新课标高中物理教材3-1教材分析和教学建议

1、课程教材研究所课程教材研究所 人民教育出版社人民教育出版社物理室物理室 谷雅慧谷雅慧教材分析的几个基本出发点教材分析的几个基本出发点1. 体现模块体现模块3 系列课程要求的定位系列课程要求的定位课程标准课程标准关于关于的说明：的说明：选修课程由选修课程由10个模块组成。个模块组成。选修选修1-1、1-2 侧重物理学与社会科学和人文科学的侧重物理学与社会科学和人文科学的融合，强调物理学对人类文明的影响；融合，强调物理学对人类文明的影响；选修选修2-1、2-2、2-3 侧重从技术应用的角度展示物理侧重从技术应用的角度展示物理学，强调物理学的应用和实践；学，强调物理学的应用和实践；选修选修3-1、3

2、-2、3-3、3-4、3-5 在注重物理学的应用在注重物理学的应用和社会意义的同时，较系统地介绍物理学的内容，进一和社会意义的同时，较系统地介绍物理学的内容，进一步强调步强调 物理学的研究思想和方法。物理学的研究思想和方法。教材分析的几个基本出发点教材分析的几个基本出发点1. 体现模块体现模块3 系列课程要求的定位系列课程要求的定位课程标准课程标准关于关于的说明：的说明：本模块是选修模块。本模块是选修模块。物理学有自己的实验基础和逻辑结构，有广泛的技物理学有自己的实验基础和逻辑结构，有广泛的技术应用，它是人类文化的重要组成部分，它的发展深刻术应用，它是人类文化的重要组成部分，它的发展深刻地影响

3、着人类的生产和生活方式。在本模块中，学生将地影响着人类的生产和生活方式。在本模块中，学生将比较全面地学习物理学及其技术应用，了解它与社会发比较全面地学习物理学及其技术应用，了解它与社会发展以及人类文化的互动作用。展以及人类文化的互动作用。教材分析的几个基本出发点教材分析的几个基本出发点1. 体现模块体现模块3 系列课程要求的定位系列课程要求的定位2. 体现新的课程理念体现新的课程理念促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考，重视学习过程中的体验，发勇于实验、勤于思考，重视学习过程中的体验，发展科学探究能力，逐步形成科学态度和科学

4、精神。展科学探究能力，逐步形成科学态度和科学精神。 新第一章新第一章 1 1 电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律2 2 库仑定律库仑定律3 3 电场强度电场强度 4 4 电势能和电势电势能和电势5 5 电势差电势差 6 6 电势差与电场强度的关系电势差与电场强度的关系 7 7 静电现象的应用静电现象的应用 8 8 电容器的电容电容器的电容9 9 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动 原第十三章原第十三章一、电荷库仑定律一、电荷库仑定律 二、电场电场强度二、电场电场强度 三、电场线三、电场线 四、静电屏蔽四、静电屏蔽 五、电势差电势五、电势差电势 六、等势面六、等势面 七、电势差与电场强度

5、的关系七、电势差与电场强度的关系 八、电容器的电容八、电容器的电容 九、带电粒子在匀强电场中的运动九、带电粒子在匀强电场中的运动十、静电的利用和防止十、静电的利用和防止 新第二章新第二章 恒定电流恒定电流 1 1 电源和电流电源和电流2 2 电动势电动势 3 3 欧姆定律欧姆定律4 4 串联电路和并联电路串联电路和并联电路 5 5 焦耳定律焦耳定律 6 6 电阻定律电阻定律 7 7 闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 8 8 多用电表多用电表 9 9 实验：测定电池电动势和内阻实验：测定电池电动势和内阻 10 10 简单的逻辑电路简单的逻辑电路 原第十四章恒定电流原第十四章恒定电流一、欧姆定律一

6、、欧姆定律 二、电阻定律电阻率二、电阻定律电阻率三、半导体及其应用三、半导体及其应用 四、超导及其应用四、超导及其应用 五、电功和电功率五、电功和电功率 六、闭合电路欧姆定律六、闭合电路欧姆定律 七、电压表和电流表七、电压表和电流表 新新第三章第三章 磁场磁场1 1 磁现象和磁场磁现象和磁场 2 2 磁感应强度磁感应强度3 3 几种常见的磁场几种常见的磁场4 4 磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力5 5 磁场对运动电荷的作用力磁场对运动电荷的作用力 6 6 带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动 原第十五章原第十五章 磁场磁场一、磁场磁感线一、磁场磁感线 二、安培力磁感

7、应强度二、安培力磁感应强度 三、电流表的工作原理三、电流表的工作原理 四、磁场对运动电荷的作用四、磁场对运动电荷的作用 五、带电粒子在磁场中的运动质谱仪五、带电粒子在磁场中的运动质谱仪六、回旋加速器六、回旋加速器 总的感觉总的感觉 大体继承了原教材的基本结构和线大体继承了原教材的基本结构和线索，对此，不会造成教学不适应的问题。索，对此，不会造成教学不适应的问题。 新增加的知识内容不多（传感器、新增加的知识内容不多（传感器、门电路）。而且在编写这些新内容时，注重基础性、连门电路）。而且在编写这些新内容时，注重基础性、连贯性和可读性，新教科书在知识上不会有大的困难。贯性和可读性，新教科书在知识上不

8、会有大的困难。 新教科书重视新教科书重视“过程过程“目标的落实，目标的落实，重视重视“情感情感”目标的体现，重视联系学生生活、社会实目标的体现，重视联系学生生活、社会实践和现代科技。如何在新教科书的基础上通过教师的进践和现代科技。如何在新教科书的基础上通过教师的进一步创造，在课堂教学中体现新的课程理念，这是实施一步创造，在课堂教学中体现新的课程理念，这是实施新课程需要解决的最大问题。新课程需要解决的最大问题。 各种守恒定律都是物理学的基本定律，它们不是在盲目摸各种守恒定律都是物理学的基本定律，它们不是在盲目摸索中得来的副产品，它是物理学家追求的目标。新教科书突出索中得来的副产品，它是物理学家追

