新课标高中物理教材介绍

新课标高中物理必修2教材介绍

第五章曲线运动

新旧教材内容不同处理的对比分析教材内容框架结构的设计第五章教材框架结构的设计

实验：研究平抛运动曲线运动圆周运动向心力抛体运动的规律生活中的圆周运动向心加速度质点在平面内的运动第五章教材框架结构的设计

实验:研究平抛运动曲线运动圆周运动向心力抛体运动的规律生活中的圆周运动向心加速度质点在平面内的运动曲线运动速度方向——科学过程

●原教材曲线运动速度方向的教学设计列举旋转砂轮上的火星、旋转雨伞上的水滴沿圆周切线飞出的事例得出结论：做曲线运动的质点经过某位置的速度方向，在曲线过这点的切线方向上。讲解有关例题，布置有关习题。曲线运动速度方向——科学过程

●新教材曲线运动速度方向的教学设计

观察砂轮上的火星、链球运动员投掷链球的照片。提出问题：怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向？演示实验：通过钢球在具有任意曲线形状的导轨内的运动，说明曲线运动某点的速度方向跟曲线相切。把“过程”的设计落实到对学生学习行为的设计上来。曲线运动速度方向——科学过程

钢珠由轨道的一端滚入，在轨道的束缚下按轨道的形状做曲线运动。在轨道的出口A处放一张白纸，蘸有墨水的钢珠离开轨道后在白纸上留下一条运动的痕迹，它记录了钢珠在A点的运动方向。取去一段短轨道，钢珠的轨道出口改在图中B处，同样的方法可以记录钢珠在轨道B点的运动方向。钢珠运动轨迹跟曲线有什么关系？演示曲线运动速度方向——科学过程

理论分析：渗透极限的思想。由平均速度过渡到瞬时速度。AB得出结论：做曲线运动的质点经过某位置的速度方向，在曲线过这点的切线方向上。曲线运动速度方向——科学过程

实践体验：做一个显示抛体运动速度方向的“飞镖”。

(1)观察在空中速度方向的变化；

(2)观察飞镖插入泥土时的入射角。曲线运动速度方向——科学过程

意识很难通过集中灌输来建立。新课程的各种体验性活动有利于实践意识的形成。实践活动：按图制作飞镖，抛出后观察飞镖飞行方向的变化和落地时插入泥土的方向。

第五章教材框架结构的设计

实验:研究平抛运动曲线运动圆周运动向心力抛体运动的规律生活中的圆周运动向心加速度质点在平面内的运动

抛体运动——科学方法

教学大纲：“平抛运动（B）”●原教材平抛运动的教学设计1.实验结论——平抛运动由两个运动叠加;

2.在两个方向上计算它的位置;

3.在两个方向上计算它的瞬时速度;4.计算速度的大小和方向。得到的只是关于平抛运动的知识。抛体运动——科学方法

课程标准：“会用运动合成与分解的方法分析抛体运动”●新教材抛体运动的教学设计•蜡块的合运动是匀速运动吗？•合运动的轨迹是直线吗？单凭观察不能解决这些问题！

1.以红蜡块的运动为例，研究解决二维运动的方法。（分散难点，“磨刀不误砍柴工”

）抛体运动——科学方法

蜡块的位置：x=vxt

y=vyt蜡块的运动轨迹：

y=

x蜡块的速度：v

=tanθ=

展示了质点在平面内运动时解决问题的规范化方法。

抛体运动——科学方法

2.例题：求飞机在水平方向和竖直方向的分速度。巩固以上方法。悟出的道理：相互垂直方向的运动可以分别研究，然后求它们的复合运动。

抛体运动——科学方法

3.把这个道理应用于平抛运动水平方向：

F=0，

v0=

v，

x=vt竖直方向：F=G，a=g，v0=0，y=•速度的大小……

•速度的方向……

•轨迹……抛体运动——科学方法

解决这类问题的一般方法分析抛体在x、y两个方向上的受力↓列出抛体在x、y两个方向上的运动方程↓确定抛体的位置与时间的关系↓得到抛体在xy平面中的运动轨迹（消去t）↓求出抛体速度的大小和方向……得到的是解决抛体运动（质点在二维竖直平面内运动）的一般性方法。抛体运动——科学方法

