2F的力。可见，通电导线在磁场中受到的力跟导线的长度成正比，跟电流的大小成正比，即F=BIL。第三节 几种常见的磁场l 了解直线电流周围的磁场分布，并会用磁感线描绘要从三个方面去了解：（1）磁感线所在的平面：与通电导线垂直；（2）磁感线的形状：以导线为圆心的同心圆；（3）磁感线的疏密：内密外疏，表明离导线越远，磁场越弱。l 认识直线电流、环形电流、通电螺线管的统一性环形电流可以看成许多小的直线电流组成，通电螺线管可以看成是许多环形电流组成。l 会定性分析平面内具有相反方向磁场的磁通量问题例 如图，矩形线框从直线电流的左边移到右边的过程中，通过线框的磁通量如何变化？ 第四节 磁场对通电导线的作用力l 不要求计算导线与磁场不垂直时的安培力教学时，可以通过将磁感应强度B进行分解，推导出导线与磁场不垂直时的安培力公式，使学生看到，通电导线在磁场中受到的磁场力，跟导线与磁场的方向有关。当导线与磁场垂直时，受到的安培力最大。但不要求计算导线与磁场不垂直的安培力的大小。l 利用安培力公式，综合其他力学规律，求解力学与电学综合的问题只限于所受各力在一条直线或者相互垂直的情形abB根据这条要求，像如下的习题都是不适宜的：例