9、求的目标。新教科书突出了守恒的思想，例如，力学中学习功和能的时候就是从了守恒的思想，例如，力学中学习功和能的时候就是从“追寻追寻守恒量守恒量”开始的。这里把电荷守恒定律作为一节，目的就在于开始的。这里把电荷守恒定律作为一节，目的就在于此。此。 过去常把摩擦起电和感应起电作为单独的两个知识点来处过去常把摩擦起电和感应起电作为单独的两个知识点来处理，新书中它们从属于电荷守恒定律。编者要通过对这两个现理，新书中它们从属于电荷守恒定律。编者要通过对这两个现象的分析，使学生想到：电荷可能是守恒的。象的分析，使学生想到：电荷可能是守恒的。 对于元电荷的概念，最重要的是把握电荷量子化的思想，对于元电荷的概念

10、，最重要的是把握电荷量子化的思想，这是学生第一次接触这是学生第一次接触“量子化量子化”，要为以后的学习做铺垫。，要为以后的学习做铺垫。为什么把电荷守恒定律单列一节为什么把电荷守恒定律单列一节 大量事实表明，大量事实表明，电荷既不会创生，也不会消灭，它只能电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变。另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变。这个结论这个结论叫做叫做电荷守恒定律（电荷守恒定律（law of conservation of electric ch

11、arge）。 近代物理实验发现，在一定条件下，带电粒子可以产生和湮没。例如，由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子；一对正、负电子可同时湮没，转化为光子。不过在这些情况下，带电粒子总是成对产生或湮没，两个粒子带电数量相等但正负相反，而光子又不带电，所以电荷的代数和仍然不变。因此，电荷守恒定律现在的表述是：一个与外界一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。它是自然界它是自然界重要的基本重要的基本规律之一。规律之一。电荷守恒定律的传统表述和现在的表述 在有效完成在有效完成“电荷电荷”教学的基础上，学生能够认识到，无论教学的基础上，学生能够

12、认识到，无论是摩擦起电还是感应起电，其本质都是微观带电粒子（如电子）是摩擦起电还是感应起电，其本质都是微观带电粒子（如电子）在物体之间或物体内部的转移，而不是创造出了电荷。有了这样在物体之间或物体内部的转移，而不是创造出了电荷。有了这样的认识，就可以顺利引出电荷守恒定律的传统表述。对于这一表的认识，就可以顺利引出电荷守恒定律的传统表述。对于这一表述在教学中需明确：述在教学中需明确： 电中性物体中是有电荷存在的，只是电荷的代数和为零；电中性物体中是有电荷存在的，只是电荷的代数和为零；“电荷的中和电荷的中和”是指电荷的种类和数量达到等量、异号，这时正、是指电荷的种类和数量达到等量、异号，这时正、负

13、电荷的代数和为零；负电荷的代数和为零；“电荷的总量电荷的总量”是指电荷的代数和。是指电荷的代数和。 由此可见，如果能够使学生正确理解上述问题，就容易理解由此可见，如果能够使学生正确理解上述问题，就容易理解现在的电荷守恒定律了。现在的电荷守恒定律了。 注意：关于正、负电子的湮没转化为光子等现象，在教学中注意：关于正、负电子的湮没转化为光子等现象，在教学中不宜要求过高，可以告诉学生，这部分内容以后还会学习，现在不宜要求过高，可以告诉学生，这部分内容以后还会学习，现在只要求学生体会到，随着人类研究领域的扩大和深入，电荷守恒只要求学生体会到，随着人类研究领域的扩大和深入，电荷守恒定律有了新的表述即可。

14、定律有了新的表述即可。电荷守恒定律的传统表述和现在的表述 这章的第这章的第1 1节给出了验电器和静电计的照片。静电计节给出了验电器和静电计的照片。静电计实际上就是具有导电外壳的验电器。静电计的外壳与中间实际上就是具有导电外壳的验电器。静电计的外壳与中间的金属杆构成了一个电容器，它们是电容器的两个极板。的金属杆构成了一个电容器，它们是电容器的两个极板。与验电器一样，指针（或金属箔）张开的大小表示带电的与验电器一样，指针（或金属箔）张开的大小表示带电的多少；对于电容器来说，带电多少正比于两板的电势差，多少；对于电容器来说，带电多少正比于两板的电势差，所以当它们分别与两个导体相连时，可以由静电计指针

15、的所以当它们分别与两个导体相连时，可以由静电计指针的张角判断它们的电势差。外壳是否接地对于显示电势差没张角判断它们的电势差。外壳是否接地对于显示电势差没有影响，但有时可以增加实验现象的稳定性。有影响，但有时可以增加实验现象的稳定性。 由于静电计这个由于静电计这个“电容器电容器”的两个极板太简陋，受外的两个极板太简陋，受外界影响太大，极板间的电势差与板上电荷量的关系比较复界影响太大，极板间的电势差与板上电荷量的关系比较复杂，所以静电计只能用来定性地估计电势差。杂，所以静电计只能用来定性地估计电势差。 静电计与验电器有什么区别？静电计与验电器有什么区别？ 科学定律的建立需要实验事实，也需要归纳，但

16、不一定符合科学定律的建立需要实验事实，也需要归纳，但不一定符合“大大量数据量数据归纳归纳结论结论”这样简单的模式。科学家以广泛的知识和这样简单的模式。科学家以广泛的知识和深刻的洞察力为基础进行的猜想，才是最有创造力的思维活动。深刻的洞察力为基础进行的猜想，才是最有创造力的思维活动。 在在1818世纪中叶，库仑定律发现的前夕，对万有引力的研究已经相世纪中叶，库仑定律发现的前夕，对万有引力的研究已经相当深入，人们已经知道了反平方力的各种表现，例如，把质点放到均当深入，人们已经知道了反平方力的各种表现，例如，把质点放到均匀物质球壳中的任何一点，球壳对它的引力都是零。匀物质球壳中的任何一点，球壳对它的