4.如果抛出时的速度不沿水平方向，那么……

从科学方法的角度看，解决平抛问题的方法与解决斜抛问题的方法没有区别。

不拘泥于平抛、斜抛这样的“知识点”抛体运动——科学方法

5.实验：研究平抛运动科学方法教育——抛体运动

抛体运动——科学方法

5.实验：研究平抛运动实验记录：描绘某物体做平抛运动的轨迹。数据处理、分析论证1：判断平抛运动的轨迹是不是抛物线数据处理、分析论证2：

计算平抛物体的初速度。

平抛运动规律的实验探究（案例）

——科学探究过程的设计

某堂公开课……

把两个小球同时从两个相同圆弧槽等高处滚下，两球同时从各自圆弧下端水平离开圆弧，一个球做平抛运动，另一个球在它的正下方水平轨道上做匀速直线运动。发现两球恰好在水平轨道上相碰。由此可知，平抛运动在水平方向上是匀速运动。事先怎么知道它们会在水平轨道上相碰？

平抛运动规律的实验探究（案例）

——科学探究过程的设计

猜想：平抛运动的速度越大，水平位移就越大？水平抛出的速度越大，物体在空中运动的时间就越长？设计实验：从同一高度以不同速度水平抛出两个物体，比较物体在空中运动的时间。

平抛运动规律的实验探究（案例）

——科学探究过程的设计

进行实验：发现同时落地。当把速度较小的物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。实验记录：设法描绘出某一平抛运动的轨迹。

平抛运动规律的实验探究（案例）

——科学探究过程的设计

分析论证：根据竖直方向的自由落体及其运动的轨迹，分析平抛运动物体水平方向的运动特征。第五章教材框架结构的设计

实验:研究平抛运动曲线运动圆周运动向心力抛体运动的规律生活中的圆周运动向心加速度质点在平面内的运动

向心力、向心加速度的方向

——从特殊到一般的科学方法现行教科书：分析：做匀速圆周运动的物体受到向心力作用实验得出：向心力的大小跟m、r、ω都有关系“可以证明”，向心力的大小等于F＝mrω2