17、引力都是零。1818世纪世纪6060年代，年代，富兰克林做了一个实验：把一个带电的软木球吊在带电的罐头盒中，富兰克林做了一个实验：把一个带电的软木球吊在带电的罐头盒中，软木球不受任何力的作用。另一位物理学家爱普里斯特利据此猜测静软木球不受任何力的作用。另一位物理学家爱普里斯特利据此猜测静电力也与万有引力一样具有反平方的性质。这里只能说是猜测，因为电力也与万有引力一样具有反平方的性质。这里只能说是猜测，因为实验条件并不一样：罐头盒并不是均匀带电的球壳。在此同时，还有实验条件并不一样：罐头盒并不是均匀带电的球壳。在此同时，还有其他人由于不同事实的启发，也在推测静电力的反平方规律。其他人由于不同事实

18、的启发，也在推测静电力的反平方规律。 库仑是在这样的背景下进行他的扭秤实验的。也就是说，实验前库仑是在这样的背景下进行他的扭秤实验的。也就是说，实验前他已经对结果有了预测。现代人看他的原始资料，实验数据与反平方他已经对结果有了预测。现代人看他的原始资料，实验数据与反平方规律之间有很大的差距，根据这样的数据写出静电力的表达式，的确规律之间有很大的差距，根据这样的数据写出静电力的表达式，的确需要需要“勇气勇气”。 出于这样的考虑，教科书用的语言是，库仑出于这样的考虑，教科书用的语言是，库仑“通过研究确认通过研究确认”了了现在周知的库仑定律。现在周知的库仑定律。 为什么没有说为什么没有说“库仑定律是

19、由大量实验归纳得到的库仑定律是由大量实验归纳得到的” ” ？ 以现代物理学的观点看，场是一种物质，但以数学的以现代物理学的观点看，场是一种物质，但以数学的观点看，如果某量是空间各点的函数，这个空间也可以定观点看，如果某量是空间各点的函数，这个空间也可以定义为一个场。例如，某空间区域的各点都对应一个矢量，义为一个场。例如，某空间区域的各点都对应一个矢量，那么这个空间就是一个矢量场。这个矢量场可以不涉及任那么这个空间就是一个矢量场。这个矢量场可以不涉及任何物质实体。何物质实体。 定义电场的思路是这样的：在一个电荷附近的任何一定义电场的思路是这样的：在一个电荷附近的任何一点，检验电荷会受力，力与电荷

20、量的比值与电荷量无关，点，检验电荷会受力，力与电荷量的比值与电荷量无关，说明比值反映了空间的某种性质，于是就定义了电场。这说明比值反映了空间的某种性质，于是就定义了电场。这样定义的电场，可能是一种物质实体，也可能根本就是一样定义的电场，可能是一种物质实体，也可能根本就是一个数学工具，我们无法区分。因此，在这里可以提一提电个数学工具，我们无法区分。因此，在这里可以提一提电场的物质性，不必强调。我们没有说服学生的理由，过于场的物质性，不必强调。我们没有说服学生的理由，过于强求反而给人不说理的印象。只有在变化的电磁场中，也强求反而给人不说理的印象。只有在变化的电磁场中，也就是在研究了电磁波的能量流动

21、，特别是研究了电磁波的就是在研究了电磁波的能量流动，特别是研究了电磁波的动量之后，我们才有充分的理由说，电磁场是一种物质。动量之后，我们才有充分的理由说，电磁场是一种物质。 第三章关于磁场的物质性也是这样处理的。第三章关于磁场的物质性也是这样处理的。为什么本章没有强调电场的物质性？为什么本章没有强调电场的物质性？ 各种势能都是空间点的函数，即一个点对应一个确定各种势能都是空间点的函数，即一个点对应一个确定的值，如果做不到，就不可能定义某种势能。例如，在有摩擦的值，如果做不到，就不可能定义某种势能。例如，在有摩擦的平面上把一个物体从基点的平面上把一个物体从基点O O移到某点移到某点A A，沿不同

22、路径运动时摩，沿不同路径运动时摩擦力做的功不一样，这种情况下就不能在擦力做的功不一样，这种情况下就不能在A A点定义所谓的点定义所谓的“摩摩擦势能擦势能”。分析某种力做功的特点，就能知道是否。分析某种力做功的特点，就能知道是否“一个点对一个点对应一个确定的（势能）值应一个确定的（势能）值”。强调这些，目的是使学生对于势。强调这些，目的是使学生对于势能有个清晰的认识。学习重力势能时教科书这样做了，学习电能有个清晰的认识。学习重力势能时教科书这样做了，学习电势能时还要这样做。教科书在这里以自己的行动渗透了科学态势能时还要这样做。教科书在这里以自己的行动渗透了科学态度的教育：说话、做事要讲道理，要合

23、乎逻辑。度的教育：说话、做事要讲道理，要合乎逻辑。 有这样一个疑问：分析静电力做功的特点要用掉一些有这样一个疑问：分析静电力做功的特点要用掉一些时间，尽管这样有利于科学方法和科学态度的教育，但是会不时间，尽管这样有利于科学方法和科学态度的教育，但是会不会影响学生解题的训练？会影响学生解题的训练？ 其实两者可以兼顾。分析做功特点时的主要运算是功其实两者可以兼顾。分析做功特点时的主要运算是功的计算，还有就是的计算，还有就是“用不变的量代替变化的量用不变的量代替变化的量”的方法。这些的方法。这些都是解题所需要的非常基本的技能，教学时不仅要想着目标都是解题所需要的非常基本的技能，教学时不仅要想着目标得

24、到做功与路径无关的结论；更要想着过程得到做功与路径无关的结论；更要想着过程功的计算。功的计算。 为什么要讨论静电力做功的特点？为什么要讨论静电力做功的特点？ q 在沿直线从在沿直线从A移往移往B的过程中（图的过程中（图1.4-1 甲），甲），受到的静电力受到的静电力FqE，静电力与位移，静电力与位移AB的夹角始终为的夹角始终为q q，静电力对，静电力对q 所做的功为所做的功为 WFcos q q AB = qE AM q 在沿折线在沿折线AMB 从从A 移往移往B 的过程中（图的过程中（图1.4-1 甲），在线段甲），在线段AM 上静电力对上静电力对q 所做的功所做的功W1 = qE AM 。

25、在线段。在线段MB上，由于移动方向跟静电上，由于移动方向跟静电力垂直，静电力不做功，力垂直，静电力不做功，W20。在整个移动过程。在整个移动过程中静电力对中静电力对q 所做的功所做的功WW1 + W2。所以。所以 W qE AM 再使再使q 沿任意曲线沿任意曲线ANB 从从A 移动到移动到B（图（图1.4-1 乙）。我们可以用无数组跟静电力垂直和平行的折乙）。我们可以用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近曲线线来逼近曲线ANB。只要。只要q的移动方向与静电力平行，的移动方向与静电力平行，静电力都做功，而这些与静电力平行的短折线的长度静电力都做功，而这些与静电力平行的短折线的长度之和等于之和等于

26、AM 。因此，静电力所做的功还。因此，静电力所做的功还W qE AM可见，不论可见，不论q 经由什么路径从经由什么路径从A 点移动到点移动到B 点，静电点，静电力做的功都是一样的。力做的功都是一样的。 由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能电势能. . 新教科书要突出科学思想，其中重要的一条是通新教科书要突出科学思想，其中重要的一条是通过做功研究能量。分析了静电力做的功之后马上就会自然过做功研究能量。分析了静电力做的功之后马上就会自然地得到电势能的概念，随后，由于电势

27、能与检验电荷成正地得到电势能的概念，随后，由于电势能与检验电荷成正比，于是又得到了电势和电势差比，于是又得到了电势和电势差先学电势差则不便于先学电势差则不便于落实落实“通过做功研究能量通过做功研究能量”的思想。的思想。 还有一个原因。对于现代的高中学生，能量已经还有一个原因。对于现代的高中学生，能量已经是熟知的概念，电势和电势差则相对抽象，先学电势能再是熟知的概念，电势和电势差则相对抽象，先学电势能再学电势差也符合从具体到抽象的原则。学电势差也符合从具体到抽象的原则。 电势能作为能量家族的新成员，不仅丰富了对能电势能作为能量家族的新成员，不仅丰富了对能量概念的认识，而且为电现象与其他现象之间的

28、联系提供量概念的认识，而且为电现象与其他现象之间的联系提供了沟通的渠道。后面讲到的非静电力对电荷做功与电势能了沟通的渠道。后面讲到的非静电力对电荷做功与电势能的转化就是一例。的转化就是一例。为什么按电势能电势电势差的逻辑关系展开教学？为什么按电势能电势电势差的逻辑关系展开教学？EF/qWABEpAEpB Ep /qUABABUEd电电 场场 力力电场强度电场强度电电 势势 差差电电 势势电电 势势 能能电场力的功电场力的功EF/qWABEpAEpB Ep /qUABABUEdWABEpAEpB（简单、和谐、统一、对称）（简单、和谐、统一、对称）电场强度电场强度F / q（点电荷）（点电荷）电电

29、 势势E / q（点电荷）（点电荷）电电 容容Q / U（平行板电容器）（平行板电容器）上述教材的设计有利于知识的类比：上述教材的设计有利于知识的类比：电电 阻阻 U / I（金属导体）（金属导体） 在科学技术工作中，公式的作用不只是用来计算，它在科学技术工作中，公式的作用不只是用来计算，它也用来反映物理量之间的关系，包括定性的关系。这两个也用来反映物理量之间的关系，包括定性的关系。这两个公式在教科书中正是起这样的作用。影响电容的几个因素公式在教科书中正是起这样的作用。影响电容的几个因素的不同作用，通过公式可以一目了然。课程标准没有要求的不同作用，通过公式可以一目了然。课程标准没有要求这两个公

30、式，教科书也没有这方面的练习题，不必让学生这两个公式，教科书也没有这方面的练习题，不必让学生记忆，也不必利用它们进行运算。记忆，也不必利用它们进行运算。由极板面积由极板面积S S和极板间的距离和极板间的距离d d计算平行板电容器计算平行板电容器电容的两个公式和应该要求到什么程度？电容的两个公式和应该要求到什么程度？ 师生可以自行决定是否学习师生可以自行决定是否学习“做一做做一做”和和“说一说一说说”栏目中的内容。如果跳过去，对后续学习没有直接栏目中的内容。如果跳过去，对后续学习没有直接的影响。的影响。 用传感器做实验，这是一个方向，教科书写入用传感器做实验，这是一个方向，教科书写入这些内容，表

31、示编者的导向。由于各校和各位老师的情这些内容，表示编者的导向。由于各校和各位老师的情况不同，编者没有把它们当做必学内容。但是，应该尽况不同，编者没有把它们当做必学内容。但是，应该尽量创造条件做一两个这样的实验，至少可以在学生的兴量创造条件做一两个这样的实验，至少可以在学生的兴趣小组中试做。趣小组中试做。怎样处理怎样处理“做一做做一做”栏目中栏目中“用传感器观察电用传感器观察电容器的充电和放电容器的充电和放电”这类实验？这类实验？ 关于自由电荷在导体中做定向移动的原因，过去教学关于自由电荷在导体中做定向移动的原因，过去教学时总是说时总是说“导体中有了电场导体中有了电场（于是）自由电荷发（于是）自