实验装置比较复杂，难以作为学生实验；力的大小的呈现比较间接，不易形成直观认识。

学生没有经历这个过程

从力要产生加速度导出向心加速度的公式阅读材料：向心加速度公式的推导做一做：感受向心力（m、r、ω大，则F大）

学生只有动力学的向心加速度概念。

推导的基础不牢，作为阅读材料，难以落实

起到一定的弥补作用。

向心力、向心加速度的方向

——从特殊到一般的科学方法

向心力、向心加速度的方向

——从特殊到一般的科学方法

思考与讨论做匀速圆周运动的物体一定受力。地球绕太阳运动，地球所受的力指向什么方向？小球绕图钉做匀速圆周运动，小球所受的力指向什么方向？

直接经验的启示虽然没有十足的把握，但给了我们强烈的提示：它很可能是指向圆心的！

向心力、向心加速度的方向

——从特殊到一般的科学方法

分析

v

的方向，确定

an

的方向。用运动学的方法分析速度矢量的方向，得出一般性的普适的结论。倡导理性思维。

向心力、向心加速度的方向

——从特殊到一般的科学方法

科学是在猜测、分析与验证的过程中前进的。猜测：由直接经验的启示，向心力的方向很可能是指向圆心的！理论分析：用运动学的方法分析速度矢量的方向，得出一般性的结论。

向心加速度难点在于Δv，这是正确认识圆周运动的基础。给出运算过程中要注意的问题，减小台阶，降低坡度。

向心力、向心加速度的方向

——从特殊到一般的科学方法

理论分析：通过实例引入向心力概念，通过牛顿第二定律推导向心力公式。实验验证：用圆锥摆粗略验证向心力公式。实践体验：体验在v

相同、ω相同两种情况下F与r的关系。

至此，学生获得的是完整的向心加速度概念·装置简单,能当学生实验；·也是一个应用知识的实例

通过体验来认识r和F的定量关系，强化实践意识。

向心力、向心加速度的方向

——从特殊到一般的科学方法

向心力和半径是成正比还是成反比？实验时，rA＝40cm，rB＝80cm，每秒钟喊口令2次。

操作一：手握A，每秒1周；操作二：手握B，每秒1周；操作三：手握A，每秒2周；比较一和二：ω相同，F跟r成正比：比较二和三：v相同，F跟r成反比：

意识很难通过集中灌输来建立。新课程的各种体验性活动有利于实践意识的形成。航天器中的失重——科学探究

思考与讨论

地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？……

尝试提出自己的猜想与假设、分析论证得出结论。

第六章万有引力与航天

新旧教材内容不同处理的对比分析教材内容框架结构的设计第六章教材框架结构的设计

太阳与行星间的引力行星的运动万有引力理论的成就万有引力定律经典力学的局限性宇宙航行第六章教材框架结构的设计

太阳与行星间的引力行星的运动万有引力理论的成就万有引力定律经典力学的局限性宇宙航行

人类对行星运动规律的认识

——科学价值观

科学足迹

科学与历史科学与艺术科学与社会科学发展与思想解放

人类对行星运动规律的认识

——科学价值观

教科书要使学生通过科学内容看到其背后人的智力活动与人的情感。行星的运动——科学过程与方法

行星的逆行——好奇↓第谷的近万个观测数据——头疼↓开普勒的三句话——眼前一亮开普勒并不知道：天机↓第六章教材框架结构的设计

太阳与行星间的引力行星的运动万有引力理论的成就万有引力定律经典力学的局限性宇宙航行

太阳与行星间的引力

——科学方法、审美体验

太阳对行星的引力（引力等于向心力）行星对太阳的引力（牛顿第三定律）太阳与行星间的引力旁批：由纷繁的数据到几句话，又到一个公式，形式越来越深刻。……

教科书呈现方式上的改变，表明其课程理念及目标要求上的变化。

万有引力定律——科学探究

猜想：众行星与太阳之间的作用力也许真的是同一种力，遵循相同的规律？……实验验证：月—地验证。从特殊到一般的科学方法教育想法的正确性要由事实来检验。

万有引力定律——科学探究

分析推理：大胆地把以上结论推广到宇宙中的一切物体。至此，学生获得的是能认可的万有引力定律。万有引力定律比开普勒定律更深刻：揭示了运动的原因更普遍：适用于一切物体更简练：一个公式实验验证：引力常量的测量。万有引力定律——科学文化

第六章教材框架结构的设计

太阳与行星间的引力行星的运动万有引力理论的成就万有引力定律经典力学的局限性宇宙航行万有引力理论的成就——科学文化

第谷的观测数据成千上万，但那只是有关太阳系的行星的数据，因此只能算是“零星”的事实；把行星之间的引力推广到月球—地球之间、地球与地面物体之间，以至推广到一切物体之间，这是“猜想”；“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！”

——马克·吐温万有引力理论的成就——科学文化

后来测得了万有引力常量G，于是根据万有引力定律得出了可检验的结论——对海王星的预言。海王星的发现和天体质量的测量则是“收获”。“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！”

——马克·吐温万有引力理论的成就——科学价值

计算天体的质量发现未知天体宇宙航行——科学•技术•社会

火箭飞行理论的创始人齐奥尔科夫斯基的名句：地球是人类的摇篮，但是人类不会永远生活在摇篮里。

STS：航天事业改变着人类生活

万有引力定律的建立

——展示科学的本来面目

行星的逆行——好奇↓第谷的近万个观测数据——头疼↓开普勒的三句话——眼前一亮开普勒并不知道：天机↓

万有引力定律的建立

——展示科学的本来面目

牛顿的一个公式——更简洁、更深刻↓卡文迪许的实验——实验验证↓称量地球、发现新天体、电视播……

——满足感第六章教材框架结构的设计

太阳与行星间的引力行星的运动万有引力理论的成就万有引力定律经典力学的局限性宇宙航行经典力学的局限性——科学观

从低速到高速

(当v«c时,相对论物理学与经典物理学……)

从宏观到微观

(当h忽略不计时,量子力学与经典力学……)

从弱引力到强引力……

一个新的科学理论的建立并不意味着原有科学理论的被推翻,而是原有科学理论在一定条件下成为新理论的一部分。

科学结论的普适性总是相对的，科学就是在不断探索更广泛适用的理论中得到发展的。第七章机械能守恒定律

新旧教材内容不同处理的对比分析教材内容框架结构的设计第七章教材框架结构的设计

功率功追寻守恒量探究弹性势能的表达式机械能守恒定律重力势能能量守恒定律与能源实验:探究功与速度变化的关系动能和动能定理功能关系实验：验证机械能守恒定律第七章教材框架结构的设计

功率功追寻守恒量探究弹性势能的表达式机械能守恒定律重力势能能量守恒定律与能源实验：探究功与速度变化的关系动能和动能定理功能关系实验：验证机械能守恒定律追寻守恒量——科学价值观

以往教学引入能量概念的教学线索及特点特点：容易让人感到，定义“功”是为了定义“能”，先有功的概念，才会有能量的概念。而事实不是这样。定义功的概念并给出功的表达式。一个物体能对外做功，就说它具有能。举例说明，做功伴随着能量的变化，进而得出“功是能量变化的量度”。

追寻守恒量——科学价值观

新教科书引入能量概念的教学线索及特点

科学概念的力量在于它具有解释和概括一大类自然现象的能力。在这方面能量概念的作用十分独特。由伽利略理想实验引入能量概念。给出动能、势能的定性含义。用牛顿动力学的语言描述伽利略理想实验不完整把守恒思想的渗透贯穿于能量学习的全过程。追寻守恒量——科学价值观