32、由电荷发生定向运动生定向运动”，没有更多的话。这段解释是正确的，但是，没有更多的话。这段解释是正确的，但是实际教学中学生常问：导体中的电场不是为零吗，怎么又实际教学中学生常问：导体中的电场不是为零吗，怎么又有了电场？当然，有了电场？当然，“导体中电场为零导体中电场为零”是有条件的是有条件的静静电平衡，不过学生的印象并不深刻，因为我们从来没有处电平衡，不过学生的印象并不深刻，因为我们从来没有处理过静电不平衡的情况。如果稀里糊涂地过去，对于学习理过静电不平衡的情况。如果稀里糊涂地过去，对于学习恒定电流这个知识点没有多大妨碍，但却有悖于恒定电流这个知识点没有多大妨碍，但却有悖于“物理要物理要说理说理

33、”这个科学态度教育的原则。这个科学态度教育的原则。 因此，教科书在这里往前走了一小步：有恒定电流存因此，教科书在这里往前走了一小步：有恒定电流存在时，电源两极和导体内的不同位置有电荷的堆积，使得在时，电源两极和导体内的不同位置有电荷的堆积，使得导体内的电场不是零；但这些电荷的分布是不随时间变化导体内的电场不是零；但这些电荷的分布是不随时间变化的，因而电场也不随时间变化，这个电场（恒定电场）的的，因而电场也不随时间变化，这个电场（恒定电场）的规律与静电场相同。规律与静电场相同。 关于恒定电场，学生知道这些就足够了，不必分析导关于恒定电场，学生知道这些就足够了，不必分析导体内电荷分布的具体情况，也

34、不必分析电荷分布达到平衡体内电荷分布的具体情况，也不必分析电荷分布达到平衡的过程。让学生具体知道哪些问题有待将来解决是有益的，的过程。让学生具体知道哪些问题有待将来解决是有益的，我们的教学不只为学生解惑，也要使学生更多地存疑。我们的教学不只为学生解惑，也要使学生更多地存疑。为什么要引入为什么要引入“稳恒电场稳恒电场”的概念？的概念？从功和能的角度学习电动势的概念从功和能的角度学习电动势的概念从能量转化的角度看，电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。如果移送电荷q 时非静电力所做的功为W，那么电动势E

35、表示为 E W/q可以看出，电动势也是用比值定义的物理量。 在过去的教学中我们说：在过去的教学中我们说：“电源两极间电压的大小是电源两极间电压的大小是由电源本身的性质决定的，为了表征电源的这种特性，物由电源本身的性质决定的，为了表征电源的这种特性，物理学中引入了电动势的概念理学中引入了电动势的概念”，就这样把电动势的概念直，就这样把电动势的概念直接交给了学生。从学知识的角度看，这样做的确比较简洁，接交给了学生。从学知识的角度看，这样做的确比较简洁，但却不能利用电源这个素材再一次强化但却不能利用电源这个素材再一次强化“通过做功研究能通过做功研究能量量”的思想，而这点正是编者十分看重的，是科学方法

36、教的思想，而这点正是编者十分看重的，是科学方法教育的体现。育的体现。 物理课程要使学生养成理性思维的习惯（价值观的教物理课程要使学生养成理性思维的习惯（价值观的教育），凡是能讲理的都要讲。这并非是要求学生能够重复育），凡是能讲理的都要讲。这并非是要求学生能够重复教科书的论述，而是让学生感受说理的过程。教科书从非教科书的论述，而是让学生感受说理的过程。教科书从非静电力做功出发学习电动势的概念，体现了静电力做功出发学习电动势的概念，体现了“说理说理”这个这个科学态度。科学态度。 “经历科学过程经历科学过程”的形式是多种多样的：学生可以通的形式是多种多样的：学生可以通过讨论或实验认识新的规律，可以通

37、过阅读来了解前人的过讨论或实验认识新的规律，可以通过阅读来了解前人的工作过程工作过程跟着教师的思路一环套一环地接受新的概念，跟着教师的思路一环套一环地接受新的概念，也是经历科学过程的一种形式。也是经历科学过程的一种形式。为什么要从功和能的角度学习电动势的概念？为什么要从功和能的角度学习电动势的概念？在用图象研究电流与电压的关系时，横坐标和在用图象研究电流与电压的关系时，横坐标和纵坐标各应是哪个物理量？纵坐标各应是哪个物理量？ 原则上讲，用图象表示两个物理量的函数关系时，横原则上讲，用图象表示两个物理量的函数关系时，横坐标、纵坐标各表示哪个量都可以。至于平时所说的坐标、纵坐标各表示哪个量都可以。

38、至于平时所说的“伏伏安特性曲线安特性曲线”，习惯上用横坐标表示电压。但是，新教科，习惯上用横坐标表示电压。但是，新教科书中有些变通。书中有些变通。 书中引入欧姆定律的思路是这样的：演示实验书中引入欧姆定律的思路是这样的：演示实验电压电压与电流成正比与电流成正比斜率反映了导体对电流的阻碍作用斜率反映了导体对电流的阻碍作用定义定义电阻。这段教学中，如果按习惯以电压为横坐标、电流为电阻。这段教学中，如果按习惯以电压为横坐标、电流为纵坐标，图象的斜率是电阻的倒数，解释起来麻烦一些。纵坐标，图象的斜率是电阻的倒数，解释起来麻烦一些。所以，教科书用图象表示演示实验的结论时，以电流为横所以，教科书用图象表示

39、演示实验的结论时，以电流为横坐标、电压为纵坐标；而在接下来的伏安特性的学习中又坐标、电压为纵坐标；而在接下来的伏安特性的学习中又按习惯将横坐标、纵坐标分别表示电压、电流。为了让学按习惯将横坐标、纵坐标分别表示电压、电流。为了让学生注意这个差别，图生注意这个差别，图2.3-22.3-2和和2.3-32.3-3之间加了一个旁批做些之间加了一个旁批做些说明说明 在用图象研究电流与电压的关系时，横坐标和在用图象研究电流与电压的关系时，横坐标和纵坐标各应是哪个物理量？纵坐标各应是哪个物理量？串联和并联电路的知识线索串联和并联电路的知识线索串、并联电路串、并联电路的电压关系的电压关系串、并联电路的电阻关系

40、串、并联电路的电阻关系根据电势差的根据电势差的概念理论分析概念理论分析串、并联电路串、并联电路的电流关系的电流关系ABCDabcdb1c1d1a1根据根据“电荷分电荷分布稳定布稳定”分析分析得出得出导线上堆积电导线上堆积电荷分布稳定荷分布稳定导线内恒定电导线内恒定电场的形成过程场的形成过程电流表和电压表电流表和电压表（及量程改变）（及量程改变）建立电流表和电压表的电路模型建立电流表和电压表的电路模型AV一个电压可一个电压可读的大电阻读的大电阻一个电流可一个电流可读的小电阻读的小电阻为什么不从实验引入串联电路和并联电路的电流、为什么不从实验引入串联电路和并联电路的电流、电压的关系？电压的关系？

41、初中物理教科书也涉及串联电路和并联电路的电流、电压的关系，初中物理教科书也涉及串联电路和并联电路的电流、电压的关系，那是通过实验总结出来的。这套高中物理教科书以此为基础上了一个那是通过实验总结出来的。这套高中物理教科书以此为基础上了一个台阶：根据电荷守恒的思想，分别得出串联电路和并联电路中各点的台阶：根据电荷守恒的思想，分别得出串联电路和并联电路中各点的电流的关系；又根据各点电势的关系，分别得出两种电路中的电压关电流的关系；又根据各点电势的关系，分别得出两种电路中的电压关系。系。 教科书这样做的目的是使学生体会到，各个概念、规律都靠逻辑教科书这样做的目的是使学生体会到，各个概念、规律都靠逻辑关

42、系联系着，物理学是一个自恰的体系。编者还考虑到，在初中物理关系联系着，物理学是一个自恰的体系。编者还考虑到，在初中物理及其他科学课程的学习中，关于科学认识的过程，学生往往形成一个及其他科学课程的学习中，关于科学认识的过程，学生往往形成一个图景，那就是图景，那就是“实验实验科学规律、实验科学规律、实验科学规律科学规律”而实际的图而实际的图景比这复杂得多：人们以事实为基础，总是力图找出尽量少的几个基景比这复杂得多：人们以事实为基础，总是力图找出尽量少的几个基本原理，再从这几个基本原理通过逻辑关系解释已知的事实（包括已本原理，再从这几个基本原理通过逻辑关系解释已知的事实（包括已知的科学定律）和预言未

43、知的事实。不仅科学研究是这样，日常生活知的科学定律）和预言未知的事实。不仅科学研究是这样，日常生活中也是这样。所找到的基本原理是否正确，所建立的逻辑网是否合适，中也是这样。所找到的基本原理是否正确，所建立的逻辑网是否合适，则靠其后的事实来检验。这就是所谓的公理化体系。则靠其后的事实来检验。这就是所谓的公理化体系。 编者的这些努力，同样出于落实科学过程教育的考虑。编者的这些努力，同样出于落实科学过程教育的考虑。电表的改装应该要求到什么程度？电表的改装应该要求到什么程度？ 电表的改装不应该做为一个独立的知识点来处理。编电表的改装不应该做为一个独立的知识点来处理。编写教科书时的着眼点在于通过电表的改

44、装来复习欧姆定律，写教科书时的着眼点在于通过电表的改装来复习欧姆定律，教学时也应有这样的考虑，可以把它做为欧姆定律的应用教学时也应有这样的考虑，可以把它做为欧姆定律的应用来处理，与习题课有些相似。来处理，与习题课有些相似。 第第4 4节的练习题节的练习题3 3涉及测电阻时电压表的内接和外接的涉及测电阻时电压表的内接和外接的问题，是否要求太高？问题，是否要求太高？ 如果把电压表的内接、外接也做为一个知识点让学生如果把电压表的内接、外接也做为一个知识点让学生记忆，那么该记的东西就太多了。教科书在这里是把它做记忆，那么该记的东西就太多了。教科书在这里是把它做为欧姆定律在新情境下的应用来处理的。教学的

45、着眼点应为欧姆定律在新情境下的应用来处理的。教学的着眼点应该在于基本规律的练习，绝对不要让学生记忆该在于基本规律的练习，绝对不要让学生记忆情况下情况下应该内接、应该内接、情况下应该外接。情况下应该外接。高中物理的电学是否要求掌握混联电路？高中物理的电学是否要求掌握混联电路？ “混联电路混联电路”不是一个规范的科学名词，历次教学大纲不是一个规范的科学名词，历次教学大纲和课程标准以及历年的教科书中都没有这个名词。无论初和课程标准以及历年的教科书中都没有这个名词。无论初中还是高中，如果出现多个电阻而且有的电阻之间相互串中还是高中，如果出现多个电阻而且有的电阻之间相互串联、有的电阻之间相互并联，我们都