追寻守恒量——科学价值观

科学家们一直在关注自然现象之间的普遍联系……1801年戴维发现电流的化学效应(电和化学的联系)1820年奥斯特发现电流的磁效应(电和磁的联系)1821年塞贝克发现温差电现象(热和电的联系)1831年法拉第发现电磁感应现象(电和磁的联系)1840年焦耳发现电流的热效应(电和热的联系)1842年迈尔表述了能量守恒定律，并计算出热功当量的数值(力和热的联系)1843年焦耳测定了热功当量的数值(力和热的联系)1847年亥姆霍兹在理论上概括和总结能量守恒定律……第七章教材框架结构的设计

功率功追寻守恒量探究弹性势能的表达式机械能守恒定律重力势能能量守恒定律与能源实验：探究功与速度变化的关系动能和动能定理功能关系实验：验证机械能守恒定律功、功率——科学知识

功的概念起源于早期工业革命的需要。即比较蒸汽机效益的办法。功的重要意义在于它可以决定能量的变化——强调功与能量变化的联系。第七章教材框架结构的设计

功率功追寻守恒量探究弹性势能的表达式机械能守恒定律重力势能能量守恒定律与能源实验:探究功与速度变化的关系动能和动能定理功能关系实验：验证机械能守恒定律“功和能”教学线索及特点

通过四个实例讲解“功是能量转化的量度”●运动员举重做了多少功，就有多少化学能转化为重物的重力势能；●压缩的弹簧对小球做了多少功，就有多少弹性势能转化为动能；●机车拉着列车加速，牵引力对列车做了多少功，就有多少内能转化为机械能；●起重机提升重物,钢绳的拉力对重物做了多少功，就有多少电能转化为机械能。特点：“功是能量转化的量度”是作为事实提出的普遍性结论。（原教科书）“动能和动能定理”教学线索及特点

●根据“飞机牵引力做了多少功，飞机的动能就增加多少”来确定动能表达式。●推导得出，确定动能的表达式。

●把上述表达式的结论称为动能定理。特点：动能的表达式，是由“功是能量转化的量度”的结论演绎得来的。“重力势能”教学线索及特点

●根据重力的功确定重力势能表达式为mgh。●说明重力做功和物体势能变化的关系。●说明重力做功跟路径无关。特点：重力势能的表达式，是由“功是能量转化的量度”的结论演绎得来的。重力势能——科学过程、理性思维

重力做功跟路径无关（证明后得出结论）为什么讨论重力做功的特点？理性思维！重力势能——科学过程、理性思维

定义重力势能Ep＝mgh。原因是mgh这个物理量的特殊意义在于它一方面与重力所做的功密切相关，另一方面它随高度的变化而变化，恰与势能的基本特征一致。概括得出重力做的功与重力势能的关系WG＝Ep1－Ep2重力势能——科学过程、理性思维

●说明重力势能的大小具有相对性，势能属于系统所共有。特点：重力做的功和重力势能的关系，是学生第一次接触到的功能关系的例子，功能关系的知识从此开始渗透。

探究弹性势能的表达式

——科学过程、理性思维

（1）弹性势能的表达式可能与哪几个物理量有关？举重时杠铃所受的重力与它的位置无关

弹簧的拉力与拉伸的长度有关

弹力与重力的变化规律不一样，弹性势能与重力势能的表达式很可能也不一样。

探究弹性势能的表达式

——科学过程、理性思维

（2）弹簧的弹性势能与拉力所做的功有什么关系？（3）怎样计算拉力所做的功？

探究弹性势能的表达式

——科学过程、理性思维

●类比重力与重力势能的关系，明确弹性势能表达式取决于弹力做功的表达式。●对弹力做功的表达式进行理论探究。特点：弹簧的弹力做功也跟路径无关，用相同的思路分析弹力做的功跟弹性势能的关系，对功能关系的知识进行了一次巩固和拓展。实验：探究功与物体速度变化的关系

——科学过程、理性思维

物体动能的变化只能决定于外力的功。由于物体因具有速度而获动能，所以寻求表达式必须分析外力功与物体速度变化关系。实验：探究功与物体速度变化的关系

——科学过程、理性思维

橡皮筋法重力法通过改变力获得成倍数的功通过改变位移获得变化的功实验：探究功与物体速度变化的关系

——科学过程、理性思维

实验方案设计功的测量速度测量——橡皮筋法——重力法位移相同力不同力相同位移不同水平牵引斜面下滑打点计时器光电门实验：探究功与物体速度变化的关系

——科学过程、理性思维

思路：用1条、2条、3条……橡皮筋弹射小车，得到对应的几个速度（用打点计时器）作出W­v图象。数据处理：W∝v、W∝v2、W∝v3、W∝

……