46、要首先在最低层次上联、有的电阻之间相互并联，我们都要首先在最低层次上考虑两个（或多个）电阻单纯的并联或单纯的串联；然后考虑两个（或多个）电阻单纯的并联或单纯的串联；然后把它们当成一个整体，再考虑与其他电阻的关系。这时我把它们当成一个整体，再考虑与其他电阻的关系。这时我们应用的仍然是最基本、最单纯的串联和并联的规律。不们应用的仍然是最基本、最单纯的串联和并联的规律。不存在所谓的混联的规律。存在所谓的混联的规律。为什么要通过能量关系来引入闭合电路的欧姆定律？为什么要通过能量关系来引入闭合电路的欧姆定律？ 在过去的教学中，闭合电路的欧姆定律是通过在过去的教学中，闭合电路的欧姆定律是通过儿童滑梯的比喻

47、引入的，从学习这个知识点的角儿童滑梯的比喻引入的，从学习这个知识点的角度讲，这样引入比较简单，学生容易接受。但闭度讲，这样引入比较简单，学生容易接受。但闭合电路的欧姆定律是一个很好的素材，它能够充合电路的欧姆定律是一个很好的素材，它能够充分体现功和能的概念在物理学中的重要性。既然分体现功和能的概念在物理学中的重要性。既然学生已经从做功的角度认识了电动势的概念，这学生已经从做功的角度认识了电动势的概念，这里仍旧通过功能关系的分析来建立闭合电路的欧里仍旧通过功能关系的分析来建立闭合电路的欧姆定律，就是顺理成章的事了。姆定律，就是顺理成章的事了。 能够娴熟地从功和能的角度分析物理过程，能够娴熟地从功

48、和能的角度分析物理过程，对于解决物理问题，以至对于应考，都是很有好对于解决物理问题，以至对于应考，都是很有好处的。处的。闭合电路欧姆定律的知识线索闭合电路欧姆定律的知识线索课程课程 标准标准要求：要求：“理解闭合电路欧姆定律理解闭合电路欧姆定律” 教科书用理论分析的方法推导出闭合电路欧姆定律，以教科书用理论分析的方法推导出闭合电路欧姆定律，以利于对该定律的理解。利于对该定律的理解。 推导的核心过程是分析闭合电路以下三处的能量转化推导的核心过程是分析闭合电路以下三处的能量转化 外电路：外电路： E外外I2R t 内电路：内电路： E内内I2 r t 电池化学反应层：电池化学反应层： W E I

49、t 电池化学反应层电池化学反应层E I t内电路内电路 I2 r t外电路外电路I2R t第第2节课文节课文非静电力移送电荷非静电力移送电荷做的功等于其电势能做的功等于其电势能的增加量。的增加量。电动势与非静电力电动势与非静电力做功的关系做功的关系 EW/q练习题：根据电动练习题：根据电动势计算非静电力做功势计算非静电力做功根据根据“电场力做功，电势能减小；非静电场力做功，电势能减小；非静电力做功，电势能增电力做功，电势能增”分析闭合电路各分析闭合电路各点的电势高低关系。点的电势高低关系。一个沿电流方向电势高低变化的直观图一个沿电流方向电势高低变化的直观图在图中分清哪是内电路、哪是外电路在图中

50、分清哪是内电路、哪是外电路在内、外电路电势降落处应用焦耳定律在内、外电路电势降落处应用焦耳定律根据能量守恒推导出闭合电路欧姆定律根据能量守恒推导出闭合电路欧姆定律通过路端电压跟负载的关系理解欧姆定律通过路端电压跟负载的关系理解欧姆定律用断路和短路两种极端情况深化对定律的理解用断路和短路两种极端情况深化对定律的理解链链2 2链链3 3链链1 1电阻定律的教学是怎样体现科学探究精神的？电阻定律的教学是怎样体现科学探究精神的？ 课程标准要求课程标准要求“探究决定导线电阻的因素探究决定导线电阻的因素”。教科书提供了两个探究方案，一个是通过实验分教科书提供了两个探究方案，一个是通过实验分别研究长度、横截

51、面积、导体材料三个因素的影别研究长度、横截面积、导体材料三个因素的影响；另一个是先通过逻辑分析研究长度、横截面响；另一个是先通过逻辑分析研究长度、横截面积的影响，然后通过实验研究导体材料的影响。积的影响，然后通过实验研究导体材料的影响。 提供不同的实验方案，这是新教科书从必修提供不同的实验方案，这是新教科书从必修开始就做的努力，而第二个方案中的逻辑分析则开始就做的努力，而第二个方案中的逻辑分析则表明科学探究并不等于做实验。表明科学探究并不等于做实验。把理论探讨和实验探究结合起来把理论探讨和实验探究结合起来关于决定金属导体电阻大小的因素的探究关于决定金属导体电阻大小的因素的探究a 和和 b ：长

52、度不同：长度不同探究方案一探究方案一aVVVVbcda 和和 c ：横截面积不同：横截面积不同a 和和 d ：材料不同：材料不同把理论探讨和实验探究结合起来把理论探讨和实验探究结合起来关于决定金属导体电阻大小的因素的探究关于决定金属导体电阻大小的因素的探究1. 理论分析导体电阻跟长度的关系；理论分析导体电阻跟长度的关系；探究方案二探究方案二一个导体，可以把它看成是由一个导体，可以把它看成是由n段相同长度、横截面段相同长度、横截面积的同样导体串联而成的。积的同样导体串联而成的。2. 理论分析导体电阻跟横截面积的关系；理论分析导体电阻跟横截面积的关系；一个导体，可以把它看成是由一个导体，可以把它看

53、成是由n股相同长度、横截面股相同长度、横截面积的同样导体并联而成的。积的同样导体并联而成的。3. 实验探究导体电阻跟材料的关系；实验探究导体电阻跟材料的关系；可以取不同长度、横截面积、不同材料的导体进行实可以取不同长度、横截面积、不同材料的导体进行实验。（探究不同材料比例常数）验。（探究不同材料比例常数）为什么欧姆表原理的讨论比过去更深入？为什么欧姆表原理的讨论比过去更深入？ 对于欧姆表的原理，教科书的篇幅比过去多一对于欧姆表的原理，教科书的篇幅比过去多一些，但并不要求学生能够回答些，但并不要求学生能够回答“中值电阻是怎么中值电阻是怎么回事回事”“”“表盘刻度为什么不均匀表盘刻度为什么不均匀”

54、等等这类问题。等等这类问题。这样做的目的，仍是以一个实际问题为蓝本，让这样做的目的，仍是以一个实际问题为蓝本，让学生练习欧姆定律的应用，也就是说，教师教的学生练习欧姆定律的应用，也就是说，教师教的是欧姆表，心里想的却是欧姆定律。如果学生记是欧姆表，心里想的却是欧姆定律。如果学生记住了欧姆表的结论，只能用来解决欧姆表的问题，住了欧姆表的结论，只能用来解决欧姆表的问题，而掌握了欧姆定律，能解的问题却广泛得多。而掌握了欧姆定律，能解的问题却广泛得多。 通过真实的问题来学习基本的规律，是这套通过真实的问题来学习基本的规律，是这套教科书的一贯思想。教科书的一贯思想。 图中电源的电动势图中电源的电动势1.

55、5 V1.5 V，内阻，内阻0.50.5，电流表满偏，电流表满偏电流电流1010mA，电流表电阻，电流表电阻7.57.5，A、B为接线柱。为接线柱。 (1) (1) 用导线使用导线使A、B 短路，此时，应把可变电阻短路，此时，应把可变电阻R1 1调节为多少才能调节为多少才能使电流表达到满偏电流？使电流表达到满偏电流？ (2) (2)调至满偏后保持调至满偏后保持R1 1的值不变，在的值不变，在A、B间接入一个间接入一个150150的定值电阻的定值电阻R2 2，电流表指，电流表指针指着何处？针指着何处？ (3)(3)若若A、B间接另一电阻时电流表读数间接另一电阻时电流表读数为为I I，该电阻值该电

56、阻值R等于多少等于多少 ？ GAB导线导线电阻电阻R2R1Er5 5mAR1.5/1.5/I -150 -150把学生的体验跟物理知识的构建结合起来把学生的体验跟物理知识的构建结合起来 如果电流表如果电流表10mA刻度标为刻度标为“0”，把，把5mA刻度标为刻度标为150”，把，把0mA刻度标为刻度标为“”，把其它电流刻度都按，把其它电流刻度都按 R1.5/I -150 转换成转换成电电阻阻刻度，它岂不成了一个能直接测量电阻的仪器？刻度，它岂不成了一个能直接测量电阻的仪器？142142电阻表电阻表关于电阻表的教学关于电阻表的教学 (2) (2)调至满偏后保持调至满偏后保持R1 1的值不变，在的

57、值不变，在A、B间接入一个间接入一个150150的定值电阻的定值电阻R2 2，电流表指，电流表指针指着何处？针指着何处？ (3)(3)若若A、B间接另一电阻时电流表读数间接另一电阻时电流表读数为为I，该电阻值，该电阻值R等于多少？等于多少？ G5 5mAR1.5/1.5/I -150 -150把学生的体验跟物理知识的构建结合起来把学生的体验跟物理知识的构建结合起来 142142 图中电源的电动势图中电源的电动势1.5 V1.5 V，内阻，内阻0.50.5，电流表满偏，电流表满偏电流电流1010mA，电流表电阻，电流表电阻7.57.5，A、B为接线柱。为接线柱。 (1) (1) 用导线使用导线使

58、A、B 短路，此时，应把可变电阻短路，此时，应把可变电阻R1 1调节为多少才能调节为多少才能使电流表达到满偏电流？使电流表达到满偏电流？ 关于电阻表的教学关于电阻表的教学 教科书只有单向传递信息的功能，它只能通过文字教科书只有单向传递信息的功能，它只能通过文字和图形把信息提供给读者，教科书无法收集读者的信息，和图形把信息提供给读者，教科书无法收集读者的信息，更不可能对读者的信息在教学现场中进行反馈。因此，更不可能对读者的信息在教学现场中进行反馈。因此，有呼有应的教学设计需要教师在教科书的基础上进一步有呼有应的教学设计需要教师在教科书的基础上进一步创造。本章创造。本章“多用电表多用电表”一节，教

59、科书为教师设计双边一节，教科书为教师设计双边活动的教学过程提供了一个初步的框架。活动的教学过程提供了一个初步的框架。 让学生在解决问题的探究过程中学习新知识让学生在解决问题的探究过程中学习新知识 上图中，甲、乙、丙分别是电流表、欧姆表和电压表上图中，甲、乙、丙分别是电流表、欧姆表和电压表的示意图。下图是一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱的示意图。下图是一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱 B 可以可以接通接通1，也可以接通，也可以接通2或或3。现在要使。现在要使 B 接通接通1时，能像图甲那样成为电时，能像图甲那样成为电流表，接通流表，接通2时像乙那样成为电阻表，接通时像乙那样成为电阻表

60、，接通3时像丙那样成为电压表，时像丙那样成为电压表，这就成了一个简单的多用电表。讨论一下，这个多用电表的电路图是这就成了一个简单的多用电表。讨论一下，这个多用电表的电路图是怎样的？请对照两个图，把它在下图基础上画出来。怎样的？请对照两个图，把它在下图基础上画出来。AA甲甲乙乙丙丙R1R2AAAABBB12 3 AB12 3 ABAA甲甲乙乙丙丙R1R2BAABAABR1R2A6B1AG2345AS 下面是一个多量下面是一个多量程多用电表的电路示程多用电表的电路示意图，电流、电压、意图，电流、电压、电阻各有两个量程。电阻各有两个量程。请谈一谈：开关请谈一谈：开关S 调调到哪两个位置上多用到哪两个位置上多